Montagpena.ru

Строительство и Монтаж
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Самодельный импульсный блок питания с регулировкой напряжения и тока

Самодельный импульсный блок питания с регулировкой напряжения и тока.

Такой тип источников питания ещё называют лабораторными, и не зря!Он подойдет не только для питания различных устройств, но и как универсальное зарядное устройство для абсолютно любых аккумуляторов.

Как мне кажется блок питания мега простой и отлично подойдет для начинающего радиолюбителя.Блок питания может быть построен на различные диапазоны напряжения и тока все зависит от конкретных задач.Сегодня мы рассмотрим блок питания на самый популярный диапазон 0-30 вольт/0-10 амер. Выбор такого диапазона также обусловлен применением китайского вольтамперметра с диапазоном по току до 10а.

Условно блок питания можно разделить на 3 части:

1 Внутренний источник питания.

Представляет из себя любой компактный источник напряжение 12 вольт и током не менее 300 мА.Предназначен для питания шим контроллера, вентилятора охлаждения и вольтамперметра.Можно использовать абсолютно любой адаптер на 12 вольт. Рассказывать как собрать такой в этой статье не буду, будем использовать готовый AC-DC преобразователь с китая вот такого типа:

2 Модуль управления.

Представляет из себя микросхему TL494 c небольшим драйвером на 4-х транзисторах:

Благодаря использованию встроенных операционных усилителей обвязка TL494 получается очень простая, такое включение широко распространено у радиолюбителей.Резистором R4 задаём желаемое максимальное напряжение, R2- ток.R11 и R12 для удобства могут быть многооборотные, но я использую обычные.
При использовании ЛУТ плату управления я как правило собираю на отдельной платке:

3 Силовая часть.
Основную часть компонентов можно использовать из старого компьютерного блока питания, главное чтобы он был соответствующей топологии.

Входной фильтр, выпрямитель, конденсаторы из компьютерного блока питания.
Начинающего радиолюбителя может испугать трансформатор управления силовыми ключами, его придётся изготовить самостоятельно.Но не спешите с выводами, уверяю вас сделать его очень просто.
Понадобится ферритовое колечко R16*10*4.5 и три отрезка по 1 метру провода МГТФ 0.07кв.мм. Просто наматываем на кольце 30 витков в 3 провода.

Все основные компоненты размещаются на пп стандартных размеров под корпус компьютерного блока питания:

Кстати после сборки платы управления и намотки трансформатора GDT их можно проверить даже если у вас нет осциллографа.

или термостаты KCD 9700.Иногда и то и другое сразу.

Лицевая панель нарисована в frontdesigner 3.0 и распечатана на самоклеящейся фотобумаге, затем заламинирована самоклеящаяся пленкой для учебников и книг(есть в любом офис маге).

Вот и корпус будущего бп уже практически готов:

Добавлю ещё версию модуля управления попроще и помощнее, но слегка по дороже

Устройство, схема и принцип работы импульсного блока питания 12В 5А

Импульсный блок питания 12В 5А

Импульсный блок питания — это инверторная система, в которой переменное напряжение преобразовывается в постоянное, а затем из него формируются импульсы повышенной частоты. Такой прибор стоит довольно дорого и купить его могут только обеспеченные люди. Все те, кто не относится к этой категории, стараются изготовить устройство своими руками. Для этого понадобятся необходимые материалы и схема импульсного блока питания 12 В 5А.

Общие сведения

Перед тем как сделать импульсный блок питания своими руками, необходимо подробно изучить его конструктивные особенности, принцип действия, достоинства и недостатки. С помощью этой информации можно ускорить процесс создания, а также сделать устройство более качественным и долговечным.

Читайте так же:
Продукция черной металлургии это

Составные части

Чаще всего самодельный импульсный блок питания изготавливается по стандартной схеме с использованием некоторых важных элементов. Он применяется для корректировки входного напряжения при питании светодиодных ламп или других осветительных приборов. Конструкция блока включает в себя несколько составляющих:

Сведения об ИБ питания 12В 5А

  1. Импульсный трансформатор. Он устанавливается между входной и выходной частью конструкции и служит для проведения процесса выделения импульса.
  2. РТС термистор. Эта деталь устройства изготавливается из разнообразных полупроводников и имеет положительный коэффициент температуры. Применяется в качестве защитного механизма ключа.
  3. Конденсатор. Этот элемент конструкции рассчитывается на разную нагрузку и выполняет роль фильтрующего элемента (снимает оставшиеся пики импульсов).
  4. Драйвера. С их помощью проводится гашение сопротивления, возникающего в цепи.
  5. Полевые транзисторы. Они выбираются исходя из максимального напряжения и сопротивления. При низких показателях этих двух параметров значительно увеличивается коэффициент полезного действия, и снижается степень нагрева в процессе работы.
  6. Типовой трансформатор. Он имеет стандартную конструкцию и применяется для понижения высокого напряжения.

