Двух-полярный лабораторный блок питания своими руками – Блоки питания – Источники питания
автор DDREDD.
Решил пополнить свою лабораторию двух-полярным блоком питания. Промышленные блоки питания с необходимыми мне характеристиками довольно дороги и доступны далеко не каждому радиолюбителю, поэтому решил собрать такой блок питания сам.
За основу своей конструкции, я взял распространенную в интернете схему блока питания. Она обеспечивает регулировку по напряжению 0-30В, ограничение по току в диапазоне 0,002-3А.
Для меня это пока более чем достаточно, поэтому я решил приступить к сборке. Да, кстати схема этого блока питания одно-полярная, так что для обеспечения двух-полярности – придётся собирать две одинаковые.
Сразу скажу, что силовой транзистор Q4 = 2N3055 в данном блоке питания ( в этой схеме) не подходит. Он очень часто выходит из строя при коротком замыкании и ток в 3 ампера практически не тянет! Лучше всего и гораздо надёжнее, поменять его на наш родной совковый КТ819 в металле. Можно поставить и КТ827А, этот транзистор составной и в этом случае надобность в транзисторе Q2 отпадает и его, а так же резистор R16 можно не ставить и базу КТ827А подключить на место базы Q2. В принципе можно транзистор и резистор и не удалять (при замене на КТ827А), всё работает и с ними и не возбуждается. Я сразу поставил наши КТ827А и не удалял транзистор Q2 (схему не менял), а заменил его на BD139 (КТ815), теперь и он не греется, правда вместе с ним надо заменить R13 на 33к. Выпрямительные диоды у меня с запасом по мощности. В исходной схеме стоят диоды на ток 3 А, желательно поставить на 5 А (можно и поболее), запас лишним никогда не будет.
Блок питания;
R1 = 2,2 кОм 2W
R2 = 82 Ом 1/4W
R3 = 220 Ом 1/4W
R4 = 4,7 кОм 1/4W
R5, R6, R20, R21 = 10 кОм 1/4W
R13 = 10 кОм (если используете транзистор BD139 то номинал 33кОм) R7 = 0,47 Ом 5W
R8, R11 = 27 кОм 1/4W
R9, R19 = 2,2 кОм 1/4W
R10 = 270 кОм 1/4W
R14 = 1,5 кОм 1/4W
R15, R16 = 1 кОм 1/4W
R17 = 33 Ом 1/4W
R22 = 3,9 кОм 1/4W
RV1 = 100K триммер
P1, P2 = 10KOhm линейный потенциометр (группы А)
C1 = 3300 uF/50V электролитический
C2, C3 = 47uF/50V электролитический
C4 = 100нФ полиэстр
C5 = 200нФ полиэстр
C6 = 100пФ керамический
C7 = 10uF/50V электролитический
C8 = 330пФ керамический
C9 = 100пФ керамический
D1, D2, D3, D4 = 1N5402,3,4 диод 2A — RAX GI837U
D5, D6 = 1N4148
D7, D8 = 5,6V зенеревский
D9, D10 = 1N4148
D11 = 1N4001 диод 1A
Q1 = BC548, NPN транзистор или BC547
Q2 = 2N2219 NPN транзистор (можно заменить на BD139)
Q3 = BC557, PNP транзистор или BC327
Q4 = 2N3055 NPN силовой транзистор (заменить на КТ819 или КТ 827А и не ставить Q2, R16)
U1, U2, U3 = TL081, опер.
D12 = LED диод.
Индикатор;
Резистор = 10K триммер – 2 шт.
Резистор = 3K3 триммер – 3 шт.
Резистор = 100кОм 1/4W
Резистор = 51кОм 1/4W – 3 шт.
Резистор = 6,8кОм 1/4W
Резистор = 5,1кОм 1/4W – 2 шт.
Резистор = 1,5кОм 1/4W
Резистор = 200 Ом 1/4W – 2 шт.
Резистор = 100 Ом 1/4W
Резистор = 56 Ом 1/4W
Диод = 1N4148 – 3 шт.
Диод = 1N4001 – 4 шт. (мост) или любые другие на ток не менее 1 А. (лучше 3 А)
Стабилизатор = 7805 – 2 шт.
Конденсатор = 1000 uF/16V электролитический
Конденсатор = 100нФ полиэстр – 5 шт.
Операционный усилитель МСР502 – 2 шт.
C4 = 100нФ полиэстр
Микроконтроллер ATMega8
LCD 2/16 (контроллер HD44780)
Печатную плату автора я повторять не стал, а перерисовал её по своему и сделал, как мне кажется, гораздо удобней (не говоря о том что я на треть уменьшил её в размерах).
В качестве измерителя (индикаторов), после поисков в просторах “инета”, было принято решение использовать схему на микроконтроллере Atmega8, позволяющую реализовать два вольтметра и два амперметра с использованием одного дисплея.
За основу корпуса блока питания, был взят корпус от нерабочего ИБП, который мне подарили друзья из сервисного центра. Ну а дальше немного терпения, и пилил, точил, кромсал. Процесс сборки блока питания запечатлел, и некоторые подробности предоставляю Вашему вниманию.
Да, кстати печатные платы которые я собрал, немного отличаются от печатки, которую я выложил в архиве. Просто после сборки передвинул детали и “положил” на плату конденсатор, это как оказалось, может быть очень полезно для экономии места в корпусе.
Так как, у меня силовые транзисторы прикреплены к радиатору просто через термо-пасту, то потребовалось изолировать их радиаторы друг от друга и от корпуса. Для этого я в авто-магазине прикупил пластмассок, через которые и прикрепил радиаторы к корпусу БП.
Потом конечно же всё проверил и прозвонил, всё оказалось замечательно, ничего, нигде не касается и не коротит.
Для обеспечения температурного режима элементов блока питания, разметил и высверлил в корпусе вентиляционные отверстия для отвода тепла, потом немного покрыл корпус грунтовкой, чтобы выявить какие остались косячки.
Под чутким руководством Кирилла (Kirmav) прошил микроконтроллер и проверил работу индикатора, пока что без калибровок.
Вольтметры работают нормально, амперметры нагрузить было нечем, но скорее всего тоже работают, так как касаюсь пальцами контактов на плате, значения на индикаторе меняются.
День как говорится, закончился для меня очень удачно.
Потом перемотал (вернее домотал) силовой трансформатор. Раньше на нём была одна силовая обмотка на 24 В переменки, домотал ещё одну для второго канала БП, благо – тор, и разбирать ничего не нужно. Так же добавил ещё одну обмотку на 8,5 вольт переменки (примерно 12В постоянки), проводом 0,5 мм. Запитал от этой обмотки индикатор и куллер с регулятором оборотов, всё вроде нормально работает.
Имейте в виду, что для данного блока питания необходим трансформатор с двумя раздельными вторичными обмотками.
Трансформатор с вторичной обмоткой со средней точкой не подойдёт!
Стабилизатор 7805 греется, но в принципе рука держит, значит температура его около 35-40 С, с заменой радиатора думаю все станет лучше.
Регулировка для куллера была выдрана из комповского БП и в общем то работает нормально.
Немного греются диоды на плате индикатора (диодный мост), но думаю не так страшно.
Начал красить корпус, потом уже после того, как его покрасил, только на фотографии заметил, что не прокрасил заднюю часть лицевой панели, а она выглядывает из за корпуса и вид её не очень, придется заново её перекрасить.
Забыл сказать про индикатор, вольтамперметр.
Автор этого вольтамперметра, пользователь C@at с сайта c2.at.ua. За основу моего индикатора, была выбрана та схема, где на одном дисплее реализуются два вольтметра и два амперметра.
Сначала я собрал эту схему, но в процессе наладки выявилось то, что данная схема хорошо работает там, где два источника с общим минусом, а вот в двух-полярном блоке питания она совершенно не желает отображать отрицательные величины.
Долго мне пришлось повозиться, прежде чем на появились положительные результаты.
И вот наконец, на основе наработанной другим человеком схемы, нескольких дней “плясок с бубном”, работой с протеусом, кучей потраченного времени и нервов, я построил свою, которая способна показывать величину отрицательного плеча. Правда она показывает её в положительной полярности, но это не сильно печально, главное, что она уже работает, и я связался с автором прошивки и попросил его немного изменить прошивку так, чтобы ко второму каналу индикатора (U2 и А2), программа просто пририсовывала бы минусы к выводимым показаниям (надеюсь на его помощь). Но это уже так, просто эстетический момент, главное что схема уже работает.
Прошу знатоков посмотреть схему и оценить номиналы (в амперметре подобраны методом тыка, но погрешность очень мала и меня более чем устраивает).
Потом сделал печатку для индикатора, собрал всё в кучу и проверил. Вольтметры заработали оба и амперметр положительного плеча тоже. Плюс ко всему, сегодня твердо уяснил для себя, что все надо проектировать заранее, а потом уже пилить и вытачивать. Ну да ладно это все мелочи. В общем посидел, покипел и кое что дорисовал, потом проверил отрицательный амперметр – все работает. В связи с этим выкладываю свою печатку вольт-амперметра, может кому и сгодится.
Плату собирал из того, что было под руками. Для шунта взял 45 см. медного провода, диаметром 1мм и намотал его спиралью и впаял в плату. Я конечно понимаю, что медь не лучший материал для шунта (конечно же не в коем случае не прошу следовать моему примеру), но меня пока устраивает, а дальше будет видно.
В печатке которую я вытравил себе – немного “накосячил” с диодным мостом (видно на фото платы), но переделывать было уже лень – вышел из положения перекрестив диоды, после этого печатку поправил (в архиве исправленный вариант). Так же на схеме и на печатке есть разъём для подключения куллера.
Хочу сказать, что после того как схема заработал, я прямо таки полюбил протеус, не плохо оказывается работает, и уяснил для себя, что чтобы добиться желаемого результата, надо расширять свои познания в разных областях, и естественно учиться.
Ещё один вечер пришлось посвятить черчению передней панели. Дело это хоть и не сложное, но все же нудное и требует много терпения.
Для черчения, я в основном использую программу “Компас 3D”. Не знаю кому как, но мне почему то проще сначала сделать 3D-модель, а уже потом на её основе изготовить чертёж. Мне как то в свое время стало просто интересно что нибудь в “Компасе” начертить, чтобы соблюсти все размеры и прочее, решил попробовать, и как то это всё затянуло. Я конечно не владею Компасом на ура, но на базовом уровне вполне себе ничего. Ну и помимо Компаса – некоторая доработка передней панели в фотошоп.
Я уже говорил, что попросил автора схемы и прошивки – немного переделать саму прошивку, и вот наконец-то при его поддержке (спасибо ему огромное), удалось изменить приветствие при включении блока питания, а так же дорисовать долгожданный минус в отрицательном плече второго канала индикатора (мелочь, а приятно).У меня это теперь выглядит вот так.
Ну, и специально для тех, кто решит повторить данную конструкцию, он сделал общий вариант приветствия при включении блока питания, который выглядит следующим образом (ну и конечно-же минусы в отрицательном плече).
Специально для тех кому интересно, выкладываю так же в прикреплённом архиве печатку платы контроля работы куллера. Я её перерисовал с готовой платы которая была изъята из комповского бп – должна работать.
P.S. Сам ещё её не собирал.
При испытании собранного БП – решил проверить усилочик, отданный мне в дар. Блок питания успешно справился со своей задачей (обеспечил требуемое напряжение и ток для проверки) правда больше полутора ампер усилок не потреблял в момент проверки.
Для тех, кто решит собирать данный блок питания, скажу, что схема проверенная, повторяемость 100%, при правильной сборке из исправных, проверенных деталей, в налаживании практически не нуждается.
Правда регулировка напряжения и тока раздельная для каждого канала, но это может и лучше с одной стороны.
В архиве установка FUSE (фузов), которые соответствуют работе от внутреннего генератора 4MHz, скрин установки для программы PonyProg.
Удачи в сборке!
Если у кого-то возникнут какие либо вопросы по конструкции блока питания, задавайте их ЗДЕСЬ на форуме.
Архив для статьи
Двухполярный лабораторный блок питания. Ничего лишнего.: 0jihad0 — LiveJournal
С описью древностей возникла ожидаемая проблема, ни черта не помню, потому описание может быть не точным, поправлю в процессе.Блок выполнен на tl494 и LM337 в стандартном включении. Хотел было поменять на lm2576 но, как выяснилось , не смотря на отличную стабилизацию, для лабораторного блока она абсолютно не пригодна, так как самоуничтожается при запуске на короткое замыкание, да и кпд у неё никудышный.
Никакой необходимости делать каналы симметричными нет, значит можно сделать двухполярный блок пригодный для любых задач. Плюсовой канал содержит стабилизатор тока и может использоваться для зарядки аккумуляторов, или работы на любую сильноточную нагрузку с высоким кпд. Линейный минусовой канал предназначен для питания радиочастотных устройств и содержит триггерную защиту от перегрузок. Предусмотрено отключение источников ВЧ помех. Нагрузка может подключаться как относительно общего провода так и относительно противоположного канала. Для питания УНЧ выведено нестабилизированное напряжение.
Технические характеристики:
Плюсовой канал-
Напряжение 0,5-18В при токе 2А
0,5-15 при токе 4А
Стабилизация тока 0,03-4А
Минусовой канал-
Напряжение 0-18В при токе 1.5А
Триггерная
токовая защита 0,12А 0,9А
Для стабилизации напряжения + канала используется встроенный в 494 усилитель ошибки. Образцовое напряжение 0.5В сравнивается с напряжением на регулируемом делителе r8r9r10r11r16. Такая регулировка чрезвычайно удобна конструктивно и позволяет увеличивать точность регулировки последовательным включением любого числа резисторов. Но имеет и досадный недостаток — при потере контакта в регуляторе стабилизатор полностью открывается с фатальными последствиями для нагрузки. В качестве пассивной защиты от подобных ситуаций здесь применяются сдвоенные резисторы подключенные последовательно, при обрые любого напряжение вырастет не более чем на треть. Использовать одинарные сопротивления в регулируемом блоке недопустимо. Использовать проволочные то же.
Поскольку все китайские сопротивления хуета изначально, их перед установкой необходимо подготовить. Сопротивления разбираются, все доступные участки зачищаются тряпкой с пастой гои, особенно возле выводов. Далее резистор щедро смазывается литолом или циатимом для предотвращения коррозии, и собирается.
Регулировка отрицательного канала выполнена аналогичным образом, но для регулировки от нуля применяется смещение +1,25В стабилизатором DA1. Наиболее удобно использовать регуляторы одного номинала, чтобы ручки были равнозначны, и не нужно было смотреть что крутишь, но для более точной установки сопротивления выбраны с отношением 1/2, что позволяет выставлять напряжение с точностью до 10мВ, правда этого не позволяет применённый вольтметр.
Важное значение имеют цепи обратной связи с2r6r5, от их номиналов зависит коэффициент стабилизации, и при их отсутствии просадка под нагрузкой может превышать 1/2 вольта. Часто в любительских конструкциях ими пренебрегают, хотя при большой скважности шим возможно это не имеет значение, другое дело в стабилизаторе с широким интервалом выходных напряжений.
2. Использовать ферритовые кольца не допустимо. Дроссель фильтра аналогичен.
Для стабилизации тока применён внешний усилитель ошибки da3, питающийся с выхода стабилизатора, и работающий в линейном режиме неинвертирующего усилителя ( попытка использовать стабилизатор тока по даташиту к успеху не привела, ток сильно плавает при любых выходных напряжениях). Оптроном U1 у.о. воздействует прямо на вход компаратора. Последовательно с транзистором оптрона включен индикатор стабилизации тока.
Для минимизации помех предусмотрено полное отключение импульсного стабилизатора и вольтметра. Чтобы при включении в минусовой канал вольтметр не включился через обратный диод микросхемы 494 установлен развязывающий диод VD1. Вольтметр может включаться на плюсовой, минусовой или оба канала одновременно индицируя сумму напряжений.
Так как традиционный стабилизатор тока в качестве защиты от перегрузки полное говно, в качестве эксперимента в отрицательном канале для этих целей применена триггерная защита на тиристоре VS1. Диод шотки vd4 отвязывает управляющий электрод от измерительного сопротивления после срабатывания, без этого ток удержания возрастает в несколько раз. С6 относительно малой ёмкости разряжается транзистором VT2 через r29r28 до нуля за время не более 10 мс.
Элементы стабилизаторов смонтированы на отдельной плате, силовой транзистор и lm337 установлены на внешних радиаторах за пределами корпуса. lm337 без изолирующей прокладки для увеличения рассеиваемой мощности, которая может достигать 30Вт. крен12а снабжён теплоотводом площадью 10см кв.
Цепи стабилизатора тока расположены на плате выпрямителя. Платы рисованные. Восстанавливать топологию, пожалуй, не имеет смысла терять время, разберусь и по схеме. Триггерная защита на отдельной макетной плате. Токоизмерительный r33 на переключателе уставок. Монтаж без разъёмов.
Силовой трансформатор от унч Вега 120.
Индикация срабатывания токовых защит
Лабораторный блок питания двухполярный | 2 Схемы
Если нужен приличный блоком питания с регулируемым током и напряжением — редакция сайта «Две Схемы» советует вспомнить старый добрый стабилизатор uA723.
Проверен он уже тысячи раз радиолюбителями по всему Миру и показал прекрасные результаты — тогда зачем изобретать велосипед? Схема обеспечивает симметричное двухполярное выходное напряжения в диапазоне до 26 В и токе до 3 А. Превышение максимального значения тока вызывает отключение выходных транзисторов, что можно рассматривать как защиту по току. В каждой мастерской должен быть именно такой двухполярный БП — это полезно например в конструкциях с использованием операционных усилителей, а также для предварительного запуска усилителей мощности с двойным питанием. Преимуществом описываемой здесь конструкции является очень низкая стоимость сборки. В общем данный блок питания станет очень серьезным помощником домашней радиотехнической лаборатории.
Схема блока питания на uA723
Принципиальная схема БППрямому регулированию подвергается плечо положительного напряжения, в то время как отрицательная часть следует за положительной благодаря системе построенной на операционном усилителе TL081.
Описание работы
Стабилизатор U1 (uA723) включает в себя температурно компенсированный источник опорного напряжения, усилитель ошибки и выходной транзистор, обеспечивающий ток до 150 мА. Микросхема работает в типовой конфигурации, в которой его внутренний усилитель ошибки сравнивает напряжение с делителя R0 (5,6 k) — R3 (4,7 k) с напряжением, какое наличествует на выходе блока питания. Резисторы R4 (220R), R5 (6,8 k) и потенциометр P1 (50k) обеспечивают регулирование напряжения выхода.
Усилитель ошибки работающие в петле отрицательной обратной связи регулируется с помощью элементов R1 (560R), T1 (BD911) и T2 (BD139) меняя выходное напряжение так, чтобы его доля была равна установленному напряжению через делитель R0 — R3. Изменение положения ползунка P1 приведет к изменению выходного напряжения, поэтому усилитель ошибки, соответственно, изменит выходное напряжение, чтобы эти изменения компенсировать.
Например: перемещение ручки потенциометра в направлении R4 повысит напряжение на его ползунке, что заставит стабилизатор (через усилитель ошибки) снизить выходное напряжения так, чтобы потенциал регулятора снизился до уровня устанавливаемого делителем R0 — R3.
Резистор R2 (0.2 R/5W) вместе с транзистором Т6(BC548) работает в узле ограничения тока. Если ток, потребляемый от источника питания растет — падение напряжения на R2 также возрастает. Открытый транзистор Т6 при снижении напряжения равным примерно 600 мВ вызовет короткое замыкание между эмиттером и базой транзисторов управления и тем самым ограничит ток, протекающий через T1. Ток будет ограничен значением примерно 0.6/R2, что в данном случае дает 3 Ампера. Номинал резистора следует подобрать самостоятельно, учитывая трансформатор и его характеристики. В роли T1 в большинстве случаев потребуется применение нескольких транзисторов соединенных параллельно, чтобы распределить протекающий ток и мощность на несколько элементов.
За регулирование отрицательной половины питания отвечает операционный усилитель U2 (TL081). Его выход управляет транзисторами T3 (BD140) и T4(BD912). Резистор R9 (560R) ограничивает ток базы Т3, выполняя аналогичную роль, как R1 в положительной половине питания. Делитель R6 (100k), R7 (100k) и P2 (10k) подобран таким образом, чтобы в состоянии, установленном на регуляторе P2 был потенциал массы. Увеличение напряжения на выходе положительной части блока питания приведет к увеличению потенциала на ползунке потенциометра P2, одновременно ОУ U1 стремясь уровнять потенциал на обоих своих выходах приведет к снижению отрицательной половины питания с помощью регулировочных элементов T3 и T4. Напряжение на отрицательной половине, соответственно, будет следовать за положительным, если только делитель R6, R7, P2 будет установлен на деление 1:1.
Транзистор T5 (BC557) ограничивает ток в отрицательной половине питания таким же образом, как и T6 в положительной половине. Максимальное значение тока в данном случае это 0.6/R8.
К разъемам IN1 и IN2 подключаются две независимые обмотки трансформатора питания. Напряжение будет одинаково на мостах Br1 (5А) и Br2 (5А) и будет фильтроваться с помощью емкости C1, C2 (4700uF) и C3, C4 (100nF), после чего попадает на транзисторы T1 и T4 (напоминаем, что каждый из них может состоять из нескольких транзисторов, соединенных параллельно).
На выходе напряжение фильтруют конденсаторы C6, C7 (470uF) и C9, C10 (100nF). Выходом блока является разъем OUT на котором и будет регулируемое напряжение симметрично относительно массы. Кроме того, на плате можно установить делитель R10-R13, благодаря которому возможно измерение выходного напряжения с помощью микроконтроллера с преобразователем ADC.
На вход схемы необходимо подключить трансформатор с двумя обмотками напряжением 2×24 В и мощности в зависимости от ваших потребностей.
Сборка лабораторного блока питания
Плата печатная ЛБПСхема паяется на печатной плате (скачать). Монтаж не сложен, элементы на ней находятся далеко друг от друга. Однако необходимо определить значения R3, Р1 и R5. Резистор R3 определяет уровень напряжения на входе усилителя ошибки (pin 5 U1) и его подбор является простым. По расчётам резистор R3 равен 4,7 k, что дает напряжение на усилителе ошибки около 3,2 В. Второй шаг-это подбор значения потенциометра P1 и резистора R5, от которых зависит максимальное выходное напряжение блока питания. Предполагая, что требуемый диапазон регулирования выходного напряжения от 3 В до 26 В легко рассчитаем значение R5 чуть ниже 7к. Принимаем ближайшее значение из стандартного ряда и получаем R5 = 6,8 к.
