Схема простого блока питания для усилителя мощности Phoenix P-400

Изготовление хорошего источника питания для усилителя мощности (УНЧ) или другого электронного устройства — это очень ответственная задача. От того, каким будет источник питания зависит качество и стабильность работы всего устройства.

В этой публикации расскажу о изготовлении не сложного трансформаторного блока питания для моего самодельного усилителя мощности низкой частоты «Phoenix P-400».

Такой, не сложный блок питания можно использовать для питания различных схем усилителей мощности низкой частоты.

Содержание:

1. Предисловие
2. Тороидальный трансформатор 
3. Подбор напряжений для вторичных обмоток
4. Расчет количества витков и намотка
5. Схема выпрямителей и стабилизаторов напряжения
6. Конструкция
7. Заключение

Предисловие

Для будущего блока питания (БП) к усилителю у меня уже был в наличии тороидальный сердечник с намотанной первичной обмоткой на ~220В, поэтому задача выбора «импульсный БП или на основе сетевого трансформатора» не стояла.

У импульсных источников питания небольшие габариты и вес, большая мощность на выходе и высокий КПД. Источник питания на основе сетевого трансформатора — имеет большой вес, прост в изготовлении и наладке, а также не приходится иметь дело с опасными напряжениями при наладке схемы, что особенно важно для таких начинающих как я. 

Тороидальный трансформатор

Тороидальные трансформаторы, в сравнении с трансформаторами на броневых сердечниках из Ш-образных пластин, имеют несколько преимуществ:

• меньший объем и вес;
• более высокий КПД;
• лучшее охлаждение для обмоток.

Мне оставалось только рассчитать напряжении и количества витков для вторичных обмоток с последующей их намоткой.

Первичная обмотка уже содержала примерно 800 витков проводом ПЭЛШО 0,8мм, она была залита парафином и заизолирована слоем тонкой ленты из фторопласта.

Измерив приблизительные размеры железа трансформатора можно выполнить расчет его габаритной мощности, таким образом можно прикинуть подходит ли сердечник для получения нужной мощности или нет.

Рис. 1. Размеры железного сердечника для тороидального трансформатора.

• Габаритная мощность (Вт) = Площадь окна (см²) * Площадь сечения (см²)
• Площадь окна = 3,14 * (d/2)²
• Площадь сечения = h * ((D-d)/2)

Для примера, выполним расчет трансформатора с размерами железа: D=14см, d=5см, h=5см.

• Площадь окна = 3,14 * (5см/2) * (5см/2) = 19,625 см²
• Площадь сечения = 5см * ((14см-5см)/2) = 22,5 см²
• Габаритная мощность = 19,625 * 22,5 = 441 Вт.

Если вам нужно рассчитать тороидальный трансформатор, то вот небольшая подборка из статей: Скачать (1Мб).

Габаритная мощность используемого мною трансформатора оказалась явно меньшей чем я ожидал — где-то 250 Ватт.

Подбор напряжений для вторичных обмоток

Зная необходимое напряжение на выходе выпрямителя после электролитических конденсаторов, можно приблизительно рассчитать необходимое напряжение на выходе вторичной обмотки трансформатора.

Числовое значение постоянного напряжения после диодного моста и сглаживающих конденсаторов возрастет примерно в 1,3..1,4 раза, по сравнению с переменным напряжением, подаваемым на вход такого выпрямителя.

В моем случае, для питания УМЗЧ нужно двуполярное постоянное напряжение — по 35 Вольт на каждом плече. Соответственно, на каждой вторичной обмотке должно присутствовать переменное напряжение: 35 Вольт / 1,4 = ~25 Вольт.

По такому же принципу я выполнил приблизительный расчет значений напряжения для других вторичных обмоток трансформатора.

Расчет количества витков и намотка

Для питания остальных электронных блоков усилителя было решено намотать несколько отдельных вторичных обмоток. Для намотки катушек медным эмалированным проводом был изготовлен деревянный челнок. Также его можно изготовить из стеклотекстолита или пластмассы.

Рис. 2. Челнок для намотки тороидального трансформатора.

Намотка выполнялась медным эмалированным проводом, который был в наличии:

• для 4х обмоток питания УМЗЧ — провод диаметром 1,5 мм;
• для остальных обмоток — 0,6 мм.

Число витков для вторичных обмоток я подбирал экспериментальным способом, поскольку мне не было известно точное количество витков первичной обмотки.

Суть метода:

1. Выполняем намотку 20 витков любого провода;
2. Подключаем к сети ~220В первичную обмотку трансформатора и измеряем напряжение на намотанных 20-ти витках;
3. Делим нужное напряжение на полученное из 20-ти витков — узнаем сколько раз по 20 витков нужно для намотки.

Например: нам нужно 25В, а из 20-ти витков получилось 5В, 25В/5В=5 — нужно 5 раз намотать по 20 витков, то есть 100 витков.

Расчет длины необходимого провода был выполнен так: намотал 20 витков провода, сделал на нем метку маркером, отмотал и измерил его длину. Разделил нужное количество витков на 20, полученное значение умножил на длину 20-ти витков провода — получил приблизительно необходимую длину провода для намотки. Добавив 1-2 метра запаса к общей длине можно наматывать провод на челнок и смело отрезать.

Например: нужно 100 витков провода, длина 20-ти намотанных витков получилась 1,3 метра, узнаем сколько раз по 1,3 метра нужно намотать для получения 100 витков — 100/20=5, узнаем общую длину провода (5 кусков по 1,3м) — 1,3*5=6,5м. Добавляем для запаса 1,5м и получаем длину — 8м.

Для каждой последующей обмотки измерение стоит повторить, поскольку с каждой новой обмоткой необходимая на один виток длина провода будет увеличиваться. 

Для намотки каждой пары обмоток по 25 Вольт на челнок были параллельно уложены сразу два провода (для 2х обмоток). После намотки, конец первой обмотки соединен с началом второй — получились две вторичные обмотки для двуполярного выпрямителя с соединением посередине.

После намотки каждой из пар вторичных обмоток для питания схем УМЗЧ, они были заизолированы тонкой фторопластовой лентой.

Таким образом были намотаны 6 вторичных обмоток: четыре для питания УМЗЧ и еще две для блоков питания остальной электроники.

Схема выпрямителей и стабилизаторов напряжения

Ниже приведена принципиальная схема блока питания для моего самодельного усилителя мощности.

Рис. 2. Принципиальная схема источника питания для самодельного усилителя мощности НЧ.

Для питания схем усилителей мощности НЧ используются два двуполярных выпрямителя — А1.1и А1.2. Остальные электронные блоки усилителя будут питаться от стабилизаторов напряжения А2.1 и А2.2.

Резисторы R1 и R2 нужны для разрядки электролитических конденсаторов, в момент когда линии питания отключены от схем усилителей мощности.

В моем УМЗЧ 4 канала усиления, их можно включать и выключать попарно с помощью выключателей, которые коммутируют линии питания платок УМЗЧ с помощью электромагнитных реле.

Резисторы R1 и R2 можно исключить из схемы если блок питания будет постоянно подключен к платам УМЗЧ, в таком случае электролитические емкости будут разряжаться через схему УМЗЧ.

Диоды КД213 рассчитаны на максимальный прямой ток 10А, в моем случае этого достаточно. Диодный мост D5 рассчитан на ток не менее 2-3А,собрал его из 4х диодов. С5 и С6 — емкости, каждая из которых состоит из двух конденсаторов по 10 000 мкФ на 63В.

Рис. 3. Принципиальные схемы стабилизаторов постоянного напряжения на микросхемах L7805, L7812, LM317.

Расшифровка названий на схеме:

• STAB — стабилизатор напряжения без регулировки, ток не более 1А;
• STAB+REG — стабилизатор напряжения с регулировкой, ток не более 1А;
• STAB+POW — регулируемый стабилизатор напряжения, ток примерно 2-3А.

При использовании микросхем LM317, 7805 и 7812 выходное напряжение стабилизатора можно рассчитать по упрощенной формуле:

Uвых = Vxx * ( 1 + R2/R1 )

Vxx для микросхем имеет следующие значения:

• LM317 — 1,25;
• 7805 — 5;
• 7812 — 12.

Пример расчета для LM317: R1=240R, R2=1200R, Uвых = 1,25*(1+1200/240) = 7,5V.

Конструкция

Вот как планировалось использовать напряжения от блока питания:

Микросхемы и транзисторы стабилизаторов напряжения были закреплены на небольших радиаторах, которые я извлек из нерабочих компьютерных блоков питания. Корпуса крепились к радиаторам через изолирующие прокладки.

Печатная плата была изготовлена из двух частей, каждая из которых содержит двуполярный выпрямитель для схемы УМЗЧ и нужный набор стабилизаторов напряжения.

Рис. 4. Одна половинка платы источника питания.

Рис. 5. Другая половинка платы источника питания.

Рис. 6. Готовые компоненты блока питания для самодельного усилителя мощности.

