Двухполярный блок питания: Что представляет собой двуполярный блок питания для усилителя мощности с AliExpress

Содержание

Что представляет собой двуполярный блок питания для усилителя мощности с AliExpress

Для работы проектов iXBT.com нужны файлы cookie и сервисы аналитики. Продолжая посещать сайты проектов вы соглашаетесь с нашей Политикой в отношении файлов cookie

Многие современные (если не все) усилители мощности требуют двуполярного питания, причем питание это должно быть относительно высокого качества, как по запасу мощности, так и по шумам на выходе.

Раньше особенно и не было вариантов кроме тяжелых трансформаторов, диодных мостов и огромных конденсаторов для сглаживания, но сейчас все-таки время импульсных БП, которые как минимум легче и компактнее.

Попробуем разобраться возможно ли купить качественный БП для усилителя на Aliexpress…

Распаковка и осмотр

БП прибыл в ничем не примечательной коробочке, усиленной одним слоем пупырки. Похоже, что почтовую мульку наклеили прямо на коробку, в которой он поставляется. Но как ни странно доехал нормально.

Размеры примерно 110х65х60мм, вес не более 100 грамм. Действительно компактный для обозначенных 500 ватт.

Основная электроника собрана на плате-компаньене припаянной стоя сбоку. На плате установлен довольно свежий (что странно) контроллер L6599A. Это специализированный чип для построения импульсных БП, который может работать на частоте переключения до 500кГц, что возможно объясняет небольшие размеры готового изделия, ведь чем выше частота преобразования, тем меньше габариты намоточных изделий (как правило).

Кроме того микросхема поддерживает несколько режимов интересных именно для питания усилителей мощности, например мягкий старт, вход выключения нагрузки,… кроме того может работать в разных режимах на малых и больших мощностях.

Силовые транзисторы, которыми управляет это маленькое чудо, расположены на радиаторе, на основной плате.

Еще одна особенность данного БП это наличие дополнительного двуполярного питания +-15 вольт, это удобно для питания операционных усилителей или предварительных каскадов.

Сборка в принципе нормальная, кроме вот этого места: дочерняя плата стоит аж под углом, из-за конденсатора, который почему-то перенесли на заднюю поверхность, спереди есть под него место, но видимо не было такого номинала в SMD исполнении.

Снизу пусто и культурно, по традиции места развязок аж отфрезерованы и это правильно, хотя и удорожает платы. Отверстия для крепления под М3, одно из них соединено с землей сетевого провода (и только, никаких извращений как в компьютерных БП).

Характеристики

Итак, производитель говорит немного:

входное напряжение 220 вольт
мощность 500Ватт
выходное напряжение +-36 вольт
дополнительное напряжение +-15 вольт

и еще одна важная характеристика: можно настроить любой напряжения от +-24 до +-110 вольт (но выходные конденсаторы на 63 вольта)

Включение

Перед включением дважды убеждаемся, что никакие цепи БП не касаются стола, верстака и вообще чего-либо. Помним, что 220вольт во входной части там просто везде.

Измеряем основной выход, пока без нагрузки, в принципе как ни странно есть разница, хотя и небольшая. Кроме того измерил напряжение на дополнительном выходе, 15 вольт там нет, там в каждом плече 13.4 вольта, в принципе, напряжение вполне подходящее, но тогда можно было написать +-12 и это было бы правильно.

Дальше я подключил минимальную нагрузку, примерно текло по 1.1 ампера (да использовал усилитель А класса, хотя 36 для него на пределе) другой нагрузки не нашлось. Под нагрузкой напряжение подпросело и выравнилось по плечам.

Пытался искать шумы преобразования и вообщем-то не нашел. Хотя знал что и как искать… На картинке оба канала питания (желтый и голубой) и спектры (фиолетовый и красный). Единственное, что нашлось это небольшой пик (видимо 50Гц) и совсем маленький наверное на 100 Гц. На самом деле только прочитав про микросхему, подумалось что здесь она работает в первом режиме для маломощной нагрузки и стало быть обычных артефактов преобразования я могу и не увидеть.

Ну и напоследок формула для выставления выходного напряжения. Спасибо производителю огромное, обычно от китайцев ничего такого не дождешься, а тут прямо-таки все написали. Радует, что данные резюки вынесены на обратную сторону основной платы и очень легко доступны для перепаивания, калибр 0805.

Вывод

На первый взгляд БП годный. Абсолютно не издает лишних шумов и практически не греется. Выдаст он обещанные 500 ватт или нет — это большой вопрос, такой нагрузки для тестирования у меня просто нет.

Новости

Публикации

Башенные кулеры для охлаждения центрального процессора условно можно разделить на три типа: маленькие и компактные для SFX сборок, средние для большинства процессоров, массивные и большие для…

В обзоре речь идет о современном беспроводном электронном звоноке для огромного частного дома, в том числе. Преимущества которого – беспроводная работа, комбинированная установка 1 к 5-ти, работа…

Бурлинское озеро – наиболее соленый водоём, расположенный на Алтае. Именно здесь обосновались добытчики основного кулинарного ингредиента – поваренной соли. Рядом с озером располагается посёлок,…

После знакомства с наушниками TinHiFi C2 и T4 Plus я, признаться, с огромным воодушевлением отнесся к выходу C5. Которые, в отличии от предшественников, базируются на плоском 10 мм излучателе, как…

Причины экономического чуда Сингапура можно обсуждать долго, но факт остается фактом, страна с середины прошлого века сделала колоссальный рывок, и вошла в топ развитых экономик мира. Но городу -…

С ухода из России платёжных систем, наподобие Google Pay и Apple Pay, прошло немало времени. Банки с другими коммерческими организациями уже представили альтернативное решение – МИР Pay (хотя…

схема для изготовления своими руками

Большая часть низковольтных потребителей (радиоэлектронная аппаратура и т.д.) для питания требует напряжения одной полярности. Наряду с этим существуют схемы, для которых необходимо как положительное (относительно общего провода), так и отрицательное напряжение. Источники питания для таких узлов называются двухполярными, они необходимы для запитки схем на операционных усилителях, двухтактных каскадов аудиоусилителей и т.п.

Описание популярных схем двухполярного питания

Проще всего организовать двухполярное питание с помощью резистивного делителя. На вход подается напряжение, равное удвоенному уровню каждого плеча. Общая точка соединения двух резисторов служит общим проводом.

Организация двухполярного питания с помощью резистивного делителя.

Напряжение плеч распределяется пропорционально сопротивлениям каждого резистора. При R1=R2 выход будет симметричным – U1=U2. Недостатком такого делителя является зависимость распределения напряжений от нагрузки – потребитель шунтирует резисторы, и если шунтирование будет различным, то и выходное напряжение также станет несимметричным. Чтобы уменьшить этот эффект, надо, чтобы Rнагрузки было намного больше резистора соответствующего плеча. Соответственно, при росте мощности потребителя придется уменьшать значение каждого сопротивления делителя, что приведет к росту потребляемой мощности по цепи R1R2, и уже скоро она достигнет неприемлемых величин.

Этот недостаток значительно сглаживается, если вместо резисторов применить конденсаторы. Напряжение распределяется пропорционально емкостям, при С 1=С2 на выходе U1=U2.

Емкостный делитель.

Емкость зависит от нагрузки, поэтому в этой схеме применяют оксидные (раньше их называли электролитическими) конденсаторы. В теории через цепь С1С2 ток не течет, мощность не потребляется. На практике оксидные конденсаторы имеют заметный ток утечки. Он не настолько велик, чтобы создать проблемы с потребляемой мощностью, но он для каждого конденсатора индивидуален, и создает изначальную несимметрию плеч. Этот эффект усиливает большой допустимый разброс емкостей электролитов. Поэтому параллельно конденсаторам полезно поставить по резистору одинакового номинала (в несколько сотен ом или несколько килоом). На потребление мощности они почти не повлияют, а распределение уровней выровняют.

Практическая схема источника питания с емкостным делителем.

На практике можно использовать подобную схему совместно с понижающим трансформатором и мостовым двухполупериодным выпрямителем. Конденсаторы служат одновременно сглаживающим фильтром и делителем. Выравнивающие делители не обязательны, если у трансформатора есть отвод от середины вторичной обмотки.

Источник двухполярного питания с трансформатором со средней точкой.

На новый уровень независимость выходного напряжения от нагрузки выводит выполнение источника питания по схеме со стабилизацией. В простом варианте ее можно выполнить на двух транзисторах, на базы которых подана половина питания от резистивного делителя (оба сопротивления должны быть равны).

Стабилизированный источник двухполюсного питания.

Для верхнего (положительного) плеча можно применить транзистор КТ815 (КТ817). Для нижнего (отрицательного) КТ814 (КТ816) или другие соответствующей структуры.

Двухполярный делитель напряжения с операционным усилителем.

Еще лучшие параметры имеет схема с применением операционного усилителя. Цепь отрицательной обратной связи на резисторе R3 обеспечивает хороший коэффициент стабилизации. Делитель на R1R2 задает уровень средней точки.

Двухполярный БП с линейными стабилизаторами в каждом плече.

Несложная и устойчивая схема получается на линейных стабилизаторах серии 78ХХ (79XX для отрицательного плеча). Применен трансформатор со средней точкой, делителем служит цепь С1С3. Микросхемы-стабилизаторы включаются по стандартной схеме, диоды VD1 и VD3 защищают соответствующий канал от напряжения обратной полярности.

По подобной схеме можно построить и лабораторный блок питания, но для него удобнее использовать схему, регулируемую по выходному уровню. Такой источник можно построить на трансформаторе со средним отводом. Если его нет, можно использовать две идентичные вторичные обмотки (домотать или намотать заново) с отдельным выпрямителем для каждого канала или вообще использовать два раздельных трансформатора. Такой источник можно использовать как два отдельных однополярных канала, а соединив перемычкой плюс одного с минусом другого, получить регулируемый двухполярный БП.

Двухполярный лабораторник с раздельными каналами.

Схема такого двухполярного блока питания содержит два раздельных канала, каждый из которых выполнен на микросхеме LM317. Диоды моста и транзистор должны быть рассчитаны на полный ток канала, трансформатор – на суммарную мощность двух трактов. Лабораторник позволяет в каждом из каналов получить напряжение от 1,25 до 35 вольт (зависит от входного напряжения). При необходимости получить двухполярное напряжение, минусовой вывод одного тракта соединяется с плюсовой клеммой другого, образуя среднюю точку.

Импульсный двухполярный блок питания.

Если нужен легкий, но мощный БП, придется прибегнуть к довольно сложной импульсной схемотехнике. Такой блок можно собрать на полевых транзисторах и микросхеме IR2153. Источник обеспечивает мощность около 100 ватт, выходное напряжение задается параметрами трансформатора. При указанном на схеме соотношении витков на выходе будет около 35 вольт в каждом плече.

Читайте также: Переделка компьютерного блока питания в лабораторный

Трансформатор наматывается на каркасе от трансформатора импульсного БП компьютера.

Каркас импульсного трансформатора.

Советы по самостоятельному изготовлению двухполярного блока питания

Большую часть элементов блока питания можно установить на печатной плате, даже трансформатор, если это удобнее. Во многих случаях силовые элементы (транзисторы, диоды, линейные интегральные регуляторы напряжения) снабжаются радиаторами для обеспечения нормального температурного режима. Поэтому надо их монтировать либо на теплоотводе, либо при проектировании платы предусмотрительно устанавливать на краю так, чтобы можно было привинтить внешний радиатор.

При таком расположении элементов одну из микросхем снабдить радиатором не получится.

Плату можно разработать самостоятельно в специальных программах, вроде бесплатной Sprint Layout, либо просто нарисовать на бумаге. Готовое изделие можно заказать через интернет или сделать самостоятельно по одной из домашних технологий:

ЛУТ;
фоторезист;
нарисовать на плате вручную (например, лаком для ногтей).

Правильное расположение силовых элементов БП.

Травится плата либо в классическом растворе хлорного железа, либо в смеси, состоящей из:

100 мл перекиси водорода;
30 г лимонной кислоты;
2-3 чайных ложки поваренной соли.

Что такое биполярный источник питания? – Документы – KEYSIGHT TECHNOLOGIES

26 октября 2012 г.

Что такое биполярный (четырехквадрантный) источник питания?

Чтобы ответить на этот вопрос, я должен начать с основного определения соглашений о полярности. На рис. 1 представлена простая схема источника питания (двухполюсник) со стандартной полярностью напряжения и тока. Стандартный блок питания обычно является источником питания. Для подачи питания ток должен протекать от клеммы положительного напряжения. Большинство источников питания получают энергию таким образом, обеспечивая положительное выходное напряжение и положительный выходной ток. Это известно как однополярный источник питания, потому что он обеспечивает напряжение только с одной полярностью. По соглашению термин «полярность» обычно относится к полярности напряжения (а не к направлению тока).

Если ток течет на клемму положительного напряжения, источник питания потребляет ток и действует как электронная нагрузка — он поглощает и рассеивает энергию, а не генерирует ее. Большинство источников питания этого не делают, хотя многие блоки питания Agilent могут потреблять некоторый ток, чтобы быстро снизить выходное напряжение, когда это необходимо — это известно как возможность программирования вниз — см. эту публикацию для получения дополнительной информации: http://powersupplyblog.tm .agilent.com/2012/03/if-you-need-fast-rise-and-fall-times.html.

Для полного определения выходного напряжения и тока источника питания используется декартова система координат. Декартова система координат просто показывает два параметра на перпендикулярных осях. См. рис. 2. По соглашению четыре квадранта системы координат определяются так, как показано на рисунке. Римские цифры обычно используются для обозначения квадрантов. Для источников питания напряжение обычно отображается по вертикальной оси, а ток по горизонтальной оси. Эта система координат используется для определения допустимых рабочих точек для данного источника питания. График границы, окружающей эти действительные рабочие точки в системе координат, известен как выходная характеристика источника питания.

Как упоминалось ранее, некоторые блоки питания являются однополярными (выдают выходное напряжение только с одной полярностью), но могут подавать и потреблять ток. Эти источники питания могут работать в квадрантах 1 и 2, поэтому их можно назвать двухквадрантными. В квадранте 1 источник питания будет источником питания с током, вытекающим из клеммы с более положительным напряжением. В квадранте 2 источник питания будет потреблять мощность (втекающий ток), при этом ток будет течь на клемму с более положительным напряжением.

Некоторые блоки питания могут обеспечивать положительное или отрицательное напряжение на своих выходных клеммах без необходимости переключения внешней проводки на клеммы. Эти источники обычно могут работать во всех четырех квадрантах и поэтому называются четырехквадрантными источниками питания. Другое их название — биполярные, поскольку они могут создавать положительное или отрицательное напряжение на своих выходных клеммах. В квадрантах 1 и 3 биполярный источник питания является источником питания: ток течет от клеммы с более положительным напряжением. В квадрантах 2 и 4 биполярный источник питания потребляет мощность: ток течет в клемму с более положительным напряжением. См. рис. 3.

Agilent N6784A является примером биполярного источника питания. Он может подавать или потреблять ток, а выходное напряжение на его выходных клеммах может быть установлено положительным или отрицательным. Это блок источника/измерителя (SMU) мощностью 20 Вт с несколькими выходными диапазонами. См. рис. 4 для выходной характеристики N6784A.

Подводя итог, можно сказать, что биполярный или четырехквадрантный источник питания — это источник, который может обеспечивать положительное или отрицательное выходное напряжение, а также подавать или потреблять ток. Он может работать в любом из четырех квадрантов вольтамперной системы координат.

Учебное пособие по биполярным источникам питания

Рисунок 1

, автор Lewis Loflin

На рисунке 1 показан пример биполярного источника питания , использующего две 9-вольтовые батареи. Они имеют общую землю, и на выходе может быть любая комбинация полярности или напряжения. Например, блоки питания ATX, используемые сегодня в большинстве ПК, имеют несколько выходов напряжения, но имеют один общий. В питании ATX имеем плюс-минус 5 вольт, плюс-минус 12 и три вольта.

Помимо использования в домашних ПК, биполярные источники питания используются во многих схемах операционных усилителей и мощных аудиоусилителях.

Рисунок 2

На рисунке 2 мы сконструировали двухполярный блок питания с использованием трансформатора на 12,6 В. D2 заряжает C3 в положительный полупериод, а D3 заряжает C4 в отрицательный полупериод. В обоих случаях выходное напряжение будет 17,8 вольт. (12,6 * 1,414.) Полярности будут противоположны по отношению к земле.

Те же правила однополупериодного выпрямления для обеих полярностей остаются в силе. Поскольку конденсаторы C3 и C4 должны быть большими (не менее 3300 мкФ), резистор R1 ограничивает бросок тока при подаче питания. Значения обычно составляют 1-10 Ом при 5 Вт.

Рисунок 3

На рисунке 3 показано двухполярное питание с использованием диодного моста и центрального ответвления трансформатора в качестве общего. Применяются те же правила, что и раньше, при половинном напряжении и удвоении тока. Это двухполупериодное выпрямление, и для той же нагрузки могут использоваться конденсаторы меньшего размера, чем на рис. 7.

Если мы используем трансформатор на 25,5 В 3 А, каждое выходное напряжение будет 25,2/2 * 1,414 или 17,8 В.

Рисунок 4

На рисунке 4 показан регулируемый биполярный источник питания для использования в схемах на операционных усилителях.

Быстрая навигация по этому сайту:
Базовое обучение электронике и проекты
Основные проекты твердотельных компонентов
Проекты микроконтроллеров Arduino
Электроника Raspberry Pi, программирование

Сборка автотрансформатора-Variac Источник питания переменного и постоянного тока
Последовательно-параллельное соединение трансформаторов
Создание регулируемого источника питания 0–34 В с помощью LM317
Исправление источника питания переменного тока
Базовые силовые трансформаторы
Схемы стабилизатора транзистор-стабилитрон
Наконечники для регуляторов напряжения серии LM78XX

Биполярные источники питания
Подключение последовательно-параллельных батарей

Тиристоры и симисторы используются для управления системами переменного и постоянного тока.