Готовый лабораторник БППосле сборки мелких элементов на плате, пришло время для установки силовых транзисторов T1 и T4, они должны быть установлены на отдельный радиатор. Если по какой-то причине будет только один радиатор — примените изоляционные прокладки под транзисторы. Если потребление тока от блока питания не будет большим — до 0.5 А, можно поставить только один транзистор. Если таки нагрузки планируются несколько ампер — можно использовать параллельное соединение транзисторов в соответствии со схемой их соединения.
Регулированный блок питания 0-30В
Модуль RP234M. Лабораторный двухполярный блок питания
Спаянная конструкция с инструкцией в упаковке.
Данная конструкция представляет собой лабораторный блок питания с возможностью регулировки выходного напряжения (0…30 В), ограничения тока нагрузки (0…2 А) и индикацией режима ограничения тока.
Схема стабилизации положительного напряжения собрана на компараторе U4.2. Сравнивая выходное напряжение, поделённое на делителе R25 R26, с опорным, сформированным стабилизатором U8 и потенциометром RV6, компаратор формирует выходное напряжение, управляющее состоянием транзистора Q3, который в свою очередь управляет регулирующим элементом Q4.
Ограничение тока осуществляется компаратором U4.1, который сравнивает напряжение падения на шунте R22 с опорным, сформированным потенциометром RV3 и стабилизатором U6. При превышении заданного порога, U4.1 формирует напряжение рассогласования, подаваемое на не инвертирующий вход U4.2, что в конечном итоге приведёт к ограничению выходного напряжения схемы. В режиме ограничения тока засветится светодиод D2.
Схема регулировки отрицательного напряжения и тока работает аналогично. Регулировка выходного напряжения осуществляется потенциометром RV4, а тока – RV1.
Наладка схемы
Для положительной ветви: ручку потенциометра RV3 выкрутить влево до упора, изменять состояние потенциометра RV5 до тех пор, пока не загорится светодиод D2. Для отрицательной ветви проделать те же операции с RV1 и RV2, следя за состоянием D1.
Характеристики:
• Диапазон входных напряжений: 14…35 В;
• Диапазон выходных напряжений: 0…30 В;
• Номинальный выходной ток: 0…2 А;
• Нестабильность выходного напряжения: 1 %.
Комплект поставки:
• Собранный модуль;
• Инструкция по эксплуатации.
Примечания:
• Мощность постоянных резисторов: 0,25 Вт;
• При подключении питающих проводников земляной проводник подключить к обоим клеммам P1, P2;
• Рекомендуется подключать устройство к источнику напряжения проводниками длиной не более 10 см и сечением не менее 2,5 мм2.
ВНИМАНИЕ!
• Транзисторы Q2 и Q4 необходимо установить каждый на радиатор с площадью поверхности не менее 300 см2 каждый, или на общий, площадью не менее 600 см2, с применением диэлектрических термопроводящих подложек.
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
РадиоКот :: Лабораторный источник питания.
РадиоКот >Схемы >Питание >Блоки питания >Лабораторный источник питания.
Для всякого радиолюбителя рано или поздно встает (Поручик, малчать!) вопрос питания. Когда устаешь искать для испытания очередного своего творения по всему дому диодные мосты, конденсаторы, отдирать от чего попало нужный трансформатор, обещать себе, в очередной раз, что как только все это закончится, наконец взяться за сборку универсального блока питания, который избавит тебя от всей это вакханалии. Я вот, например, уже устал.
Но встает другой вопрос – а что же таки должен представлять из себя универсальный блок питания?
Для себя эти требования я сформулировал примерно вот так: прежде всего – двухполярный, разумеется, регулируемый, причем регулировать не только напряжение, но и ток, причем, независимо по обоим выходам.
Защита от КЗ, конечно же – куда ж без нее. А сколько бы нам взять напряжения с током? Ну, не жадничая особо – напряжение – от 0 до 40 Вольт, ток – от 0 до 3 Ампер. Думаю, хватит.
Теперь надо что-то делать со схемой. Оглядевшись немного, спер схему из журнала Радиохобби №3 за 1999 год. Правда, как выяснилось, они её тоже сперли из журнала Elektor Electrronics. Ну да и ладно. В любом случае, я её малость покорежил и то что получилось представляю на ваш суд.
Итак, сначала схема стабилизатора:
Такой вот, небольшой монстрик получился.
Схема удовлетворяет всем вышеописанным требованиям. Резисторами R3 и R4 регулируется выходное напряжение, а R21 и R22 – выходной ток. Схема полностью на транзисторах, причем на транзисторах самых наидоступнейших, дабы не возникало никаких проблем при сборке. Далее, немного о работе этого крокодила.
Рассматривать будем один канал – верхний по схеме, так как работа второго канала полностью идентична первому.
Стабилизатор напряжения состоит из дифференциального усилителя VT1, VT3, на один вход которого подается опорное напряжение с движка резистора R3, а на другой – напряжение с делителя R23, R24. Сигнал ошибки поступает на усилитель тока на транзисторах VT10, VT9, VT8, VT7, который пытается уровнять напряжение на базах дифференциального усилителя и, таким образом, стабилизировать напряжение.
Стабилизация тока происходит следующим образом. Напряжение с датчика тока R15 отслеживается транзистором VT6. Если нагрузка начинает кушать слишком много или случается КЗ, ток через датчик увеличивается, транзистор VT6 открывается, открывая, в свою очередь, еще больше транзистор VT10. Тем самым снижается напряжение на базе VT9, а следовательно и выходное напряжение стабилизатора. Все это происходит до тех пор, пока ток не перестанет безобразничать и превышать порог, установленный резистором R21. Ну и плюс ко всему это открывается транзистор VT15 и загорается светодиод, сигнализируя о переходе стабилизатора в режим стабилизации тока.
Теперь схема того, от чего должен питаться стабилизатор:
Тут совершенно ничего особенного – два варианта – первый, немного более предпочтителен, так как позволяет, в случае необходимости, использовать этот блок питания не как один двухполярный, а как два независимых однополярных.
О деталях.
Трансформатор мощностью не менее 150Вт, с током вторичной обмотки 3А. Диодный мост – любой, с максимальным током не менее 10А. Электролитические конденсаторы фильтра – не менее 4700 мкФ, а лучше даже 10000 мкФ, если вы собираетесь подключать к этому БП, например, усилители.
Транзисторы VT7 и VT14 настоятельно рекомендую с индексом М – они в металлических корпусах и позволяют пропускать через себя большую мощность. Разумеется, ставятся на радиаторы – каждый не менее 400 кв. см. или использовать принудительное охлаждение. Транзисторы VT8 и VT13 тоже желательно поставить на небольшие радиаторы, чтобы они не слишком парились, когда БП будет работать с максимальной нагрузкой.
В заключении хочется отметить, что схема пока экспериментальная, так что не стоит сразу подключать к ней различное дорогостоящее оборудование – после сборки погоняйте её сначала хорошенько на разных режимах, с эквивалентами нагрузки.
Вроде пока все.
Если что – прошу в форум.
Как вам эта статья? | Заработало ли это устройство у вас? |
Двухполярный лабораторный блок питания с защитой на МК.
Необходимость в двухполярном лабораторном источнике питания с возможностью регулировки выходного напряжения и порога срабатывания защиты по току потребления нагрузкой возникла давно.
Еще давно собирал схему Сухова (из журнала “Радио”, наверное 80-х годов). Работала нормально….. Но сейчас уже не устраивает по некоторым критериям.
….
Так что пришло время замены старого девайса. После поиска по интернету остановился на двух вариантах.
Первый на ардуино. Собрал на макетной плате. Работает, напряжение регулирует, ток ограничивает. Но… На нагрузке проскакивают какие-то импульсы (при токе от 0,5А), что ни есть очень хорошо. Ссылка на статью, кому интересно: https://rcl-radio.ru/?p=57730.
Вторая схема понравилась больше. Вот оригинал.
Выходное напряжение подходит, а выходной ток до 3А. Собрал, характеристики устраивают. Приступаем к сборке.
Характеристики БП, который будем собирать, следующие – выходное напряжение 0-25 вольт, (двухполярное), ток до 1А, индикация на LCD индикаторе, защита от перегрузки (ограничение точно нужно, а триггерная на любителя), защита от перегрева, отключение нагрузки от БП.
Размеры корпуса зависят от габаритов транса. Вспомнил, что когда-то приносили на разборку муз.центр, там был подходящий транс. Долго лежал в загашнике, вот и пригодился. Замерил напряжения на выходе – почти все подходит, две обмотки по 22V (провод сечения около 0,7), одна 12V, провод такой же. Высота самого транса 35мм.
Теперь можно определиться и с размерами корпуса. По предварительным прикидкам размеры корпуса будущего блока питания 40х250х200мм. Радиатор силовых транзисторов на задней панели, охлаждение естественное.
Разработал платы БП, размеры 80х40. Собрал, проверил работоспособность. Ограничение тока установил на уровне 1А (реально 1,15-1,2А), для моих требований вполне достаточно. Это блок питания с “плавной” регулировками выходного напряжения, регулировкой ограничения по току и индикацией режима работы. В качестве регулирующего элемента используется полевой транзистор IRLZ44N.
Дальше определяемся с индикатором. Решил собирать схему на индикаторе Wh2602 и на МК мега-8 с индикацией тока и напряжения в обеих каналах из ранее публиковавшейся на этом сайте этой статьи.
Сделал для него только другие платы. Сам вольтметр; Схема
Печатная плата вольтметра;
Внешний вид платы вольтметра с установленными на ней деталями;
Собираем схему, вместо MC602 ставим LM358 (при проверке и настройке АВ-метра выяснилось, что нулевые показания амперметра при отсутствии нагрузки не выставляются, при установке LM358 дефект устранился).
Блок питания на 5 вольт для вольтметра сделал на отдельной плате. Собрана она на интегральном стабилизаторе 7805, который установлен на небольшую пластину из алюминия, толщиной 2-3 мм.
Плата, размеры видны на картинке. Все это можно уже ставить в корпус.
Для регулировки выходного напряжения использовал переменные многооборотные резисторы (заказывал на али). Для регулировки ограничения тока использовал сдвоенный резистор на 500 Ом (линейный).
Блок питания для схемы термозащиты, собран на интегральном стабилизаторе 7812. Схема включения типовая, рекомендуемая заводом изготовителем. 7812 устанавливается на общий радиатор.
Блок термозащиты и включения нагрузки. Схема.
На микроконтроллере PIC12F629, собрана схема контроля температурного режима радиаторов мощных транзисторов блока питания. Также осуществляется контроль за исправностью вентилятора и термозащита.
Внимание, в схеме применен датчик DS18S20, а не более популярный DS18B20. Эти датчики не взаимозаменяемые и не совместимы. Но в схеме так же можно использовать датчик DS18B20, в архиве лежат две прошивки, как под DS18S20, так и под DS18B20. Схемы включения их абсолютно одинаковые.
При включении питания – кратковременно включается вентилятор и проверяется его исправность (по сигналу датчика тахогенератора), если вентилятор исправен и температура в норме – включается реле, подавая питание на контролируемое устройство.
По мере прогрева радиатора выходных транзисторов БП (при подключении к БП нагрузки) до температуры около 50оС) – включается вентилятор, а если температура упала ниже 45оС – кулер выключается. Т.е. имеется гистерезис в 5оС. Когда температура достигнет 75оС – срабатывает термозащита, нагрузка отключается, а если будет зафиксирована неисправность вентилятора – то термозащита срабатывает уже при 60оС.
Транзистор Q1 управляет питанием реле. При срабатывании устройства на МК, питание с реле снимается. После остывания радиаторов подается снова.
Работа триггера на К1533ТМ2.
При подачи питания на МС триггер устанавливается в состояние “1” по входу S (цепочка R8 и С8 формирует уровни установки). На выходе Q1 устанавливается лог. “0” (0,2-0,5В). Транзистор Q3 закрыт, реле обесточено, нагрузка БП отключена (т.е. при включении БП на выходных клеммах напряжения нет).
При нажатии кнопки “POWER” конденсатор С9 заряжается через R7 и формирует импульс на входе С триггера. Триггер переключается в состояние “0”. на выходе Q1 появляется лог. “1” (+4,5-4,8В). Транзистор Q3 открывается и включает реле, нагрузка БП подключается (при срабатывании термозащиты транзистор Q1 закрывается, тем самым отключает от “земли” эмиттер Q3, реле обесточивается, нагрузка отключается).
При повторном нажатии на кнопку”POWER” триггер переключается в исходное состояние, нагрузка отключается. Индикация на светодиоде. Одной из функций блока на 1533ТМ2 – реализация “триггерной” защиты при перегрузке (отключение обоих каналов БП, что не выполняется при ограничении тока).
Кнопка SB1 (с фиксацией) отключает “триггерную” защиту. Можно вместо неё поставить малогабаритный тумблер. SRD-05VDC-SL – используемое реле (ток до 5А, напряжение работы 5В).
Плата.
Датчик должен быть установлен именно на радиаторе, желательно применение термоконтактной пасты. Вентилятор пригоден только 3-х проводной, который с таходатчиком (большинство компьютерных кулеров).
Настройка блоков:
– платы стабилизаторов, настройка заключается в установки питания LM324 +6V (если использовать 7806 то настройка заключается в проверке напряжения), при условии, что все элементы исправны.
– плата АВ-метра, если МК прошита правильно, все элементы исправны, то настройка заключается в калибровке показаний на Wh2602.
– плата блока питания на +12V и +5V. Только проверка выходных напряжений.
– плата блок термозащиты и включения нагрузки. Если МК прошита правильно, то схема работает при условии, что все элементы исправны, настройки не требуется. Схема на К1533ТМ2 тоже настройки не требует.
Да, при программировании МК необходимо не затереть калибровочную константу. Я пользуюсь программатором GTR-USB, он при программировании её не трогает, а EXTRA-PIC удаляет, ранее уже были эксцессы.
Биполярные источники питания с одним выходом и регулируемые источники питания на основе понижающего преобразователя
Введение
Настольный источник питания (PS) обычно имеет четное количество клемм (без учета порта шасси) – с одной положительной клеммой и одной отрицательной клеммой. Использовать настольный источник питания для получения выхода с положительной полярностью очень просто: установите отрицательный выход на GND, а положительное выходное напряжение на положительном выходе. Так же легко создать отрицательное питание, изменив настройку в обратном направлении.Но как насчет создания биполярного источника питания, при котором на нагрузку поступают как положительное, так и отрицательное напряжение? Это тоже относительно просто – просто подключите положительный вывод одного лабораторного канала к отрицательному выводу другого канала и назовите его GND. Два других терминала, минус и плюс, являются соответственно положительным и отрицательным питанием. В результате получается трехконтактный биполярный источник питания с доступным заземлением, положительным и отрицательным уровнями напряжения.
Поскольку используются три клеммы, после источника питания должен быть какой-то переключатель между положительным и отрицательным питанием.
Что, если приложение требует, чтобы одна и та же клемма источника питания была положительной или отрицательной – схема, в которой к нагрузке подаются только две клеммы? Это не чисто академический вопрос. Существуют приложения в автомобильной и промышленной среде, где требуются двухполюсные регулируемые источники питания с двумя выводами. Например, двухполюсные блоки питания с двумя выводами используются в самых разных приложениях – от тонирования экзотических окон до испытательного и измерительного оборудования.
Как отмечалось ранее, традиционный биполярный PS производит два выхода с использованием трех выходных клемм: положительный, отрицательный и GND.Напротив, источник питания с одним выходом должен быть оснащен только двумя выходными клеммами : одной GND и другой, которая может быть положительной или отрицательной. В таких приложениях выходное напряжение можно регулировать относительно заземления с помощью одного управляющего сигнала в полном диапазоне от минимального отрицательного до максимального положительного.
Существуют контроллеры, специально разработанные для реализации функции биполярного питания, такие как LT8714, синхронный контроллер с биполярным выходом.Тем не менее, для многих автомобильных и промышленных производителей тестирование и квалификация специализированной ИС требует определенных затрат времени и денег. Напротив, многие производители уже прошли предварительную квалификацию понижающих преобразователей и контроллеров, поскольку они используются в бесчисленных автомобильных и промышленных приложениях. В этой статье показано, как использовать понижающий преобразователь для создания биполярного источника питания, когда специальная биполярная ИС питания не подходит.
Описание схемы и функциональные возможности
На рисунке 1 показано решение на основе понижающего преобразователя для биполярного (двухквадрантного) регулируемого источника питания.
Диапазон входного напряжения от 12 В до 15 В; выходное напряжение – любое напряжение в диапазоне ± 10 В, регулируемое блоком управления, которое поддерживает нагрузки до 6 A. ИС понижающего контроллера с двумя выходами является центральным компонентом этой конструкции. Один выход, подключенный по топологии понижающего-повышающего напряжения, генерирует стабильное напряжение –12 В (то есть отрицательная шина –12 В на Рисунке 1, с силовой цепью, состоящей из L2, Q2, Q3 и выходного фильтра C O2 ).
Шина –12 В служит заземлением для второго канала, при этом контакты заземления контроллера также подключены к шине –12 В. В целом, это понижающий понижающий преобразователь, в котором входное напряжение равно разнице между –12 В и IN . Выход регулируется и может быть положительным или отрицательным относительно GND. Обратите внимание, что выходной сигнал всегда положительный по отношению к шине –12 В и включает силовую передачу, состоящую из L1, Q1, Q4 и C O1 . Резисторный делитель обратной связи R B –R A устанавливает максимальное выходное напряжение.Значение этого делителя регулируется схемой управления выходным напряжением, которая может регулировать выходное напряжение до минимального выходного напряжения (отрицательный выход), подавая ток в R A . Характеристики запуска приложения устанавливаются завершением контактов RUN и TRACK / SS.
Оба выхода работают в режиме принудительной постоянной проводимости. В схеме управления выходом источник тока от 0 мкА до 200 мкА, I CTRL , подключен к отрицательной шине, как это было проверено в лаборатории, но его также можно связать с заземлением.Фильтр нижних частот R F1 –C F снижает быстрые переходные процессы на выходе. Чтобы уменьшить стоимость и размер преобразователя, выходные фильтры сформированы с использованием относительно недорогих поляризованных конденсаторов.
Дополнительные диоды D1 и D2 предотвращают развитие обратного напряжения на этих конденсаторах, особенно при запуске. В диодах нет необходимости, если используются только керамические конденсаторы.
Испытания и оценка преобразователя
Это решение было протестировано и оценено на основе LTC3892 и оценочных комплектов DC1998A и DC2493A.Преобразователь показал хорошие результаты в ряде тестов, включая регулировку линии и нагрузки, переходные характеристики и короткое замыкание на выходе. На рис. 2 показан запуск при нагрузке 6 А с выходом +10 В. Линейность функции между управляющим током и выходным напряжением показана на рисунке 3. По мере увеличения управляющего тока от 0 мкА до 200 мкА выходное напряжение уменьшается с +10 В до –10 В. На рисунке 4 показаны кривые КПД.
Рис. 2. Формы сигналов при включении резистивной нагрузки. Рисунок 3.V OUT как функция управляющего тока I CTRL . Когда I CTRL увеличивается с 0 A до 200 мкА, выходное напряжение падает с +10 В до –10 В. Рисунок 4. Кривые эффективности для положительного и отрицательного выхода.Модель биполярного двухполюсного источника питания LTspice ® была разработана для упрощения внедрения этого подхода, позволяя разработчикам анализировать и моделировать описанную выше схему, вносить изменения, просматривать формы сигналов и изучать нагрузки на компоненты.
Основные формулы и выражения, описывающие эту топологию
Этот подход основан на отрицательной шине V NEG , генерируемой понижающе-повышающей секцией конструкции.
Где V OUT – абсолютное значение максимального выходного напряжения, а K m – коэффициент от 0,1 до 0,3. K m ограничивает минимальный рабочий цикл понижающего преобразователя. V NEG также устанавливает минимальное значение V IN :
Где V BUCK – входное напряжение для понижающей секции и, таким образом, представляет максимальное напряжение напряжения на полупроводниках преобразователя:
V BUCK (MAX) и V BUCK (MIN) – это максимальное и минимальное напряжения понижающей секции этой топологии, соответственно.
Максимальный и минимальный рабочий цикл и ток индуктора понижающей секции можно описать следующими выражениями, где I OUT – выходной ток:
Рабочий цикл понижающе-повышающей секции ПС:
Входная мощность понижающей секции и, соответственно, выходная мощность понижающей-повышающей:
Выходной ток промежуточно-повышающей секции и ее индукторный ток:
Преобразователь мощности и входного тока.
Изменения выходного напряжения выполняются путем подачи тока в резисторный делитель обратной связи понижающей секции.Настройка управления выходным напряжением показана в разделе схемы управления выходным напряжением на Рисунке 1.
Если дано B , то
, где V FB – напряжение на выводе обратной связи.
Когда источник тока I CTRL подает нулевой ток в R A , выходное напряжение понижающего преобразователя является максимальным положительным значением (V BUCK (MAX) ) относительно отрицательной шины и максимального выходного напряжения. (+ V OUT ) относительно GND.Чтобы создать отрицательное выходное напряжение на нагрузке (относительно GND), выходное напряжение уменьшается до минимального значения, V BUCK (MIN) , относительно отрицательного выходного напряжения (–V OUT ), вводя ΔI в резистор R A делителя напряжения понижающего.
Числовой пример
Используя предыдущие уравнения, мы можем рассчитать напряжение, ток через компоненты силовой передачи и параметры цепи управления для биполярного источника питания.Например, следующие расчеты относятся к источнику питания, генерирующему ± 10 В при 6 А при входном напряжении 14 В.
Если K m равно 0,2, то V NEG = –12 В. Проверка условий минимального входного напряжения V IN ≥ | V NEG |. Напряжение на полупроводнике V BUCK составляет 26 В.
Максимальное напряжение понижающей секции составляет V BUCK (MAX) = 22 В относительно отрицательной шины, устанавливая выходное напряжение +10 В относительно GND.Минимальное напряжение, V BUCK (MIN) = 2 В, соответствует выходному напряжению –10 В относительно GND. Эти максимальное и минимальное напряжения соответствуют максимальному и минимальному рабочим циклам, D BUCK (MAX) = 0,846, D BUCK (MIN) = 0,077 и D BB = 0,462.
Мощность можно рассчитать, приняв КПД 90%, производя P OUT (BB) = 66,67 Вт, I OUT (BB) = 5,56 A, I L (BB) = 10.37 A, а P BB = 74,074 Вт.
Для выходного напряжения +10 В (как показано на рисунке 1) ток цепи управления, ΔI, равен 0 мкА, тогда как для выходного напряжения –10 В, ΔI = 200 мкА.
Заключение
В этой статье представлена конструкция биполярного двухполюсного источника питания. Обсуждаемый здесь подход основан на топологии понижающего преобразователя, который является основным элементом современной силовой электроники и, следовательно, доступен в различных формах, от простых контроллеров с внешними компонентами до полных модулей.Использование понижающей топологии дает проектировщику гибкость и возможность использовать предварительно аттестованные детали, что экономит время и деньги.
Биполярные усилители низкого и высокого напряжения
Биполярные источники питания / Усилители высокого напряженияМакс. выходное напряжение
0 В и выше 10 В и выше 20 В и выше 50 В и выше 100 В и выше 500 В и выше 1 кВ и выше 2 кВ и выше 5 кВ и выше 10 кВ и выше 50 кВ и выше 100 кВ и выше ~ 10 В и менее 20 В и менее 50 В и менее 100 В и менее 500 В и менее 1 кВ и менее 2 кВ и менее 5 кВ и менее 10 кВ, менее 50 кВ и менее 100 кВ и ниже Нет ограничений
Макс.
выходной ток0 мА и выше 1 мА и выше 10 мА и выше 100 мА и выше 1 А и выше 10 А и выше 50 А и выше ~ 1 мА и менее 10 мА и менее 100 мА и менее 1 А, менее 10 А и менее 50 А и менее Нет предела
Макс. выходная мощность
0 Вт (ВА) и выше 1 Вт (ВА) и выше 5 Вт (ВА) и выше 20 Вт (ВА) и выше 100 Вт (ВА) и выше 300 Вт (ВА) и выше 1 кВт (кВА) и выше 10 кВт (кВА) и выше ~ 1 Вт (ВА) и менее 5 Вт (ВА) и менее 20 Вт (ВА) и менее 100 Вт (ВА) и менее 300 Вт (ВА) и менее 1 кВт (кВА) и менее 10 кВт (кВА) и менее
Форма
- Крепление в стойку, тип
- Столешница Тип
- Тип модуля
- Крепление на печатную плату Тип
Регулятор напряжения
- Переключение
- Капельница
TTMS Engels
Однополярные, двунаправленные и биполярные (рекуперативные) источники питания
Обычные стандартные блоки питания постоянного тока работают в одном квадранте; положительное напряжение и положительный ток.Униполярные блоки питания, двунаправленные блоки питания и биполярные блоки питания отличаются от «обычных» блоков питания постоянного тока, поскольку они могут работать в нескольких квадрантах.
Источники питания униполярные
В случае униполярного источника питания (также известного как двунаправленный источник питания) это два квадранта. И затем мы должны провести дополнительное различие между источниками питания с положительным током и положительным или отрицательным напряжением и источниками питания с положительным напряжением и положительным или отрицательным током.
Источники питания униполярные
Однополярный источник питания с положительным током и положительным или отрицательным напряжением используется, например, в качестве усилителя для функционального генератора или в качестве источника питания для фотоумножителя.
Вторая форма (с положительным напряжением и положительным или отрицательным током) более распространена в настоящее время. Например, в качестве зарядного устройства / разрядника аккумуляторов. Или для тестирования двунаправленных преобразователей постоянного тока (производство электромобилей), приводных двигателей постоянного тока (из-за противодействия EMK) или в качестве эмулятора батареи.
Биполярные блоки питания
Четырехквадрантные биполярные источники питания могут обеспечивать как ток (источник питания), так и поглощать ток (нагрузка). И это как с положительным, так и с отрицательным напряжением. Четырехквадрантные источники питания часто используются в качестве эмуляторов сетки или питания в контурном усилителе.
Эти источники питания часто являются рекуперативными при более высоких уровнях мощности. Затем потребляемая мощность (режим нагрузки) преобразуется обратно в мощность переменного тока, которая возвращается в сеть.Таким образом вы сэкономите деньги несколькими способами. Прежде всего, возвращенная энергия вычитается из счета за электроэнергию. Кроме того, вам не нужна система кондиционирования воздуха для рассеивания этой энергии, которая обычно преобразуется в тепло. А в некоторых случаях вы также экономите на счетах за электроэнергию, потому что вам не нужно более мощное подключение к сети. И, конечно же, вы также сохраняете окружающую среду.
Биполярные блоки питания
Обзор блоков питания
Для полного обзора униполярных и биполярных источников питания в нашем ассортименте продукции мы хотели бы отослать вас на обзорные страницы:
Двухквадрантные блоки питания
Четырехквадрантные блоки питания
Биполярный источник питания с регулируемыми регуляторами
ИС LM317T и LM337T – это хорошо известные недорогие регулируемые стабилизаторы напряжения, способные обеспечить до 1.
Выходной ток 5А с рассеиваемой мощностью до 20Вт. LM317T выдает положительное выходное напряжение, а LM337T дает отрицательное выходное напряжение.
Полезно иметь биполярный источник питания с LM317T и LM337T, обеспечивающий симметричную выходную мощность. Однако одновременная регулировка обоих выходных напряжений является проблемой.
Обычное решение – построить регулятор напряжения слежения с операционным усилителем, который отслеживает положительный или отрицательный выход источника питания. Но здесь источники питания и другие параметры операционного усилителя могут быть ограничивающими факторами для требуемой выходной мощности.
Другое решение – использовать стереопотенциометр (потенциометр) для одновременной регулировки обоих выходных источников питания. Стереопотенциометры хорошего качества имеют небольшую разницу (около ± 5%) между двумя выходами. Если эта разница слишком велика, вы можете использовать дополнительные потенциометры, чтобы отрегулировать выходное напряжение до точно такого же значения.
Здесь представлена схема биполярного блока питания с регулируемыми регуляторами LM317T и LM337T. Схема обеспечивает возможность более точной регулировки выходного напряжения с помощью отдельных потенциометров.Кроме того, выходное напряжение можно регулировать от уровня земли, а не от типичного значения ± 1,25 В.
Схема и рабочая
Принципиальная схема биполярного источника питания с LM317T и LM337T показана на рис. 1. Он построен на понижающем трансформаторе 18–0–18 В (X1), мостовом выпрямителе на 1 А (BR1), регулируемом стабилизаторе положительного напряжения LM317T. (IC1), регулируемый стабилизатор отрицательного напряжения LM337T (IC2), восемь диодов 1N4001 (с D1 по D8) и несколько других компонентов.
Фиг.1: Схема двухполюсного источника питания с регулируемыми регуляторами
Сеть 230 В переменного тока подается на первичную обмотку трансформатора X1. Вы можете выбрать трансформатор в соответствии с вашими требованиями к максимальному выходному напряжению и току.
Здесь трансформатор X1 используется для создания регулируемого выходного напряжения до ± 15 В.
Мостовой выпрямитель BR1 должен иметь номинал не менее 1 А. Основные фильтрующие конденсаторы C5 и C6 должны быть не менее 2200 мкФ, 40 В. Нерегулируемое положительное напряжение подается на контакт 3 микросхемы IC1, а нерегулируемое отрицательное напряжение – на контакт 2 микросхемы IC2.
Секция регулируемого источника питания включает LM317T, LM337T и стерео потенциометр
VR2 (A) + VR2 (B) для одновременной регулировки выходных напряжений. Выходное напряжение LM317T обычно начинается примерно с 1,25 В, а выходное напряжение LM337T – примерно от -1,25 В. Здесь, D1 и D2 создать положительное опорное напряжение около + 1.3V, который используется в качестве смещения для IC2. Кроме того, D3 и D4 создают отрицательное опорное напряжение около -1.3V, который используется в качестве смещения для IC1.
Вот почему выходные напряжения V3 и V4 могут начинаться почти с уровня земли.Если вам нужна лучшая стабильность, используйте опорные диоды на 1,2 В, такие как LM385-1.2, вместо обычных диодов с D1 по D4. Диоды с D5 по D8 защищают регуляторы от обратных напряжений.
Радиаторы
Установите IC1 и IC2 на соответствующие радиаторы, имеющие значение теплового сопротивления менее 4 ° C / Вт. Максимальная рассеиваемая мощность может достигать 10 Вт, если вам нужен выходной ток выше 0,5 А при самых низких выходных напряжениях. При расчете необходимого размера радиатора учитывайте, что максимальная рассеиваемая мощность LM317T и LM337T в корпусе TO-220 составляет 20 Вт, тепловое сопротивление перехода к корпусу составляет 4 ° C / Вт, а максимальная температура перехода составляет + 125 ° C.
Строительство и испытания
Макет печатной платы биполярного источника питания в натуральную величину показан на рис. 2, а расположение его компонентов – на рис. 3. После сборки схемы на печатной плате подключите вторичные выводы трансформатора к точкам, обозначенным X1 на печатной плате.
Закрепите потенциометры VR1 – VR3 на передней стороне шкафа, чтобы можно было легко регулировать напряжение.
Рис.2: Схема печатной платы биполярного источника питания
Фиг.3: Расположение компонентов печатной платы
Загрузите PDF-файлы с компоновкой печатной платы и компонентов:
нажмите здесьДля тестирования подключите цепь к сети переменного тока 230 В. Затем к выходному разъему подключите нагрузочные резисторы от 33 до 51 Ом с рассеиваемой мощностью не менее 10 Вт (желательно более 20 Вт). Установите дворники VR1 и VR3 в среднее положение. Изменяя стерео потенциометр VR2 (A) + VR (B), отрегулируйте выходное напряжение до требуемых напряжений, например, около ± 10 В. Измените VR1 и / или VR3, если требуется дальнейшая регулировка выходного напряжения.Теперь, если вы подключаете и отключаете нагрузки, выходные напряжения V3 и V4 должны немного измениться вокруг начального значения ± 10 В.
Эта статья была впервые опубликована 25 января 2018 г. и обновлена 27 марта 2020 г.
Для разбивки модульных источников питания и источников питания Kepco по параметруобратитесь к Руководству по выбору продуктов
|
Д.),
2 шины (GPIB) или RS 232.
В Kepcos BOP выходы напряжения и тока могут регулироваться плавно и линейно. во всем номинальном плюсовом и минусовом диапазонах, плавно проходя через ноль без переключение полярности. BOP E-Series для управления через Ethernet. BOP E-Series – это управляемая через Ethernet версия биполярных источников питания Kepco BOP. Все 14 моделей BOP серии E предлагают полный контроль над биполярным выходом либо через веб-страницу в браузере, либо с помощью команд SCPI через Telnet.BOP E-Series использует интерфейс между шиной цифровых данных и BOP, который принимает цифровые входные данные и преобразует их в аналоговый сигнал, который, в свою очередь, управляет выходом BOP. Дистанционное цифровое управление. BOP принимает сменные карты BIT для дистанционного цифрового управления; карты могут быть установлены на заводе.BIT 4886 обеспечивает 16-битное управление разговором и прослушиванием IEEE 488.2 с поддержкой SCPI. BIT 802E обеспечивает управление через Ethernet, предлагая полный контроль над биполярным выходом либо через веб-страницу с использованием браузера, либо с помощью команд SCPI через Telnet. Двухканальный противовыбросовый превентор. Двухканальные модели противовыбросового превентора Kepco Series BOP 2X имеют блоки питания мощностью 200 и 400 Вт. Каждый канал представляет собой отдельный источник питания, полностью изолированный, независимый и функционально идентичный. Блоки мощностью 200 Вт имеют два канала по 100 Вт, а блоки 400 Вт – два канала по 200 Вт.Двухканальные модели поставляются в одном корпусе, полностью заполненном стойкой, который можно установить в стандартную стойку шириной 19 дюймов. Каналы полностью изолированы, но используют два цифровых измерителя на передней панели (не влияя на изоляцию), которые отображают выходное напряжение и ток для канала, выбранного переключателем выбора канала на передней панели. Один шнур питания питает оба канала; отдельные двухпозиционные автоматические выключатели включают / выключают каждый канал отдельно. Два канала независимы. У них есть отдельные входные управляющие сигналы и отдельные выходные порты.Дистанционное программирование можно настроить так, чтобы каждый канал работал независимо, или входной контроль можно было подключить параллельно, чтобы оба канала программировались одним и тем же сигналом. BOP имеют маркировку CE в соответствии с директивами LVD, EMC и RoHS 2. См. Соответствующую Декларацию соответствия. |
Примечание по применению: когда использовать стандартный или оптимизированный противовыбросовый превентор (суффикс L или C) для управления реактивными нагрузками.
BOP E-Series полностью совместим с языком программирования SCPI. Серия BOP-E доступна в версиях, оптимизированных для индуктивных или емкостных нагрузок. 
SY3634 – CAENels
Система вмещает до 4 независимых биполярных модулей питания с регулируемым током от 5 до 30 А в одном стандартном ящике 19 дюймов – 3U
Высокая эффективность, низкая стоимость, высокая стабильность, простота настройки и обслуживания – ключевые особенности этой новой системы электропитания (PS), специально разработанной для работы в ускорителях частиц, таких как синхротроны и ЛСЭ.
В системе размещается до 4 независимых биполярных модулей питания с регулируемым током, от 5 до 30 А, в одном 19-дюймовом стандартном ящике высотой 3U (SY3634). Различные комбинации модулей (выбранные из каталога, включающего каналы 5A, 10A, 20A или 30A) могут быть легко установлены в одной стойке.
Вспомогательный модуль преобразователя переменного тока в постоянный, A3636, питает цепи управления. В каждом модуле реализован полностью цифровой контур управления с обратной связью с запатентованной техникой генерации ШИМ: это делает систему чрезвычайно универсальной и простой в «настройке» на любое состояние нагрузки / магнита.Модули
состоят из платы управления (CB) и платы питания (PB), которые соединены механически: связь между платами почти исключительно осуществляется с помощью цифровых сигналов, что позволяет избежать возможного искажения аналогового сигнала и нежелательного шума.
Контур управления током с цифровой обратной связью делает модули SY3634 чрезвычайно универсальными и легко настраиваются на любые условия нагрузки.
Контрольная плата состоит из DSP, который выполняет текущий контроль, и FPGA, который контролирует все процессы, такие как связь, диагностические операции и обработку блокировок.
Удаленная связь гарантируется с помощью разъема с автоматическим определением Ethernet 10/100 на передней панели каждого модуля. PS также можно локально контролировать / контролировать с помощью кодировщика и цветного графического дисплея с удобными меню.
Внешний источник питания постоянного тока питает силовую часть PB и ее вспомогательные части.