Позже, при отладке я пришел к выводу что гораздо удобнее было бы изготовить стабилизаторы напряжений на отдельных платах. Тем не менее, вариант «все на одной плате» тоже не плох и по своему удобен.

Также выпрямитель для УМЗЧ (схема на рисунке 2) можно собрать навесным монтажом, а схемы стабилизаторов (рисунок 3) в нужном количестве — на отдельных печатных платах.

Соединение электронных компонентов выпрямителя показано на рисунке 7.

Рис. 7. Схема соединений для сборки двуполярного выпрямителя -36В+36В с использованием навесного монтажа.

Соединения нужно выполнять используя толстые изолированные медные проводники.

Диодный мост с конденсаторами на 1000pF можно разместить на радиаторе отдельно. Монтаж мощных диодов КД213 (таблетки) на один общий радиатор нужно выполнять через изоляционные термо-прокладки (терморезина или слюда), поскольку один из выводов диода имеет контакт с его металлической подкладкой!

Для схемы фильтрации (электролитические конденсаторы по 10000мкФ, резисторы и керамические конденсаторы 0,1-0,33мкФ) можно на скорую руку собрать небольшую панель — печатную плату (рисунок 8).

Рис. 8. Пример панели с прорезями из стеклотекстолита для монтажа сглаживающих фильтров выпрямителя.

Для изготовления такой панели понадобится прямоугольный кусочек стеклотекстолита. С помощью самодельного резака (рисунок 9), изготовленного из ножовочного полотна по металлу, прорезаем медную фольгу вдоль по всей длине, потом одну из получившихся частей разрезаем перпендикулярно пополам.

Рис. 9. Самодельный резак из ножовочного полотна, изготовленный на точильном станке.

После этого намечаем и сверлим отверстия для деталей и крепления, зачищаем тоненькой наждачной бумагой медную поверхность и лудим ее с помощью флюса и припоя. Впаиваем детали и подключаем к схеме.

Заключение

Вот такой, не сложный блок питания был изготовлен для будущего самодельного усилителя мощности звуковой частоты. Останется дополнить его схемой плавного включения (Soft start) и ждущего режима.

UPD: Юрий Глушнев прислал печатную плату для сборки двух стабилизаторов с напряжениями +22В и +12В. На ней собраны две схемы STAB+POW (рис. 3) на микросхемах LM317, 7812 и транзисторах TIP42.

Рис. 10. Печатная плата стабилизаторов напряжения на +22В и +12В.

Скачать — (63 КБ).

Еще одна печатная плата, разработанная под схему регулируемого стабилизатора напряжения STAB+REG на основе LM317:

Рис. 11. Печатная плата для регулируемого стабилизатора напряжения на основе микросхемы LM317.

Скачать — (7 КБ).

Начало цикла статей: Усилитель мощности ЗЧ своими руками ( Phoenix-P400 )

Схема простого блока питания на +19В (7812, КТ819)

Этот блок питания предназначен для сетевого питания ноутбуков и моноблоков. Альтернативным он назван за то, что не является импульсным блоком питания, а построен по «старой» схеме — силовой трансформатор — выпрямитель — стабилизатор напряжения. Это конечно делает его тяжелым и крупным, но в «стационарных» условиях это большого значения не имеет.

После выхода из строя штатного блока питания, было поставлено «техническое задание», — выходное напряжение 19V, ток не ниже 5А. На всякий случай, ток было решено взять с запасом, — до 10А.

Принципиальная схема

Основой любого не импульсного блока питания является низкочастотный силовой трансформатор. В данном случае это тороидальный довольно тяжелый трансформатор типа TST250W/24V. Его номинальное выходное переменное напряжение 24V при токе 10А и входном напряжении 230V.

Рис. 1. Принципиальная схема мощного стабилизатора напряжения +19В.

У данного трансформатора нет никаких колодок для подключения или клемм, — просто «колесо» с четырьмя проводами для подключения.

Конечно, можно применить любой другой трансформатор с вторичным напряжением 20-25V. В магазинах промышленного электрооборудования можно приобрести другой трансформатор соответствующей мощности на 24V, например, на Ш-образ-ном сердечнике.

Переменное напряжение с вторичной обмотки силового трансформатора Т1 поступает на выпрямительный мост VD1 и конденсатор С1, сглаживающий пульсации.

В принципе, соглашусь, что емкости 2200 мкФ при токе 10А не слишком достаточно. Но, это же не УНЧ питаем. На задней стенке ноутбука вообще стоит значок пульсирующего напряжения. Так что для данного случая, этого вполне достаточно.

Стабилизатор напряжения сделан на основе микросхемы 7812. Но её выходное напряжение равно 12V, а нам нужно 19V, плюс максимальный ток 1А, а нужно, как было решено, 10А.

Выходная мощность была увеличена за счет транзистора VТ1 типа КТ819, на котором сделан эмиттерный повторитель выходного напряжения стабилизатора А1.

Напряжение стабилизации было поднято за счет стабилитрона VD2, это Д814А, его напряжение стабилизации 8V. Так что 12+8=20. Однако, около одного вольта падает на транзисторе VТ1, так что выходит как раз как и надо.

Детали и конструкция

Транзистор VТ1 расположен на пластинчатом алюминиевом радиаторе от транзистора источника питания старого телевизора «Philips», его внешние габаритные размеры 70x50x30 мм.

Другой аналогичный радиатор, но меньших размеров (50x45x30), использован для микросхемы -стабилизатора А1. Налаживания не требуется.

Пантелеев А. В. РК-01-18.

Блок питания с регулировкой напряжения и тока

Приветствую всех, особенно начинающих радиолюбителей, поскольку именно они очень часто сталкиваются с проблемой поиска источников питания для своих самоделок и поэтому в ходе этой статьи будет рассмотрен вариант постройки простейшего лабораторного блока питания с возможностью ограничения тока.
Наш блок питания может обеспечивать на выходе стабилизированное напряжения от ноля до пятнадцати вольт и ток до 1.5 Ампер, эти параметры можно изменять и походу поясню, как это сделать.В проекте специально использованы наиболее доступные компоненты, чтобы ни у кого не возникло трудности с их поиском, а теперь давайте рассмотрим схему и поймём принцип её работы.

Схема состоит из трех основных частейСетевой понижающий трансформатор (красным обозначен), он обеспечивает нужные для наших целей выходные параметры, а также гальваническую развязку. В моем варианте был использован трансформатор от блока питания старого кассетного магнитофона, подойдет и любой другой, основные параметры блока питания будут зависеть в первую очередь от трансформатора, притом нужно учитывать один момент — максимальное выходное напряжение лабораторного блока питания будет на несколько вольт меньше, чем напряжение на выпрямителе. Трансформатор подбирается с нужным током, в моем случае имеются две обмотки по 20 вольт, ток каждой из них составляет около 0,7 Ампер, обмотки подключены параллельно, то есть общий ток около полутора ампер.
Вторая часть из себя представляет выпрямитель, для выпрямления переменного напряжения в постоянку и конденсатор, для сглаживания напряжения после выпрямителя и фильтрации помех.

И наконец третий узел — это плата самого стабилизатора, давайте её рассмотрим поподробнее…

Уже постоянное напряжение поступает на плату стабилизатора, где стабилизируется до некоторого уровня. Режим стабилизации будет зависеть от стабилитрона, в нашем случае он на 15 Вольт, именно он задает максимальное выходное напряжение блока питания.
Беда в том, что ток у таких стабилитронов не велик, поэтому его нужно усилить с помощью простого каскада усиления по току, построенного на транзисторах VТ 1 и VТ 2, транзисторы подключены таким образом, чтобы обеспечить максимально большое усиление, то есть по сути это аналог составного транзистора.

Регулятор напряжения в лице переменного резистора R1, выполняет функцию простого делителя напряжения и может быть рассмотрен, как 2 последовательно соединенных резистора с отводом от места их соединения. Изменяя сопротивление каждого из них, мы можем регулировать напряжение. Это напряжение усиливается ранее указанным каскадом.

Второй переменный резистор позволит ограничивать выходной ток. Если такая функция не нужна, то схема будет выглядеть следующим образом.

Теперь подробнее о компонентах, большую их часть, а если точнее все компоненты можно найти в старой аппаратуре, например в телевизорах, усилителях, приемниках, магнитолах и прочей технике.

Также возможно использовать импортные аналоги, которые имеют одинаковое расположение выводов. В архиве сможете найти некоторые варианты замены транзисторов, как на советские, так и на импортные.

Можно использовать готовые мосты, которые можно найти в компьютерных блоках питания или же собрать мост из любых четырех аналогичных диодов с током от двух ампер.

Для увеличения выходного напряжения блока питания сначала нужно найти соответствующий трансформатор, затем заменить стабилитроны на более высоковольтные, скажем на 18 или 24 вольта, будет зависеть от нужного вам выходного напряжения.