Принцип работы

Импульсный источник питания отличается простотой своей работы. В ней без труда сможет разобраться не только специалист, но и новичок, имеющий элементарные знания в этой области. Из-за этого устройства считаются наиболее доступными и часто используются для достижения различных целей. Работают они следующим образом:

  1. Переменное входное напряжение преобразовывается в постоянное.
  2. Затем оно принимает вид прямоугольного импульса высокой частоты и подаётся на трансформатор.
  3. Там при помощи отрицательной обратной связи происходит процесс стабилизации напряжения.

Составные части импульсного блока

Обратная связь может быть создана одним из двух способов. Оба они позволяют качественно выполнить возложенные функции и избежать появления непредвиденных ситуаций. Способы организации обратной связи:

  1. Без создания развязки (применяется резисторный делитель напряжения).
  2. С гальванической развязкой (выход обмотки трансформатора или оптрон).

Аналогично происходит процесс выдерживания выходного напряжения.

Преимущества и недостатки

Созданный своими руками импульсный БП, как и любое другое устройство, имеет несколько достоинств. Благодаря им конструкция пользуется большой популярностью и часто применяется в той или иной сфере деятельности человека. К положительным сторонам источника питания относятся следующие факторы:

Преимущества импульсного блока

  1. Высокий коэффициент стабилизации. Благодаря этому показателю обеспечиваются условия питания, снижающие негативное воздействие на чувствительные электронные элементы устройства.
  2. Высокий КПД. Все современные модели оснащаются и настраиваются так, чтобы максимально снизить нежелательные потери, что автоматически приведёт к повышению коэффициента полезного действия. В некоторых случаях этот показатель может достигать 98%.
  3. Восприимчивость к резким перепадам напряжения в электросети. Это одно из главных достоинств конструкции, которое позволяет увеличить срок работы электронных элементов.
  4. Частота входящего тока практически не влияет на работу входных деталей конструкции.
  5. Возможность дистанционного управления. В некоторых новых моделях предусмотрена специальная функция, которая позволяет управлять прибором с небольшого расстояния.
  6. Малый вес и размеры. Эти параметры позволяют упростить процесс транспортировки блока питания и увеличить его популярность среди потребителей.
  7. Дешевизна. Импульсный источник питания стоит намного дешевле линейного.
Читайте так же:
Принцип работы прибора для измерения освещенности

Несмотря на большое количество преимуществ, у конструкции есть и несколько недостатков. Их обязательно нужно учитывать, так как они позволят избежать неисправностей и снизят риск некачественной работы устройства. Среди недостатков выделяются такие:

  1. Наличие трудностей при самостоятельной регулировке параметров прибора.
  2. Сильные импульсные помехи.
  3. Необходимость дополнения цепи компенсаторами коэффициента мощности.
  4. Сложность проведения ремонтных и профилактических работ.
  5. Низкая степень надёжности.

Изготовление своими руками

Для того чтобы устройство правильно работало и выполняло возложенные на него функции, необходимо соблюсти ряд правил. С их помощью можно добиться нужного результата и снизить вероятность возникновения ошибок.

Импульсный блок своими руками

Рекомендации профессионалов

Во время изготовления импульсного источника питания следует брать во внимание не только советы производителей деталей, но и рекомендации специалистов. Они помогут новичкам избежать большинства простых ошибок и выполнить работу за максимально короткий промежуток времени. Советы профессионалов:

  1. В большинстве случаев схема блока питания не требует наличия специальных фильтров и организации обратной связи.
  2. Из множества полевых транзисторов рекомендуется покупать детали типа IR. Они хорошо выдерживают повышенные температуры и не разрушаются под длительным воздействием тепла.
  3. Если в собранной своими руками конструкции транзисторы будут сильно нагреваться в процессе работы, то следует установить дополнительное охлаждающее устройство (вентилятор).