Резистор ограничивает ток через стабилитрон, расчет производится исходя из напряжения выпрямителя. Рассчитываю так, чтобы ток через стабилитрон не превышал значение 20-25 миллиампер, в случае стабилитрона на пол ватта и 40-45 миллиампер в случае если стабилитрон одноваттный.

Если под рукой не оказалось нужного стабилитрона, то можно использовать несколько последовательно соединенных с меньшим напряжением, в итоге сумма их напряжения будет равняться конечному напряжению стабилизации.
Схема стабилизатора работает в линейном режиме, поэтому силовой транзистор VT 2 нуждается в радиаторе.

А теперь давайте проверим конструкцию в работе

 и как видим напряжения плавно регулируется от нуля до пятнадцати вольт

Теперь проверим функцию ограничения тока, обратите внимание без выходной нагрузки вращая регулятор тока, напряжение у нас не будет меняться, что свидетельствует о корректной работе функции ограничения.

Выходной ток также регулируется достаточно плавно, минимальная граница 180 миллиампер.

Максимальный выходной ток в моём случае, составляет около полутора ампер, этого вполне достаточно для средних нужд большинства радиолюбителей.Несмотря на простоту конструкции, при токах около одного Ампера, наблюдаем просадку выходного напряжения меньше 200 милливольт, это очень хороший показатель для стабилизаторов такого класса.

Введите электронную почту и получайте письма с новыми поделками.

Блок питания может переносить короткие замыкания с продолжительностью не более 5 секунд, в этом режиме ток ограничивается в районе одного — семи Ампер.

Монтаж при желании можно сделать навесным,но более красиво смотрится конструкция на печатной плате, тем более, что я ее для вас нарисовал,а файл платы также можете скачать с общим архивом проекта.

В качестве индикаторов советую использовать стрелочные приборы, чтобы не путаться с подключением, хотя можно и цифровые.

По мне, это довольно годный вариант в качестве первого блока питания, так что смело собирайте.

Архив к статье: скачать…
Автор; АКА КАСЬЯН

Простой регулируемый БП 0-12В | AUDIO-CXEM.

RU

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

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

 

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

Схема простого регулируемого блока питания

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

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

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

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

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

Компоненты регулируемого блока питания

Трансформатор должен иметь вторичную обмотку 12В 1А.

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

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

VT2 необходимо установить на радиатор.

Печатная плата односторонняя и имеет размеры 40×50мм.

Печатная плата простого регулируемого блока питания СКАЧАТЬ

Двухканальный лабораторный блок питания своими руками

В радиолюбительской практике нельзя обойтись одним стандартным блоком питания с фиксированным напряжением, так как электронные схемы необходимо питать от разного напряжения. Хороший лабораторный источник питания должен также иметь индикацию установленного напряжения и регулируемую защиту по току, чтобы в случае каких-либо проблем не вывести из строя подключенную конструкцию и не перегореть самому.

Такой универсальный блок питания можно приобрести, однако интереснее, а иногда и выгоднее собрать его самостоятельно. Тем более, что сейчас можно серьёзно сэкономить время разработки, взяв за основу универсальный преобразователь напряжения PW841 (см. рис.1.).

 

Это идеальное решение для реализации лабораторного блока питания, PW841 позволяет:

— устанавливать необходимое выходное напряжение в диапазоне 1…30В;

— регулировать максимальный потребляемый ток от 0 до 5А;

— индицировать на двух четырёхразрядных индикаторах одновременно напряжение и потребляемый ток;

— защищать от превышения выходного тока и от короткого замыкания в нагрузке.

Рис.1. Модуль Мастер Кит PW841

 

В качестве источника входного напряжения для PW841 можно применить готовый адаптер питания от бытовой техники. Удобно использовать сетевой адаптер от ноутбука: как правило, они имеют выходное напряжение 19В и ток нагрузки 3А и более. Нельзя получить на выходе готовой конструкции напряжение выше входного значения, но для большинства задач этого напряжения будет вполне достаточно. Чтобы сохранить возможность использовать адаптер ноутбука по прямому назначению, необходимо подобрать подходящее к его разъёму гнездо питания.     

Но можно не искать лёгких путей и собрать силовую часть блока питания самостоятельно. Схема самого простого линейного источника питания приведена на рис.2.

 

Рис.2. Простейший трансформаторный блок питания

 

Схема содержит трансформатор, диодный мост и конденсатор. Трансформатор понижает высокое сетевое напряжение 220В до необходимого безопасного уровня. Трансформатор можно приобрести или найти в старой технике (телевизорах, усилителях и т.п.). Но учтите, что в большинстве современных электронных конструкций применяются импульсные трансформаторы, а для сборки линейного источника питания подойдут именно классические трансформаторы: они обычно большие и тяжёлые.

 

Мне удалось найти трансформатор серии ТТП (трансформатор тороидальный). В этой серии очень много трансформаторов разных типов, отличающихся выходным напряжением, мощностью и количеством выходных обмоток. В моём случае у трансформатора одна первичная обмотка 220В (чёрные провода) и две одинаковые вторичные обмотки (выводы красных и белых проводов). Каждый из независимых выходов выдаёт переменное напряжение 15В с максимальным током нагрузки до 2А.

 

Раз уж мне повезло раздобыть трансформатор с двумя вторичными обмотками, я решил собрать двухканальный лабораторный блок питания на базе двух модулей PW841. В некоторых случаях электронной схеме для работы требуются два разных напряжения: например, 5В и 12В; и для наладки таких схем гораздо удобнее пользоваться двухканальным блоком питания. 

 

Трансформатор выдаёт переменное напряжение, поэтому потребуется дополнить схему диодным выпрямителем. Удобнее использовать сборку из четырёх диодов в одном корпусе, которую можно приобрести или выпаять из неисправного блока питания. Я применил диодные мосты типа RS405, которые рассчитаны на ток до 4А, но больше в моём случае и не нужно. Также в схему необходимо включить конденсаторы фильтра, которые уберут пульсации напряжения после выпрямления переменного тока. Подойдут конденсаторы ёмкостью в несколько тысяч микрофарад. На рис.3. показаны компоненты, которые я использовал для сборки источника питания.

Рис.3. Компоненты для сборки трансформаторного блока питания

 

При выборе трансформатора и расчёте элементов схемы надо понимать, что после выпрямления постоянное напряжение становится выше переменного примерно в 1.4 раза. В моём случае из 15В переменного напряжения на выходе выпрямителя получилось 15х1.4=21В постоянного напряжения. Рабочее напряжение конденсатора необходимо выбирать с некоторым запасом, то есть в данном случае не менее 25В. Я нашёл конденсаторы ёмкостью 6800 мкФ и на рабочее напряжение 50В.    

 

Осталось смонтировать всю конструкцию в корпусе подходящих размеров. Желательно подобрать более свободный корпус, чтобы трансформатор и электронные компоненты лучше охлаждались. Для этой же цели рекомендуется просверлить в корпусе вентиляционные отверстия, если они не были предусмотрены конструкцией изначально.

Рис.4. Монтаж блока питания в корпусе

 

Трансформатор я притянул пластиковыми стяжками ко дну корпуса. Конденсаторы фильтров закрепил термоклеем из клей-пистолета, диодные мосты распаял прямо на выводах конденсаторов навесным монтажом. Параллельно выводам конденсаторов припаяны резисторы сопротивлением 6.8Мом: это необязательные компоненты, они служат для более быстрой разрядки конденсаторов после отключения блока питания от сети.

 

Для монтажа модулей PW841 пришлось их доработать: выпаял неиспользуемые белые разъёмы с лицевой части рядом с дисплеями и подстроечные резисторы регулировки тока и напряжения, их я заменил переменными резисторами соответствующего номинала (50 кОм).

 

Большинство компонентов блока питания я смонтировал на передней пластиковой панели корпуса (см. рис.5.).

Рис.5. Монтаж передней панели

 

В передней панели я просверлил четыре отверстия диаметром 7мм для переменных резисторов, выпилил два прямоугольных отверстия для индикаторов PW841, сами модули приклеил к передней панели клей-пистолетом. В качестве выходных клемм питания применил колодку аудиовыхода, выпаянную из сломанного музыкального центра. Под неё тоже пришлось выпилить окно. На боковой стенке установил сетевой выключатель питания.

 

Новые переменные резисторы и клеммы питания я соединил с соответствующими монтажными точками PW841 проводами. Для минимизации потерь тока желательно использовать гибкие проводники минимальной длины и сечением не менее 1.5 мм2. 

Рис. 6. Резистор, выключатель, разъём питания

 

На рис.7. демонстрируется работа собранного блока питания. На левом канале установлено напряжение 5.03В, потребляемый ток – 90 мА, в качестве нагрузки используется резистор общим сопротивлением 50 Ом. Левый канал в этом примере работает в режиме классического источника питания, если же ток нагрузки превысит установленный порог, блок перейдёт в режим работы с ограничением тока, при этом на плате PW841 загорится соответствующий светодиод. На правом канале установлено напряжение 12В, он не нагружен. При токах нагрузки до 2А нагрев элементов схемы минимальный и дополнительного охлаждения не требуется. Если же Вы будете работать с более высокими токами и заметите перегрев компонентов схемы, обеспечьте активный обдув трансформатора и модуля PW841, установив в корпус блока питания компьютерный кулер.

Рис.7. Блок питания в сборе

 

Простой лабораторный блок питания — Блоки питания — Источники питания

Сергей Никитин

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

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

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

Если делать блок питания по классической схеме, то вся лишняя мощность при низком выходном напряжении будет выделяться на регулирующем транзисторе. Это мне не подходило, да и делать блок питания по предлагаемым схемам как то не захотелось, и ещё нужно было-бы для него искать детали.
По этому разработал схему под те детали, какие на данный момент у меня были в наличии.

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

Транзисторы MJ15004 были в огромном количестве от ранее разобранных бесперебойников, поэтому решил поставить их на выходные. Для надёжности поставил два в параллель, хотя и один вполне справляется со своей задачей.
Вместо них можно поставить любые мощные p-n-p транзисторы, например КТ-818, КТ-825.

Дроссель L1 можно намотать на обычном Ш-образном (ШЛ) магнитопроводе, его индуктивность особо не критична, но желательно, чтобы подходила ближе к нескольким миллигенри.
Берётся любой подходящий сердечник, Ш, ШЛ, с сечением желательно не меньше 3 см,. Вполне подойдут сердечники от выходных транформаторов ламповых приёмников, телевизоров, выходные трансформаторы кадровых развёрток телевизоров и т.д. Например стандартный размер Ш, ШЛ-16х24.
Далее берётся медный провод, диаметром 1,0 — 1,5 мм и мотается до заполнения окна сердечника полностью.
У меня дроссель намотан на железе от трансформатора ТВК-90, проводом 1,5 мм до заполнения окна.
Магнитопровод, конечно собираем с зазором 0,2-0,5мм.(2 — 5 слоёв обычной писчей бумаги).

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

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

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

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

 

Регулируемый блок питания на 24 вольта, схема сборки источника постоянного тока

Я сделал простой компьютерный блок питания на 24 вольта для использования дома. Он может выдавать напряжение 17В с силой постоянного тока до 3А. По этой схеме вы сможете сделать своими руками такой же универсальный регулируемый источник питания для дома.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: В этом проекте идет работа с высоким напряжением, будьте осторожны!

Шаг 1: Электросхема

• Сначала входы подключаются к трансформатору. Я использовал трансформатор приблизительно 65 Вт. Если посчитать по формуле (Мощность = сила тока * напряжение), можно оценить, какая мощность вам необходима.
• Затем я сделал диодный мост. Таким образом, мы можем получить постоянный ток.
• Следующий шаг — фильтрация. Я использовал конденсаторы 3300 µF для фильтрации. Можно использовать 2 конденсатора по 2200 µF, так будет даже лучше.
• В своей схеме я использовал LM350. LM350 создает разницу в 1.25В между входом и выходом. Таким образом, мы должны вычислить R1 и RV1, чтобы настроить наш выход Vout = 1,25 В (1 + RV1 / R1) + Iadj * Rv1. Мощность рассчитывается по формуле: P = I * (Vin-Vout).
• D5, D6 и D7 – это защитные диоды. Они защищают конденсаторы от разряда через точки с малой силой тока в регуляторе.
• C1 является обходным конденсатором для входа. Подойдет дисковый на 0.1F или танталовый на 1F.
• C7 фильтрует помехи на потенциометре. Не нужно брать больше, чем 20 µF
• Низковольтные регуляторы LDO, которые должны потреблять мощность в нашем диапазоне. Для моего LM350 подошел на 10mA, потому что я использовал 5-ваттный резистор. Лучше взять на 10Вт.

Вторая схема для вентилятора с постоянным током и дополнительным входом.

Шаг 2: Список компонентов

Для основной схемы:

• Трансформатор (65 Вт)
• LM350
• 1n5401 Диоды — 4 шт.
• 3300 µF 50В Конденсатор
• 0.1uf Пленочный конденсатор
• 1n4007 Диоды — 3 шт.
• 2.5 кОм Потенциометр
• 2.2 µF Электролитический конденсатор
• 120R 1Вт Резистор.
• 22 µF 50В Электролитический конденсатор
• 100 µF 50В Электролитический конденсатор
• 4.7 µF 35В Танталовый конденсатор
• 150R 5Вт Резистор (рассчитайте для своей схемы, если используете другую)
• Стеклянный плавкий предохранитель (3A-3.3A)

Для второй схемы:

• Светодиод
• Вентилятор
• 1n4007 Диоды
• 470 µF 35В Электролитический конденсатор

Шаг 3: Делаем печатную плату

После того, как я нарисовал печатную плату и напечатал её на принтере, я перевожу её на медную доску. После этого я изменил и доработал некоторые дорожки. Вы должны быть уверены, что дорожки печатной платы смогут выдержать 3A. После этого я нанес кислоту.

Шаг 4: Паяльная маска

После того, как я растворил медь в кислоте, я нанес паяльную маску на свои платы. Создание маски припоя довольно сложное, но у нее много преимуществ. Во-первых, она защищает от коррозии и предотвращает короткое замыкание. После паяльной маски нужно просверлить в плате отверстия.

Шаг 5: Время паять

Пайка является одной из важнейших частей этого проекта. Необходимо припаять компоненты так, как показано в схеме. По моему мнению, LM350 нужно припаивать в последнюю очередь. После пайки нужно проверить, нет ли короткого замыкания.

Шаг 6: Сборка

При сборке вашей цепи вы должны правильно провести провода. Я использовал стеклянные плавкие предохранители, хоть их и нет в схеме. Я соединяю цепь последовательно и подключаю к входу трансформатора. Осторожнее с коротким замыканием, иначе вы можете испортить ваш регулируемый импульсный блок питания.

Шаг 7: Запуск

Если вы будете следовать схеме простого блока питания с регулировкой напряжения, то в итоге у вас получится отличный источник питания!

Проектирование простых схем питания

В статье подробно рассказывается, как спроектировать и построить простую схему источника питания, начиная с базовой конструкции и заканчивая достаточно сложным источником питания с расширенными функциями.

Блок питания незаменим

Будь то новичок в области электроники или опытный инженер, всем необходим этот незаменимый элемент оборудования, называемый блоком питания.

Это связано с тем, что никакая электроника не может работать без питания, а точнее, источника постоянного тока низкого напряжения, а блок питания — это устройство, которое специально предназначено для выполнения этой цели.

Если это оборудование так важно, всем в этой области необходимо изучить все мельчайшие подробности этого важного члена электронного семейства.

Давайте начнем и узнаем, как спроектировать схему источника питания, сначала простейшую, вероятно, для новичков, которые сочтут эту информацию чрезвычайно полезной.
Базовая схема источника питания требует трех основных компонентов для обеспечения желаемых результатов.
Трансформатор, диод и конденсатор.Трансформатор — это устройство, которое имеет два набора обмоток: первичную и вторичную.

Сеть 220 В или 120 В подается на первичную обмотку, которая передается на вторичную обмотку для создания там более низкого наведенного напряжения.

Низкое пониженное напряжение, доступное на вторичной обмотке трансформатора, используется для предполагаемого применения в электронных схемах, однако, прежде чем это вторичное напряжение может быть использовано, его необходимо сначала выпрямить, то есть напряжение должно быть преобразовано в постоянный ток. первый.

Например, если вторичная обмотка трансформатора рассчитана на 12 вольт, то полученные 12 вольт от вторичной обмотки трансформатора будут 12 вольт переменного тока через соответствующие провода.

Электронная схема никогда не может работать с переменным током, поэтому это напряжение должно быть преобразовано в постоянное.

Диод — это одно устройство, которое эффективно преобразует переменный ток в постоянный, есть три конфигурации, с помощью которых могут быть сконфигурированы основные конструкции источника питания.

---

Вы также можете узнать, как разработать настольный источник питания

---

Использование одного диода:

Самая простая и грубая форма конструкции источника питания — это тот, в котором используется один диод и конденсатор.Поскольку один диод будет выпрямлять только один полупериод сигнала переменного тока, этот тип конфигурации требует большого конденсатора выходного фильтра для компенсации вышеуказанного ограничения.

Фильтрующий конденсатор гарантирует, что после выпрямления на участках падения или убывания результирующей схемы постоянного тока, где напряжение имеет тенденцию к падению, эти участки заполняются и покрываются накопленной энергией внутри конденсатора.

Вышеупомянутая компенсация за счет накопленной энергии конденсаторов помогает поддерживать чистый и свободный от пульсаций выход постоянного тока, что было бы невозможно только с помощью диодов.

Для конструкции источника питания с одним диодом вторичная обмотка трансформатора должна иметь только одну обмотку с двумя концами.

Однако вышеупомянутая конфигурация не может считаться эффективной конструкцией источника питания из-за ее грубого полуволнового выпрямления и ограниченных возможностей формирования выходного сигнала.

Использование двух диодов:

Использование пары диодов для создания источника питания требует трансформатора с центральной вторичной обмоткой с ответвлениями. На схеме показано, как диоды подключаются к трансформатору.

Хотя два диода работают в тандеме и обрабатывают обе половины сигнала переменного тока и производят двухполупериодное выпрямление, используемый метод неэффективен, поскольку в любой момент используется только одна половина обмотки трансформатора. Это приводит к плохому насыщению сердечника и ненужному нагреву трансформатора, что делает этот тип конфигурации источника питания менее эффективной и обычной конструкцией.

Использование четырех диодов:

Это лучшая и общепринятая форма конфигурации источника питания с точки зрения процесса выпрямления.

Продуманное использование четырех диодов делает работу очень простой, достаточно всего лишь одной вторичной обмотки, насыщение сердечника идеально оптимизировано, что обеспечивает эффективное преобразование переменного тока в постоянный.

На рисунке показано, как создается двухполупериодный выпрямленный источник питания с использованием четырех диодов и конденсатора фильтра с относительно низким номиналом.

Этот тип диодной конфигурации широко известен как мостовая сеть. Возможно, вы захотите узнать, как построить мостовой выпрямитель.

Все вышеперечисленные конструкции источников питания обеспечивают выходы с обычным регулированием и поэтому не могут считаться идеальными, они не обеспечивают идеальных выходов постоянного тока и поэтому нежелательны для многих сложных электронных схем. Кроме того, эти конфигурации не включают функции управления переменным напряжением и током.

Однако вышеупомянутые функции могут быть просто интегрированы в вышеуказанные конструкции, а не в последнюю двухполупериодную конфигурацию источника питания за счет введения одной ИС и нескольких других пассивных компонентов.

Использование IC LM317 или LM338:

IC LM 317 — это очень универсальное устройство, которое обычно объединяется с источниками питания для получения хорошо регулируемых и регулируемых выходов напряжения / тока. Несколько примеров схем источника питания с использованием этой ИС

Поскольку указанная выше ИС может поддерживать максимум 1,5 А, для более высоких выходных токов можно использовать другое аналогичное устройство, но с более высокими номиналами. IC LM 338 работает точно так же, как LM 317, но может выдерживать ток до 5 ампер.Ниже показан простой дизайн.

Для получения фиксированных уровней напряжения ИС серии 78ХХ могут использоваться с описанными выше схемами питания. ИС 78XX подробно описаны для вашего обращения.

В наши дни бестрансформаторные источники питания SMPS становятся фаворитами среди пользователей благодаря их высокой эффективности, высокой мощности, обеспечивающей функции при удивительно компактных размерах.
Хотя создание схемы источника питания SMPS в домашних условиях, безусловно, не для новичков в этой области, инженеры и энтузиасты, обладающие всесторонними знаниями в этой области, могут заняться построением таких схем дома.

Вы также можете узнать об аккуратной конструкции блока питания с переключателем режимов.

Есть несколько других форм источников питания, которые могут быть построены даже начинающими любителями электроники и не требуют трансформаторов. Хотя эти типы цепей питания очень дешевы и просты в сборке, они не могут поддерживать большой ток и обычно ограничиваются 200 мА или около того.

Конструкция бестрансформаторного источника питания

В следующих парах статей обсуждаются две концепции вышеупомянутых схем безтрансформаторного источника питания:

С помощью высоковольтных конденсаторов,

С помощью Hi-End ICs и FET

Обратная связь от одного из преданных читателей этого блога

Уважаемый Свагатам Маджумдар,

Я хочу сделать блок питания для микроконтроллера и его зависимых компонентов. ..

Я хочу получить стабильный выход + 5В и + 3,3В от блока питания, я не уверен в возрасте усилителя, но я думаю, что всего 5А должно быть достаточно, также будет 5V Mouse и 5V Клавиатура, 3 микросхемы SN74HC595 и 2 модуля SRAM по 512 Кб … Так что я действительно не знаю, к какому возрасту усилителя нужно стремиться ….

Полагаю, 5 ампер достаточно? использовать и какие ДИОДЫ использовать? Я выбрал трансформатор после того, как прочитал где-то в Интернете, что мостовой выпрямитель вызывает ПАДЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ на 1.4V в целом, и в вашем блоге выше вы заявляете, что мостовой чтец вызовет повышение напряжения? …

ТАК Я не уверен (в любом случае не уверен, что я новичок в электронике) ….. ПЕРВЫЙ трансформатор, который я выбрал был этот. Пожалуйста, посоветуйте мне, какой из них НАИЛУЧШИМ для моих нужд и какие ДИОДЫ тоже использовать …. Я хотел бы использовать блок питания для платы, очень похожей на эту ….

Пожалуйста, помогите мне и подскажите лучший способ сделать подходящий сетевой блок питания 220/240 В, который дает мне СТАБИЛЬНЫЕ 5 В и 3,3 В для использования с моим дизайном. Заранее спасибо.

Как получить постоянные 5 В и 3 В от цепи источника питания

Здравствуйте, вы можете добиться этого, просто используя микросхему 7805 для получения 5 В и добавив пару диодов 1N4007 к этим 5 В для получения примерно 3,3 В.

5 ампер выглядит слишком высоко, и я не думаю, что вам потребуется такой большой ток, если только вы не используете этот источник питания с внешним каскадом драйвера, несущим более высокие нагрузки, такие как светодиод высокой мощности или двигатель и т. Д.

Итак, я Я уверен, что ваше требование может быть легко выполнено с помощью вышеупомянутых процедур.

для питания MCU с помощью описанной выше процедуры вы можете использовать 0-9 В или 0-12 В с током 1 ампер, диоды могут быть 1N 4007 x 4 контакта

Диоды упадут на 1,4 В, когда на входе будет постоянный ток, но когда это будет AC как от трафарета, то выход будет увеличен в 1,21 раза.

обязательно используйте конденсатор 2200 мкФ / 25 В после моста для фильтрации.

Надеюсь, эта информация просветит вас и ответит на ваши вопросы.

На изображении выше показано, как получить 5 В и 3.Постоянная 3В от заданной цепи питания.

Как получить переменное напряжение 9 В от IC 7805

Обычно IC 7805 рассматривается как фиксированный регулятор напряжения 5 В. Однако с помощью простого обходного пути ИС можно превратить в схему переменного регулятора напряжения от 5 В до 9 В, как показано выше.

Здесь мы видим, что предустановка на 500 Ом добавлена ​​к центральному заземляющему контакту ИС, что позволяет ИС выдавать повышенное выходное значение до 9 В с током 850 мА.Предустановку можно отрегулировать для получения выходных сигналов в диапазоне от 5 В до 9 В.

Создание фиксированной схемы стабилизатора 12 В

На приведенной выше диаграмме мы можем увидеть, как обычный стабилизатор 7805 IC может быть использован для создания фиксированного регулируемого напряжения 5 В. выход.

Если вы хотите получить фиксированный регулируемый источник питания 12 В, ту же конфигурацию можно применить для получения требуемых результатов, как показано ниже:

Регулируемый источник питания 12 В, 5 В

Теперь предположим, что у вас есть схемы, которым требуется двойное питание в диапазоне фиксированных 12 В и регулируемых источников 5 В.

Для таких приложений описанная выше конструкция может быть просто изменена путем использования микросхемы 7812, а затем микросхемы 7805 для получения вместе требуемых выходных регулируемых источников питания 12 В и 5 В, как показано ниже:

Разработка простого двойного источника питания

Во многих схемных приложениях, особенно в тех, которые используют операционные усилители, двойной источник питания становится обязательным для включения питания +/- и заземления в цепи.

Проектирование простого двойного источника питания на самом деле включает только источник питания с центральным отводом и мостовой выпрямитель, а также пару конденсаторов фильтров высокой емкости, как показано ниже:

Однако для достижения регулируемого двойного источника питания с желаемым уровнем двойное напряжение на выходе — это то, что обычно требует сложной конструкции с использованием дорогостоящих ИС.

Следующая конструкция показывает, насколько просто и дискретно можно сконфигурировать двойной источник питания с использованием нескольких BJT и нескольких резисторов.

Здесь Q1 и Q3 настроены как проходные транзисторы эмиттерного повторителя, которые определяют величину тока, которая может проходить через соответствующие выходы +/-. Здесь оно составляет около 2 ампер.

Выходное напряжение на соответствующих двойных шинах питания определяется транзисторами Q2 и Q4 вместе с их базовым резистивным делителем.

Уровни выходного напряжения можно соответствующим образом регулировать и настраивать, регулируя значения делителей потенциала, образованных резисторами R2, R3 и R5, R6.

Проектирование источника питания LM317 с фиксированными резисторами

Чрезвычайно простой источник напряжения / тока на основе LM317T, который можно использовать для зарядки никель-кадмиевых элементов или в любое время, когда необходим практический источник питания, показан ниже.

Это несложное предприятие для новичка, которое может быть сконструировано и предназначено для использования со съемным сетевым адаптером, обеспечивающим нерегулируемый d. c. выход. IC1 на самом деле представляет собой регулируемый регулятор типа LM317T.

Поворотный переключатель S1 выбирает настройку (постоянный ток или постоянное напряжение) вместе со значением тока или напряжения. Регулируемое напряжение может быть получено в SK3, а ток — в SK4.

Обратите внимание, что имеется регулируемая настройка (положение 12), которая позволяет настраивать переменное напряжение с помощью потенциометра VR1.

Значения резисторов должны быть изготовлены из ближайших возможных фиксированных значений, при необходимости размещенных последовательно.

Резистор R6 рассчитан на 1 Вт, а R7 на 2 Вт, хотя оставшаяся часть может составлять 0,25 Вт. Стабилизатор напряжения IC1 317 должен быть установлен на некотором радиаторе, размер которого определяется необходимыми входными и выходными напряжениями и токами.

О Swagatam

Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем / печатных плат, производитель. Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными идеями и руководствами по схемам.
Если у вас есть какой-либо вопрос, связанный со схемой, вы можете взаимодействовать с ним через комментарии, я буду очень рад помочь!

Базовая таблица источников питания переменного и постоянного тока

Позвольте электронам сами дать вам ответы на ваши собственные «практические проблемы»!

Примечания:

По моему опыту, студентам требуется много практики с анализом цепей, чтобы стать профессионалом. С этой целью инструкторы обычно предоставляют своим ученикам множество практических задач, над которыми нужно работать, и дают ученикам ответы, с которыми они могут проверить свою работу.Хотя этот подход позволяет студентам овладеть теорией схем, он не дает им полноценного образования.

Студентам нужна не только математическая практика. Им также нужны настоящие практические схемы построения схем и использование испытательного оборудования. Итак, я предлагаю следующий альтернативный подход: учащиеся должны построить свои собственные «практические задачи» с реальными компонентами и попытаться математически предсказать различные значения напряжения и тока. Таким образом, математическая теория «оживает», и учащиеся получают практические навыки, которых они не приобрели бы, просто решая уравнения.

Еще одна причина для следования этому методу практики — научить студентов научному методу : процессу проверки гипотезы (в данном случае математических предсказаний) путем проведения реального эксперимента. Студенты также разовьют реальные навыки поиска и устранения неисправностей, поскольку они время от времени допускают ошибки при построении схем.

Выделите несколько минут времени со своим классом, чтобы ознакомиться с некоторыми «правилами» построения схем, прежде чем они начнутся. Обсудите эти проблемы со своими учениками в той же сократической манере, в которой вы обычно обсуждаете вопросы рабочего листа, а не просто говорите им, что они должны и не должны делать. Я не перестаю удивляться тому, насколько плохо студенты понимают инструкции, представленные в типичном формате лекции (монолог инструктора)!

Примечание для тех инструкторов, которые могут жаловаться на «потраченное впустую» время, необходимое ученикам для построения реальных схем вместо того, чтобы просто математически анализировать теоретические схемы:

Какова цель студентов, посещающих ваш курс?

Если ваши ученики будут работать с реальными схемами, им следует по возможности учиться на реальных схемах.Если ваша цель — обучить физиков-теоретиков, обязательно придерживайтесь абстрактного анализа! Но большинство из нас планирует, чтобы наши ученики что-то делали в реальном мире с образованием, которое мы им даем. «Потраченное впустую» время, потраченное на создание реальных схем, принесет огромные дивиденды, когда им придет время применить свои знания для решения практических задач.

Кроме того, когда студенты создают свои собственные практические задачи, они учатся выполнять первичное исследование , тем самым давая им возможность продолжить свое образование в области электрики / электроники в автономном режиме.

В большинстве наук реалистичные эксперименты намного сложнее и дороже, чем электрические схемы. Профессора ядерной физики, биологии, геологии и химии просто хотели бы, чтобы их студенты применяли передовую математику в реальных экспериментах, не представляющих угрозы безопасности и стоящих меньше, чем учебник. Они не могут, но вы можете. Воспользуйтесь удобством, присущим вашей науке, и заставьте своих учеников практиковать математику на множестве реальных схем!

Простой источник питания 5 В

Обзор схемных характеристик

• Краткое описание работы: дает хорошо регулируемый выход + 5В, допустимый выходной ток 100 мА
• Защита цепи: встроенная защита от перегрева отключает выход, когда микросхема регулятора становится слишком горячей
• Сложность схемы: очень просто и легко построить
• Характеристики схемы: очень стабильное выходное напряжение +5 В, надежная работа
• Доступность компонентов: Легко достать, используются только самые распространенные базовые компоненты
• Тестирование конструкции: на основе примера схемы из таблицы данных я успешно использовал эту схему как часть многих электронных проектов.
• Области применения: часть электронных устройств, небольшие лабораторные источники питания.
• Напряжение источника питания: Нерегулируемый источник питания постоянного тока 8-18 В
• Ток источника питания: Требуемый выходной ток + 5 мА
• Стоимость компонентов: несколько долларов на электронные компоненты + стоимость входного трансформатора

Описание цепи

Эта схема представляет собой небольшой источник питания + 5 В, который полезен, когда экспериментирую с цифровой электроникой.Маленькая недорогая стенка трансформаторы с переменным выходным напряжением доступны из любых магазин электроники и супермаркет. Эти трансформаторы легко доступны, но обычно их напряжение регулируется очень плохо, что делает его не очень удобным для экспериментатора цифровых схем если не удастся каким-либо образом добиться лучшего регулирования. В Следующая схема является ответом на проблему.

Эта схема может выдавать + 5В при токе около 150 мА, но может при хорошем В микросхему регулятора 7805 добавлено охлаждение. Схема закончилась перегрузка и тепловая защита.

Принципиальная схема блока питания.

Конденсаторы должны иметь достаточно высокое напряжение для безопасного обращения. входное напряжение подается в цепь. Схема очень проста в сборке для пример в кусок верёвки.

Распиновка микросхемы регулятора 7805.

• 1. Нерегулируемое напряжение в
• 2. Земля
• 3. Выход регулируемого напряжения

Список компонентов

 7805 регулятор IC
Электролитический конденсатор 100 мкФ, номинальное напряжение не менее 25 В
Электролитический конденсатор 10 мкФ, номинальное напряжение не менее 6 В
Керамический или полиэфирный конденсатор 100 нФ
 

Идеи модификации

Больше выходной ток

Если вам нужен выходной ток более 150 мА, вы можете обновить выходной ток до 1А делаем следующие модификации:

• Замените трансформатор, от которого вы подаете питание на схему, на модель, которая может выдавать на выходе столько тока, сколько вам нужно.
• Поставить на регулятор 7805 радиатор (такой большой, чтобы не перегревался из-за лишних потерь в регуляторе)

Другое выходное напряжение

Если вам нужны другие напряжения, кроме +5 В, вы можете изменить схему, заменив микросхемы 7805 с другим регулятором с другим выходным напряжением от Регулятор семейства микросхем 78xx.Последние цифры в коде чипа говорят выходное напряжение. Помните, что входное напряжение должно быть не менее 3 В. больше, чем выходное напряжение регулятора или иначе регулятор не хорошо работать.

---

Томи Энгдал <[email protected]>

Принципиальная схема блока питания представлена ​​ниже.

Контекст 1

… на этом этапе выпрямитель преобразует напряжение 18 В переменного тока от трансформатора в пульсирующее напряжение постоянного тока.Для этого использовался полный мостовой выпрямитель. Он состоит из четырех диодов (серия IN 4001), расположенных, как показано на рис. 2. Во время положительных полупериодов диоды D2 и D3 смещены в прямом направлении, и ток течет через выводы. В отрицательном полупериоде диоды D1 и D4 смещены в прямом направлении. Поскольку ток нагрузки имеет одинаковое направление в обоих полупериодах, сигнал двухполупериодного выпрямителя появляется на клеммах …

Контекст 2

… Блок-схема состоит из 4 ступеней для выпрямления 240 В (A.C) питание от сети 12 В (DC), питание от батареи и релейный выключатель. Описание каждой ступени приведено ниже: Эта ступень состоит из понижающего трансформатора 240 В / 18 В. Он преобразует подачу напряжения 240 В (AC) из сети в 18 В (AC), предохранитель на 1 А (F1) был встроен в первичную обмотку трансформатора для защиты от чрезмерного тока. Затем напряжение 18 В переменного тока передается на выпрямительный каскад. Был выбран понижающий трансформатор 220/18 В, поскольку для работы используемого регулятора требуется более 12 В.На этом этапе выпрямитель преобразует напряжение 18 В переменного тока от трансформатора в пульсирующее напряжение постоянного тока. Для этого использовался полный мостовой выпрямитель. Он состоит из четырех диодов (серия IN 4001), расположенных, как показано на рис. 2. Во время положительных полупериодов диоды D2 и D3 смещены в прямом направлении, и ток течет через выводы. В отрицательном полупериоде диоды D1 и D4 смещены в прямом направлении. Поскольку ток нагрузки в обоих полупериодах имеет одинаковое направление, на выводах появляется сигнал двухполупериодного выпрямителя [13].Пульсирующее постоянное напряжение, выходящее из каскада выпрямителя, преобразуется в постоянное постоянное напряжение с помощью конденсатора фильтра (C1). Этот конденсатор представляет собой электролитический конденсатор большой емкости. Он заряжается (т.е. накапливает энергию) в течение полупериода проводимости, тем самым препятствуя любым изменениям напряжения. Таким образом, ступень фильтра отфильтровывает пульсации напряжения (или пульсации). Выходной сигнал каскада фильтра немного изменяется при изменении тока нагрузки или выходного напряжения, и это напряжение питания 18 В постоянного тока, что превышает требования схемы. По этим причинам был использован регулятор LM 7312 для стабилизации напряжения, а также для снижения его с 18 В до постоянного постоянного тока 12 В.

Что это такое? (Плюс принципиальная схема)

Что такое регулируемый источник питания?

Регулируемый источник питания преобразует нерегулируемый переменный ток (переменный ток) в постоянный постоянный ток (постоянный ток). Регулируемый источник питания используется для обеспечения того, чтобы выходная мощность оставалась постоянной даже при изменении входа.

Стабилизированный источник питания постоянного тока также известен как линейный источник питания, он представляет собой встроенную схему и состоит из различных блоков.

Регулируемый источник питания принимает входной переменный ток и обеспечивает постоянный выход постоянного тока. На рисунке ниже показана блок-схема типичного стабилизированного источника постоянного тока.

Основные строительные блоки регулируемого источника питания постоянного тока следующие:

1. Понижающий трансформатор
2. Выпрямитель
3. Фильтр постоянного тока
4. Регулятор

(Обратите внимание, что в нашей цифровой электронике MCQ много электрические вопросы, относящиеся к этим темам)

Работа регулируемого источника питания

Понижающий трансформатор

Понижающий трансформатор понижает напряжение в сети переменного тока до необходимого уровня. Коэффициент трансформации трансформатора регулируется таким образом, чтобы получить требуемое значение напряжения. Выход трансформатора используется как вход в схему выпрямителя.

Выпрямитель

Выпрямитель — это электронная схема, состоящая из диодов, которая выполняет процесс выпрямления. Выпрямление — это процесс преобразования переменного напряжения или тока в соответствующую постоянную (постоянную) величину. На вход выпрямителя подается переменный ток, а на выходе — однонаправленный пульсирующий постоянный ток.

Хотя технически можно использовать однополупериодный выпрямитель, его потери мощности значительны по сравнению с двухполупериодным выпрямителем. Таким образом, двухполупериодный выпрямитель или мостовой выпрямитель используется для выпрямления обоих полупериодов переменного тока (двухполупериодное выпрямление). На рисунке ниже показан двухполупериодный мостовой выпрямитель.

Мостовой выпрямитель состоит из четырех диодов с p-n переходом, соединенных, как показано выше. В положительном полупериоде питания напряжение, наведенное на вторичной обмотке электрического трансформатора i.е. ВМН положительный. Следовательно, точка E положительна относительно F. Следовательно, диоды D ₃ и D ₂ смещены в обратном направлении, а диоды D ₁ и D ₄ смещены в прямом направлении. Диоды D ₃ и D ₂ будут действовать как разомкнутые переключатели (практически есть некоторое падение напряжения), а диоды D ₁ и D ₄ будут действовать как замкнутые переключатели и начнут проводить ток. Следовательно, выпрямленный сигнал появляется на выходе выпрямителя, как показано на первом рисунке.Когда напряжение, индуцированное во вторичной обмотке, то есть VMN, отрицательно, D ₃ и D ₂ смещены в прямом направлении, а два других смещены в обратном направлении, и на входе фильтра появляется положительное напряжение.

Фильтрация постоянного тока

Выпрямленное напряжение от выпрямителя представляет собой пульсирующее напряжение постоянного тока с очень высоким содержанием пульсаций. Но это не то, что мы хотим, мы хотим, чтобы сигнал постоянного тока был чистым без пульсаций. Следовательно, используется фильтр. Используются различные типы фильтров, такие как конденсаторный фильтр, LC-фильтр, входной фильтр дросселя, фильтр π-типа.На рисунке ниже показан конденсаторный фильтр, подключенный к выходу выпрямителя, и результирующая форма выходного сигнала.

Когда мгновенное напряжение начинает увеличивать заряд конденсатора, он заряжается, пока форма волны не достигнет своего пикового значения. Когда мгновенное значение начинает уменьшаться, конденсатор начинает экспоненциально и медленно разряжаться через нагрузку (в данном случае вход регулятора). Следовательно, получается почти постоянное значение постоянного тока с очень меньшим содержанием пульсаций.

Регламент

Это последний блок в регулируемом источнике питания постоянного тока.Выходное напряжение или ток будут изменяться или колебаться при изменении входа от сети переменного тока или из-за изменения тока нагрузки на выходе регулируемого источника питания или из-за других факторов, таких как изменения температуры. Эту проблему можно устранить, применив регулятор. Регулятор будет поддерживать постоянный выход даже при изменениях на входе или любых других изменениях. В зависимости от их применения могут использоваться последовательный транзисторный стабилизатор, фиксированные и регулируемые IC-стабилизаторы или стабилитрон, работающий в стабилитроне.Такие микросхемы, как 78XX и 79XX (например, IC 7805), используются для получения фиксированных значений напряжений на выходе.

С помощью таких микросхем, как LM 317 и 723, мы можем регулировать выходное напряжение до необходимого постоянного значения. На рисунке ниже показан регулятор напряжения LM317. Выходное напряжение можно регулировать, регулируя значения сопротивлений R ₁ и R ₂ . Обычно конденсаторы связи емкостью от 0,01 мкФ до 10 мкФ необходимо подключать на выходе и входе для устранения входного шума и переходных процессов на выходе.В идеале, выходное напряжение задается как


На рисунке выше показана полная схема стабилизированного источника питания + 5В постоянного тока.

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

---

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

Рис.1: Условное обозначение диода

Диоды

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

Опасность смешивания полуволн с полноволновыми источниками питания

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

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

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

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

Полуволновые источники питания

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

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

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

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

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

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

В незатененной части рисунка 6 эффективная схема полуволнового источника питания показана на рисунке 8. Диод открыт, поэтому источник 24 В переменного тока не подает никакой энергии, а конденсатор обеспечивает весь ток нагрузки.

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

В показанной здесь схеме напряжение фильтрующего конденсатора падает до 20 вольт, прежде чем он будет заряжен 24 В переменного тока. Следовательно, было бы невозможно получить регулируемый выход выше 19,5 В постоянного тока.

Полноволновые источники питания

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

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

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

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

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

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

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

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

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

---

Версия этого документа в формате pdf для печати

Все для емкостных источников питания от одного источника

Конструкции, основанные на емкостной топологии, особенно подходят для источников питания милливаттного диапазона. Они простые, компактные и экономичные. В дополнение к конденсаторам — и, следовательно, ключевым компонентам — TDK предлагает почти все другие пассивные компоненты для этих конструкций.

Инженеры-разработчики

сталкиваются с задачей поставки все большего числа устройств и системных блоков, которые имеют только низкие напряжения и токи в миллиамперном диапазоне. Типичными примерами являются дисплеи для данных измерений или таймеров, измерительные системы на основе микроконтроллеров и простые элементы управления с разомкнутым и замкнутым контуром.Подобные проблемы возникают, когда устройства должны быть подключены к беспроводным сетям — например, в случае интеллектуальных счетчиков, показания которых снимаются по беспроводной сети, или сетевых устройств для Интернета вещей.

Рисунок 0: Емкостные источники питания

Традиционные конструкции источников питания имеют ряд недостатков в диапазоне очень низкой мощности. Решения с трансформаторами или переключаемыми цепями требуют много места и дороги.Кроме того, потери в меди и чугуне непропорционально высоки по сравнению с низкой производительностью. Хотя самое простое решение — подключение омического резистора со стороны сети — является недорогим, оно действительно создает большие потери и, таким образом, препятствует требуемому высокому КПД.

Практическое использование реактивного сопротивления конденсаторов

Одной из возможностей для питания небольших нагрузок от источника переменного тока, который не только элегантен, но также прост и экономичен, является последовательное соединение конденсатора и нагрузки.При этом используется нежелательный эффект фазового сдвига: напряжение поступает на конденсатор с фазовым сдвигом на 90 градусов относительно тока; конденсатор действует как реактивная мощность, при которой реальных потерь практически не происходит. Поэтому идеальным решением является конденсатор, используемый в качестве последовательного резистора. На рисунке 1 показана принципиальная схема, а также соответствующая векторная диаграмма напряжений. В отличие от обычных конструкций, емкостные источники питания защищены от короткого замыкания на выходе.

Поскольку конденсатор напрямую подключается к источнику питания, к его надежности предъявляются очень высокие требования. Поэтому рекомендуется использовать только конденсаторы X2, соответствующие UL и ENEC, для емкостных источников питания.

Рисунок 1: Принципиальная схема емкостного источника питания. Векторная диаграмма поясняет: большая часть входного напряжения падает на реактивном сопротивлении конденсатора, при этом в конденсаторе практически не происходит рассеивания мощности.

Для этой цели TDK предлагает широкий ассортимент конденсаторов EPCOS X2, например новую серию B3292 * H / J *. Чтобы обеспечить надежную работу со стабильными значениями емкости даже в экстремальных климатических условиях, таких как высокие температуры в сочетании с высокой влажностью, была разработана серия X2 Heavy-Duty (от B32932 * до B32936 *). Эти компоненты показывают дрейф емкости не более 10 процентов в течение 1000 часов испытания при 85 ° C и относительной влажности 85 процентов. Еще одно преимущество этих конденсаторов: они самовосстанавливающиеся.Это означает, что меньшие пробивные разряды приводят к локально ограниченному испарению металлизации без создания короткого замыкания и, следовательно, сохранения функции конденсатора.

Расчет емкостного источника питания

На практике наиболее востребованы блоки питания, обеспечивающие на выходе постоянное напряжение. Самое простое решение — выпрямление одиночных импульсов, как показано на рисунке 2; для примера расчета выходное напряжение около 9 В постоянного тока создается при максимальном токе нагрузки 15 мА.

Рисунок 2: Простой емкостный источник питания

Для функции стабилитрона: во время положительной полуволны D1 работает как элемент ограничения напряжения. Для достижения необходимого выходного напряжения 9 В напряжение стабилитрона должно быть 9,7 В, потому что около 0,7 В падает на D2. Однако, поскольку стабилитронов с таким значением нет, имеется диод со значением 10 В и максимальной рассеиваемой мощностью 1.Выбрано 3 Вт. Если источник питания включается при пике напряжения в сети, через D1 будет протекать недопустимо высокий ток, что приведет к его разрушению. Поэтому для ограничения тока R1 подключается на стороне сети. Как правило, стабилитроны с рассеиваемой мощностью 1,3 Вт могут выдерживать мгновенные токи около 1 А. Это позволяет рассчитать значение R1 следующим образом:

`R_1 = ((230 \» V «) * (sqrt (2))) / (1 \» A «) =» 325.27 «\ \ Omega`

Ближайшее стандартное значение — 330 Ом.2 * (330 \ \ Omega) = 0,366 \ «Вт» `

Резистор выбран с нагрузочной способностью 0,5 Вт. Падение напряжения на этом резисторе почти 11 В.

На основе данных, определенных на данный момент, теперь можно рассчитать необходимое реактивное сопротивление конденсатора C1. Чтобы гарантировать надежное питание нагрузки даже при пониженном напряжении, расчет следует производить с падением напряжения не менее 10 процентов; Кроме того, необходимо учитывать падение напряжения на R1 и D1. Это дает следующее реактивное сопротивление:

`XC_1 = (230 \» В «-23 \» В «-11 \» В «-10 \» В «) / (33,3 \» мА ») = 5585,6 \ \ Omega`

Отсюда можно рассчитать необходимую емкость при нормальной частоте сети 50 Гц:

`C_1 = 1 / (2 \ pi * 50 \» Гц «* 5585,6 \ \ Omega) = 0,57 \ mu» F «`

Следовательно, следующее стандартное значение — это емкость 0,68 мкФ. В зависимости от климатических условий это означает, например, что подходит конденсатор EPCOS X2 типа B32933A3684K * из серии для тяжелых условий эксплуатации.Он имеет расстояние между выводами 22,5 мм и рассчитан на напряжение 305 В ACRMS при максимально допустимой рабочей температуре 105 ° C. В качестве альтернативы можно использовать тип B32923h4684K *, который рассчитан даже на температуру до 110 ° C, а также с шагом выводов 22,5 мм. Оба типа имеют допуск по емкости ± 10%.

Рис. 3. Конденсаторы EPCOS для емкостных источников питания. Два типичных конденсатора EPCOS X2, которые подходят для емкостных источников питания: вверху — тип из серии для тяжелых условий эксплуатации, а внизу — тип из серии B3292 * H / J.

Экономичного стандартного типа 1N4001 (50 В, 1 А), рассчитанного на пиковые токи до 35 А, достаточно для диода D2, который обеспечивает одноимпульсное реактивное сопротивление. Этот диод предлагается рядом поставщиков полупроводников.

Надежность поставок за счет эффективного сглаживания

C2 отвечает за сглаживание выходного напряжения. Поскольку это одноимпульсное реактивное сопротивление, весь выходной ток C2 должен быть доступен в течение отрицательной полуволны.Необходимая емкость этого зависит от допустимой пульсации выходного напряжения. Для схемы в примере требуется максимальное значение 1 В. При максимальном потреблении тока нагрузки 15 мА при 9 В создается сопротивление нагрузки 600 Ом. Таким образом, при частоте сети 50 Гц (10 мс на половину длины волны) можно определить минимальную емкость C2:

`C_2 = (- 10 \» мс «) / (600 \ \ Omega * ln ((8 \» V «) / (9 \» V «))) = 140 \ \ mu» F «`

Несимметричный алюминиевый электролитический конденсатор выбран с емкостью 150 мкФ и допустимым напряжением 25 В постоянного тока. Для достижения максимально возможного срока службы этот конденсатор должен быть рассчитан на температуру не менее 105 ° C.

Рисунок 4: Защитный компонент EPCOS для источников питания. Сверху вниз: Дисковый варистор для защиты от перенапряжения на входе питания и CeraDiode® для защиты выхода, PTC для защиты от перегрузки по току на входе питания.

По желанию, керамический конденсатор (C3) может быть дополнительно подключен параллельно с C2.Это используется для подавления шума и блокировки пиков напряжения. Например, для этой цели можно рассмотреть TDK MLCC с емкостью 0,1 мкФ. Тип C1608X7R1E104K080AA был выбран с номинальным напряжением 25 В постоянного тока, размером 1608 (IEC) и температурной характеристикой X7R (от -55 до + 125 ° C, ± 15%).

Защита цепи необходима

В худшем случае может случиться так, что при выключении без нагрузки C1 останется заряженным с пиковым напряжением 325 В.Таким образом, задача R2 — как можно быстрее разрядить конденсатор. При установке значения сопротивления необходимо найти компромисс между рассеиваемой мощностью и постоянной времени разряда. В данном случае было выбрано значение 470 кОм. Рассеиваемая мощность ок. Здесь происходит 0,1 Вт, а время разряда до максимально допустимого напряжения прикосновения 50 В занимает около 0,5 с. Однако, если источник питания постоянно подключен к сети, в этом резисторе нет необходимости.

Конечно, важна и защита от перенапряжения на линейном входе (RV1).Для этого TDK предлагает различные серии варисторов EPCOS. Типы из стандартной серии EPCOS подходят для указанной схемы, поскольку они охватывают широкий диапазон напряжений от 11 до 1100 VRMS. Эти защитные компоненты доступны с дисками диаметром от 5 до 20 мм, что соответствует требуемой стойкости к импульсным токам и поглощению энергии. В этом случае подходит, например, компактный тип B72205S0231K101 с диаметром диска 5 мм, который имеет импульсный ток 400 А при импульсе 8/20 мкс.

Кроме того, выход схемы также можно защитить от перенапряжения (RV2), например, с помощью EPCOS SMT CeraDiode® B72590D0150A060, который имеет напряжение постоянного тока 15 В.

Наконец, EPCOS PTC B59873C0120A570 (RT1), который рассчитан на максимальный ток нагрузки 90 мА при 25 ° C, обеспечивает ограничение тока на входе питания. Если в цепи возникает неисправность, которая приводит к увеличению протекания тока, PTC нагревается, в результате чего его сопротивление резко возрастает и, таким образом, ограничивает ток до некритических значений.

Благодаря широкому ассортименту компонентов TDK могут быть реализованы емкостные источники питания с другими значениями напряжения и тока.

Спецификация

Таблица 1: Спецификация материалов

Об авторе

Кристоф Йеле — руководитель отдела продуктов и технологий в TDK Electronics, электронной компании, расположенной в Мюнхене, Байер, Германия, которая разрабатывает, производит и продает электронные компоненты и системы, уделяя особое внимание быстрорастущим рынкам передовых технологий, в том числе автомобильная электроника, промышленная электроника и бытовая электроника, а также информационные и коммуникационные технологии.