Необходимые материалы и инструменты

Перед тем как приступить к изготовлению устройства, нужно подготовить все необходимые материалы и инструменты. Благодаря этому можно будет не отвлекаться во время работы, чтобы найти тот или иной предмет. В процессе создания прибора понадобятся:

Конденсатор 220 мкФ

  • любой РТС термистор;
  • конденсаторы ёмкостью не менее 220 мкФ;
  • диодная сборка;
  • полевые транзисторы с хорошим сопротивлением (IRF840, IRF740);
  • драйвера IR2153D, IR2153, IR2152;
  • трансформатор (можно использовать устройство, снятое со старых системных блоков компьютера);
  • диоды из семейства HER.

Помимо составляющих частей конструкции необходимо подготовить различные инструменты. С их помощью будет выполняться сборка устройства, поэтому они должны быть качественными и удобными для использования.

Необходимые инструменты:

  • плоскогубцы;
  • отвёртки разного размера;
  • пинцет;
  • паяльное оборудование;
  • расходные материалы для пайки.

Процесс сборки

После того как все подготовительные мероприятия были завершены, можно приступать к сборке устройства своими руками. Схема импульсных источников питания составляется заранее. Эту работу можно выполнять самостоятельно или с помощью специалиста.

Первый вариант значительно дешевле, но требует от мастера наличия знаний в области электроники и больших временных затрат.

Пошаговая инструкция:

Сборка импульсного блока

  1. Первым делом на входе устанавливается РТС термистор и надёжно фиксируется.
  2. Затем конструкция дополняется диодными мостами.
  3. На следующем этапе монтируются драйвера, используемые для управления работой затворов полевых транзисторов.
  4. Полевые транзисторы крепятся без укорачивания фланцев.
  5. После этого проводится крепление к радиатору. Эту работу нужно выполнять с применением изоляционных прокладок и специальных шайб.
  6. Трансформаторы монтируются с закороченными выводами.
  7. На выходе ставятся диоды.

Тестирование устройства

Для того чтобы проверить собранный импульсный источник энергии на работоспособность, необходимо выполнить несколько простых действий. Они помогут выявить различные проблемы и ошибки, допущенные в процессе сборки. Порядок действий:

  1. Выполняется первое кратковременное включение устройства в цепь.
  2. Если всё правильно сделано, то должна загореться лампочка, сигнализирующая о подаче питания к прибору.
  3. Затем следует оставить блок питания в рабочем состоянии на несколько минут.
  4. По истечении этого времени необходимо отключить устройство и проверить температуру всех его деталей. Нагрев одного или нескольких элементов будет свидетельствовать о допущенной ошибке в процессе сборки.
  5. При втором пуске определяется величина напряжения. Выполнить эту операцию можно при помощи специального тестера.
  6. Работающий блок питания оставляется примерно на 1 час.
  7. По прошествии указанного промежутка времени элементы проверяются на степень нагрева.
  8. Если ни один из элементов не стал горячим, то все они проверяются на наличие высокого тока после отключения питания.
Читайте так же:
Типы отрезных кругов по металлу

Тестирование импульсного блока

Техника безопасности

Во время эксплуатации импульсного блока необходимо придерживаться простых правил безопасности. Они помогут избежать травм разной степени тяжести и снизить вероятность возникновения аварийной ситуации. Основные меры предосторожности:

  1. Ремонтные или профилактические работы следует выполнять только при отключении блока от электросети. Это поможет избежать удара током и всех проблем, связанных с ним.
  2. Силовые конденсаторы способны долго оставаться под напряжением даже после отключения блока. Из-за этого запрещается выполнять какие-либо действия с прибором сразу же после его выключения.
  3. Техника безопасности эксплуатации ИБЗапрещено хранить около работающей установки легковоспламеняющиеся предметы и горючие материалы. Из-за небольшой искры может произойти возгорание, которое повлечёт за собой множество проблем.
  4. Не рекомендуется проводить ремонт конструкции, если рядом с ней есть заземлённые устройства.
  5. Не следует хранить и использовать прибор во влажном помещении, так как это может привести в короткому замыканию.
  6. Мастер, работающий с импульсным источником энергии, должен стоять на специальном коврике из диэлектрического материала. Эта простая мера поможет значительно снизить риск поражения током.
  7. Запрещается ремонтировать устройство, стоя на полу из цемента или любого другого токопроводящего материала.
  8. Не рекомендуется оставлять без присмотра работающий самодельный блок.
  9. Эксплуатация импульсного блокаПри первом включении сделанного своими руками блока необходимо тщательно проверить все элементы конструкции на предмет безопасности.
  10. Важно избегать попадания воды или каких-либо других жидкостей на составные части устройства, работающие от электроэнергии.
  11. Профилактические и ремонтные мероприятия следует выполнять с использованием специальной защитной одежды (нарукавников, перчаток) и инструментов с изолированными ручками.
  12. Хранить самодельное устройство следует в недоступном для детей и домашних животных месте.
  13. При возникновении какой-либо аварии или непредвиденной ситуации необходимо сразу же обесточить оборудование. Только после этого можно искать причину поломки и устранять её.

Импульсный источник энергии — это полезное и нужное устройство, которое можно не только купить в готовом виде, но и изготовить своими руками. Второй вариант более популярный, так как он позволяет получить качественный прибор с минимальными финансовыми и временными затратами.

При соблюдении советов профессионалов и правил техники безопасности можно значительно снизить риск получения травмы и избежать аварийных ситуаций.

Простой импульсный блок питания на IR2153 своими руками

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

Читайте так же:
Обжимка для компьютерного кабеля

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

Намотка трансформатора для ИБП.

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

намотка тороидального трансформатора для иип первичная обмотка трансформатора для ибп

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

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

индуктивность первичной обмотки трансформатор для ибп ir2153 своими руками

Схема силовой части ИБП на IR2153.

Тут все стандартно.

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

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

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

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

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

C17 — Y конденсатор.

Вот такая вышла плата.

Схема платы управления БП на IR2153.

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

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

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

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

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

Я сделал два варианта, для DIP и SMD корпусов.

Защита от перегрузки и КЗ для БП на IR2153.

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

Читайте так же:
Размеры клепок для заклепочника

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

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

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

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

Простые импульсные блоки питания

Аналогичные схемы разрабатывались многими радиолюбителями для разных целей, но каждый конструктор вкладывал в схему что-то свое, менял расчеты, отдельные компоненты схемы, частоту преобразования, мощность, подстраивая под какие-то, известные только самому автору, нужды…

Мне же часто приходилось использовать подобные схемы вместо их громоздких трансформаторных аналогов, облегчая вес и объем своих конструкций, которые необходимо было запитать от сети. Как пример: стерео-усилитель на микросхеме, собранный в дюралевом корпусе от старого модема.

Содержание / Contents


На рисунке представлены: а) цоколёвка старых транзисторов КТ117 (без язычка), б) современная цоколёвка КТ117, в) расположение выводов на схеме, г) аналог однопереходного транзистора на двух обычных (подойдут любые транзисторы верной структуры — структуры p-n-p (VT1) типа КТ208, КТ209, КТ213, КТ361, КТ501, КТ502, КТ3107; структуры n-p-n (VT2) типа КТ315, КТ340, КТ342, КТ503, КТ3102)

↑ Схема ИБП на биполярных транзисторах


Ошибка. Диод VD1 включить наоборот!

↑ Схема ИБП на полевых транзисторах


Ошибка. Диод VD1 включить наоборот!

Все намоточные данные трансформаторов приведены на рисунках. Максимальная мощность нагрузки, которую может запитать блок питания с трансформатором, выполненном на ферритовом кольце марки 3000НМ 32×16Х8, около 70Вт, на К40×25Х11 той же марки, — 150Вт.

Диод VD1 в обеих схемах запирает схему запуска подачей отрицательного напряжения на эмиттер однопереходного транзистора после запуска преобразователя.

Из особенностей — выключение блоков питания производится замыканием обмотки II коммутирующего трансформатора. При этом нижний по схеме транзистор запирается и происходит срыв генерации. Но, кстати, срыв генерации происходит именно по причине «закорачивания» обмотки.

Запирание транзистора в данном случае, хоть и явно происходит по причине замыкания контактом выключателя эмиттерного перехода, — вторично. Однопереходной транзистор в данном случае не сможет запустить преобразователь, который может находиться в таком состоянии (оба ключа заперты по постоянному току через нулевое практически сопротивление обмоток трансформатора) сколь угодно долго.

Правильно расчитанная и аккуратно собранная конструкция блока питания, как правило, легко запускается под требуемой нагрузкой и в работе ведет себя стабильно.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector