Модуль лабораторного блока питания на TL494
Максимальный выходной ток модуля составляет 15А. Рабочая частота модуля может варьироваться от 30 до 120кГц и зависит от выбора материала и габаритов накопительного дросселя. Диапазон регулировки стабилизированного выходного напряжения составляет от +1В до 92% от входного напряжения. Диапазон регулировки ограничения выходного тока – 0,05-10А.
Модуль выполнен на широко распространенных электронных компонентах зарубежного производства и практически не содержит дефицитных деталей. В качестве ШИ-контроллера используется микросхема TL494CN (U1) в однотактном варианте включения (вывод 13 микросхемы соединен с общим проводом). При этом выходные транзисторы микросхемы (в данном случае – с открытым коллектором) формируют синфазные управляющие импульсы отрицательной полярности, а коэффициент заполнения импульсов может варьироваться практически от 0 до 99%. Все выводы микросхемы используются в стандартных включениях и использованы по прямому назначению.
Напряжение питания (+12+15В) подается на вывод 1 (U1) с выхода параметрического стабилизатора, собранного на составном транзисторе TIP122 (Q1), стабилитроне VZ2 (с напряжением стабилизации 13-16В) и резисторе R3, обеспечивающего необходимое значение тока стабилизации для стабилитрона. Конденсатор C3 улучшает сглаживающие свойства стабилизатора и позволяет применить в цепи питания микросхемы конденсатор меньшей емкости (C4). Резистор R2, установленный на входе стабилизатора, служит для мощностной “разгрузки” транзистора при максимальном входном напряжении и может быть заменен перемычкой при достаточном охлаждении Q1 или при питании от источника с невысоким напряжением. Ток потребления, отдаваемый Q1 в цепь питания +12В, – невелик и с учетом работы выходных транзисторов U1, составляет не более 80мА. Однако максимальная электрическая мощность при этом, рассеиваемая Q1, может составить почти 4Вт. Минусовая шина питания микросхемы U1 выводом 7 соединена с общим проводом схемы модуля. RC-пара задающего генератора U1 образована элементами R1, PR1, C1 (с возможностью перестройки частоты генератора с помощью PR1) в соединении с выводами 5 и 6 (U1).
Вывод 4 (U1) служит для организации плавного запуска, когда ширина импульса увеличивается от 0 до значения, ограниченного установленными значениями напряжений на выводах 1, 2, 15, 16. Таким же образом (от 0 до установленного значения) будет увеличиваться и выходные значения (напряжение, ток) модуля. Время нарастания выходных значений до установленных определяется элементами R13, C7. Диапазон значений выходного напряжения определяется резистивным делителем R15, R16 и устанавливается подбором номиналов этих резисторов, а так же резистора R11, установленного в цепи регулировки опорного напряжения, фиксированное значение которого (+5В) снимается с вывода 14 (U1). Установка выходного напряжения производится потенциометром PR3, путем регулирования напряжения на выводе 2 (U1). С помощью потенциометра PR2 устанавливается необходимое значение выходного тока в пределах диапазона, определяемого сопротивлением токового датчика R13 и номиналом резистора R7. С коллекторов выходных транзисторов микросхемы (U1), импульсы подаются на эмиттер транзистора Q2, выполняющего функции преобразователя уровня.
Такое включение Q2 позволяет выходным транзисторам U1 (относительно низковольтным) производить управление силовым ключом (Q4, Q5), отнесенным по напряжению на большее значение, чем то, на которое рассчитаны транзисторы U1. Т.е., использование Q2 таким образом позволяет обойтись без специализированных драйверов и опторазвязки, обеспечивая однако работу модуля с повышенными входными напряжениями. Так, например, использование силовых ключей (Q4, Q5) и транзистора Q2 с соответствующими рабочими напряжениями, позволило бы использовать модуль с источником напряжения от 100В и выше. Номенклатура MOSFET-ключей с p-структурой, к сожалению, выглядит достаточно бедно в сравнении с n-структурой, а модуль ориентирован на построение из доступных компонентов, применение которых не позволило использовать модуль при больших входных напряжениях. В качестве Q2 может быть использован практически любой транзистор соответствующей проводимости с рабочим напряжением не менее 80В, током от 1А и напряжением насыщения до 1В.
Коэффициент усиления транзистора не критичен, но в схеме устанавливались транзисторы с h31э от 40. При необходимости режим работы транзистора Q2 может быть подобран резистором R5. Затворы силовых ключей (Q4, Q5) заряжаются до напряжения отпирания через открытые транзисторы микросхемы U1 по цепи: R5, эмиттер-коллектор Q2, D2, R9 (R10). Напряжение на затворах (исток – затвор) ограничивается стабилитроном VZ1. Ток через стабилитрон ограничен резистором R5, некоторым падением напряжения на транзисторе Q2 и шириной импульсов управления. Транзистор Q3 в момент заряда затворов Q4, Q5 – закрыт отрицательным импульсом. Разряд затворов и закрывание Q4, Q5 происходит в момент запирания транзисторов U1, Q2 и отпирания транзистора Q3 током через резистор R4.
Выходное напряжение определяется шириной импульсов управления и параметрами элементов “шлюза” (дроссель L1, конденсатор C9). Ширина импульсов управления зависит от разницы уровней напряжения на входах усилителей (ошибки выводы U1 1, 2 и 16, 15).
При большем значении на неинвертирующих (прямых) входах, ключи Q4, Q5 открыты и обеспечивают заряд “шлюза” от входного источника напряжения до значения на С9, определяемого совпадением напряжений на входах инвертирующих и прямых одного из усилителей ошибки. При этом силовые ключи запираются и шлюз L1/C9 разряжается в нагрузку до момента, пока напряжение на инвертирующих входах обоих усилителей ошибки U1 не достигнет значения меньшего, чем на их прямых входах. Ток зарядки конденсатора C9 определяется индуктивностью дросселя L1 и временем открытых ключей Q4, Q5. Разряд определяется сопротивлением нагрузки. Процесс работы связки КЛЮЧ-ДРОССЕЛЬ-КОНДЕНСАТОР, понятно, описан здесь максимально поверхностно, но достаточно подробно подобные процессы описаны в литературе о силовой электронике. Расчет дросселя не производился, а режимы нормальной работы модуля подбирались под выбранные элементы “шлюза” изменением частоты генератора U1. Индуктивность дросселя варьировалась от 22 до 47uH (микроГенри), а при испытании подбирались готовые дроссели с необходимыми массогабаритными показателями сердечников и достаточным сечением обмоточного провода.
Большинство таких дросселей применяется в компьютерных БП. От параметров дросселя будет зависеть во многом КПД модуля, нагрев силовых ключей и самого дросселя. Подробно о расчете дросселя в ШИ-преобразователях с фиксированной частотой можно прочесть здесь: https://www.compel.ru/lib/ne/2007/8/7-sovetyi-po-proektirovaniyu-ponizhayushhih-preobrazovateley.
Для модуля разработана и изготовлена двусторонняя печатная плата размером 56Х70мм. Силовые ключи Q4, Q5, транзистор стабилизатора Q1 и диодная сборка D5 расположены в ряд для возможности установки на общий радиатор подходящих размеров с площадью охлаждения не менее 50см2, если модуль предназначен для долговременной или непрерывной эксплуатации. Максимальные размеры дросселя (проекции) для размещения на плате могут составлять 16Х24мм. Плата снабжена установочными местами под ножевые клеммы (входные и выходные напряжения) дублирующими и отверстиями для провода диаметром до 1,2мм. Регулировочные потенциометры (ток, напряжение) для установки на плату использованы вертикальные многооборотные, но могут быть использованы при выносе за пределы платы (проводниками минимальной длины) и другие типы потенциометров.
Резистор R2 (мощностью не менее 2Вт) следует распаивать на высоте не менее 5мм от платы. Резистор R5 может иметь мощность 0,25-0,5Вт. Резистор R18 должен иметь мощность 3-5Вт и находиться на высоте не менее 10мм от поверхности платы. Транзисторы Q2, Q3 могут быть отечественного производства: КТ817Г, КТ961А. Микросхема U1 монтируется со стороны пайки.
Была разработана печатная плата и под SMD-компоненты. При этом незначительно изменена принципиальная схема, где вместо одного транзистора, коммутирующего затворы мощных ключей, – два, работающих на “свой” затвор; использована группа SMD-диодов вместо мощной диодной сборки; использована группа SMD-резисторов вместо R18.
Сборка и наладка не представляет трудностей и модуль начинает работать сразу после сборки.
После включения модуля необходимо выставить частоту генерации U1 40-60кГц с помощью PR1, если модуль будет использоваться в комплекте с дросселями от компьютерных БП. Подключив вольтметр, необходимо определить диапазон регулировки выходного напряжения, изменяя сопротивление PR3 в ту или иную стороны (для ускорения разрядки конденсатора С9 установив предварительно параллельно ему резистор 100-200 Ом соответствующей мощности).
Диапазон регулировки выходного напряжения можно подобрать резисторами R11, соотношением резисторов R15, R16. Диапазон регулировки ограничения тока подбирается резистором R7.
Схема принципиальная модуля
Плата с подписанными номиналами компонентов (со стороны компонентов)
Плата с позиционными обозначениями компонентов (со стороны компонентов)
Вид платы со стороны пайки
Транзистор Q1 можно заменить на TIP122; Q2 – на КТ817Г, 2SC2383, ME13003; Q3 – KT961A, KT817, BD139; Q4-Q5 – на IRF5210PBF. Все эти транзисторы использовались при макетировании схемы.
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот |
|---|---|---|---|---|---|---|
| R1 | Резистор | 1.8 кОм | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| R2 | Резистор | 100 Ом | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| R3 | Резистор | 4. | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| R4 | Резистор | 2 кОм | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| R5 | Резистор | 620-2k | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| R6, R8, R14, R17 | Резистор | 2.2 кОм | 4 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| R7 | Резистор | 51k-130k | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| R9, R10 | Резистор | 47 Ом | 2 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| R11 | Резистор | 2k2-4k7 | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| R12 | Резистор | 3. | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| R13 | Резистор | 15k-47k | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| R15 | Резистор | 9.1 кОм | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| R16 | Резистор | 620* | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| R18 | Резистор | 0.01-0.1 | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| R19 | Резистор | 270k-330k | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| PR1 | Подстроечный резистор | 100k | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| PR2, PR3 | Переменный резистор | 10k | 2 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| C1 | Конденсатор | 1n | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| C2, C9 | Электролитический конденсатор | 1000uF/100V | 2 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| C3 | Электролитический конденсатор | 47uF/25V | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| C4 | Электролитический конденсатор | 47uF-100uF/25V | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| C5, C6 | Конденсатор | 1uF/50V | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| C7 | Электролитический конденсатор | 10uF-47uF/25V | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| C8 | Конденсатор | 1uF/100V | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| L1 | Катушка индуктивности | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| Q1 | Транзистор | KT829A | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| Q2 | Транзистор | KT961A | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| Q3 | Транзистор | KT815 | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| Q4-Q5 | MOSFET-транзистор | IRF9540 | 2 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| D2 | Выпрямительный диод | 1N4148 | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| D5 | Диод | 10A/100V | 2 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| VZ1, VZ2 | Стабилитрон | 1N4744A | 2 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| U1 | Микросхема | TL494CN | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| Добавить все | ||||||
7 кОм
9 кОмСкачать список элементов (PDF)
Теги:
- DipTrace
Блок питания на tl494 в Новокузнецке: 500-товаров: бесплатная доставка [перейти]
Партнерская программаПомощь
Новокузнецк
Каталог
Каталог Товаров
Одежда и обувь
Одежда и обувь
Стройматериалы
Стройматериалы
Здоровье и красота
Здоровье и красота
Детские товары
Детские товары
Текстиль и кожа
Текстиль и кожа
Продукты и напитки
Продукты и напитки
Электротехника
Электротехника
Дом и сад
Дом и сад
Мебель и интерьер
Мебель и интерьер
Сельское хозяйство
Сельское хозяйство
Промышленность
Промышленность
Все категории
ВходИзбранное
Блок питания на tl494
11 282
Owon SPE6103 программируемый импульсный лабораторный источник питания 60В 10А 300Вт Тип: источник
ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары
Owon SPE6053 программируемый импульсный лабораторный источник питания 60В 5А 300Вт Тип: источник
ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары
Owon SPE6102 программируемый импульсный лабораторный источник питания 60В 10А 200Вт Тип: источник
ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары
General драйвер (блок питания) для светодиодн.
ленты с вилкой (Блок питания) 12V 48W IP20 14*49*30 510004 (арт. 621525)
ПОДРОБНЕЕЕще цены и похожие товары
122 980
Блок распределения питания APC AP7557
В МАГАЗИНЕще цены и похожие товары
171 290
Дополнительный блок мощности EOS LSG 36 H (арт. 944230) Вес, кг: 2, Ширина, см: 25, Глубина, см: 17
В МАГАЗИНЕще цены и похожие товары
1 237 500
Блок питания T+A PS 3000 HV Silver
В МАГАЗИНЕще цены и похожие товары
Блок питания для ноутбука HP 19V 4.74A (4.8*1.5) PA-1900-08
В МАГАЗИНЕще цены и похожие товары
Блок питания для ноутбука HP 19V 4.74A (4.8*1.7) PA-1900-08R1
В МАГАЗИНЕще цены и похожие товары
Блок питания для ноутбука Acer (19V 6.
32A (5.5mm*1.7mm)) Aspire, TravelMate, Ferrari, Ethos на
В МАГАЗИНЕще цены и похожие товары
Блок питания Lenovo 20V 2A 5.5mm/2.5mm
В МАГАЗИНЕще цены и похожие товары
Блок питания для планшетов Samsung 12V 3.33A 2.5×0.7mm (A12-040N1A, AD-4012NHF) (40W) Цвет: черный,
В МАГАЗИНЕще цены и похожие товары
Блок питания для ноутбука Lenovo 20V 4.5A прямоугольный разъём
В МАГАЗИНЕще цены и похожие товары
Блок питания для ноутбука Sony 16V 4A (6.5*4.4) VGP-AC16V8
В МАГАЗИНЕще цены и похожие товары
Блок питания для ноутбука/монитора LCD 12V, 5A
В МАГАЗИНЕще цены и похожие товары
Блок питания для LCD монитора Samsung 14V 6A. Коннектор 6,0 на 4,4мм с иглой.
кабелем в ко
В МАГАЗИНЕще цены и похожие товары
Блок питания Asus 12V 3A EAX0801XA (4.8*1.7)
В МАГАЗИНЕще цены и похожие товары
Блок питания для ноутбука Sony 19.5V 6.15A (6.5*4.4)
В МАГАЗИНЕще цены и похожие товары
Универсальный блок питания Pitatel ADU-40.1A (9.5-24V, 40W) Цвет: черный, Производитель XML:
В МАГАЗИНЕще цены и похожие товары
Блок питания HP 19V 1.58A (4.00*1.7) 493092-002
В МАГАЗИНЕще цены и похожие товары
Блок питания для ноутбука HP 19.5V 3.33A, Envy 4, 6, 14. Pavilion 14 (4.8×1.7 mm) 65W
В МАГАЗИНЕще цены и похожие товары
Блок питания для ноутбука Asus 19.5V 7.7A G53Sx, G53SW, G71G, G73SW (5.5×2.5mm) 150W
В МАГАЗИНЕще цены и похожие товары
Блок питания для ноутбука HP 19V 7.
1A 5.5×2.5мм
В МАГАЗИНЕще цены и похожие товары
Блок питания для ноутбука Apple MacBook Air 11, 13″ с коннектором MagSafe. 14.5V 3.1A 45W. p/n: MC747Z/A, MB283LLA, MB283ZA.”
В МАГАЗИНЕще цены и похожие товары
Блок питания Amperin AI-HP90B для ноутбуков HP 19V 4.74A 4.8×1.7 (bullet) Производитель XML:
В МАГАЗИНЕще цены и похожие товары
Блок питания для компактного ПК HP Compaq 8000 Elite, EliteDesk 800 G Series. 19.5V 6.9A (7.4×5.0mm с иглой) 135W. p/n: PA-1131-06HF, HSTNN-DA01.
В МАГАЗИНЕще цены и похожие товары
Блок питания (сетевой адаптер) для ноутбуков Apple A1424, MD506, 20V 4.25A 85W MagSafe2 T-shape
В МАГАЗИНЕще цены и похожие товары
Блок питания Robiton SN1000S 1000mA
В МАГАЗИНЕще цены и похожие товары
2 страница из 18
схема источника питания с регулируемым переключением, 0-50В при 5A
ElecCircuit.com в 5А. Что очень многих заинтересовало. Потому что это тип режима переключения, который обеспечивает высокую производительность технологии. чем обычный линейный тип, они маленькие, энергосберегающие и малонагреваемые.
Прошу прощения за это. Эта схема – просто идея. Идеально подходит для тех, у кого есть основа этой схемы природы. Но он не подходит для начинающих. Вы также должны сделать их домашнюю работу тоже. Понимать и уметь создавать проект вне.
Часть сердца, TL494. Широко используется в цепи питания компьютера и цепях управления двигателем. Преимуществом является высокая эффективность. простой в использовании и доступный. А еще мы используем силовой транзистор MJ15004 для усиления токов до 5А.
Как работает эта схема
Похожие сообщения
ПОЛУЧИТЬ ОБНОВЛЕНИЕ ПО ЭЛЕКТРОННОЙ ПОЧТЕ
Как работает эта схема Из схемы на рисунке ниже. напряжение переменного тока 220 вольт через трансформатор Т1 будет иметь напряжение переменного тока 36 вольт.
Предохранитель F1 размером 2 Ампера. SW1 является переключателем ВКЛ/ВЫКЛ этого проекта.
Эти 36 вольт являются средним напряжением. Когда через мостовой выпрямитель D1 тогда будут фильтры C1 и C2, чтобы сгладить флуктуирующий сигнал (переменное напряжение).
При нажатии выключателя питания S1 в положение ON оба конденсатора C1 и C2 разряжаются через резистор R1.
Входное напряжение этой регулируемой схемы равно вольтам на конденсаторах C1 и C2 и будет равно 50 вольтам. И вводится в эмиттер Q2. Выводить дальше. Цепь в секции R2, C3 и ZD1 представляет собой регулируемую цепь +15 вольт к цепи IC1, IC2 и IC3.
Узнайте: Как использовать схемы таймера 555
Схема IC1 будет импульсной. широкий мод, как сказано выше, и C4, и R4 будут RC, которые создают частоту, имеющую значение около 20 кГц. По характеру на контакте 13 на землю. Работа обоих транзисторов в TL 494 будет работать в одностороннем режиме.
Обучение сборке: регулируемый регулятор 0–50 В, 3 А Источник питания
Оба транзистора в TL494 могут потреблять ток до 400 мА, что может управлять базой Q2.
Но увидите, что VC1 и VC2 имеют значение только 40 вольт.
Какая эта цепь имеет напряжение до 50 вольт, если подключить к ним напрямую Должна быть обязательно повреждена.
Таким образом, необходимо для безопасности, Q1-транзистор (BD139), чтобы также управлять Q2. Оба R12, R13, которые параллельны вместе, так как база ограничителя Q2 не будет превышать 250 мА решительно.
Просмотр IC1 еще раз. Они R8, R9 и C5 между контактами 2 и 3, которые будут сетью, которая будет редактором Q2, работают с узким импульсом до (Q2 частично включен»), что может уменьшить тягу выходного тока.
При нормальном нажатии переключателя SW1. тогда на выводе 3 TL494 будет низкое напряжение. Таким образом, выход внутренней схемы компаратора имеет «высокий уровень». Q2 будет включен. Но если напряжение на выводе 3 имеет более высокое значение в первый раз. (потому что C5) Q2 будет частично нет. Затем напряжение на контакте 3 будет медленно снижаться до нормального состояния. (потому что они будут разряжаться через R8)
В первичной цепи коммутационной секции эта катушка L1 0,5 мГн.
Оба конденсатора C6 и C7 (или C7 будут состоять из 330 мкФ 75 В — два конденсатора, соединенных параллельно. Оба конденсатора C8 и C9действует, подключен через высокочастотный сигнал. (из-за переключения) на землю. D2 используется в качестве диода с быстрым восстановлением Toshiba номер 6GB 11 (D2 должен иметь специальные свойства, чем простой диод, способный течь и быстро останавливать поток. Общий диодный выпрямитель не будет работать, потому что это вызовет короткое замыкание на выходе, когда Q2 ” ON» приводит к немедленному повреждению Q2.)
LM338 5A Переменный регулятор Увеличенный срок службы при высоком токе при том же напряжении от 1,25 В до 30 В.
R14 560 ohm 5 ватт в первую очередь служит, 1. потребляет ток цепи или нагрузки, может поддерживать регулировку при отсутствии нагрузки, 2. уменьшает волнистость перенапряжения. и 3. разрядка на C6 и C7, когда переключатель SW1 находится в положении «ВЫКЛ.» или без нагрузки.
Измеритель M1 представляет собой амперметр, измеряющий ток в цепи нагрузки. Затем M2 представляет собой вольтметр для измерения напряжения на нагрузке или выходного напряжения цепи. которые можно регулировать вращением VR1-2K, которые делят напряжение на R16 120 Ом, R15 4,7 К, что будет ????? входной ток цепи усилителя ошибки (контакт 1 TL494)
Конденсатор C10 уменьшит пульсации на выходе. как VR1, так и R16 Изменения могут быть важны, соотношение VR1/R16 должно быть 100/6, чтобы занять время от 100 км до 5,6 км или 50 км и 3 км.
R24 0,1 Ом 5 Вт будет определять ток нагрузки. Ток всей нагрузки будет протекать через резистор R24 и вызовет падение напряжения на R24.
При токе через R24 в 5,6 А напряжение 0,56 Вольт на выводе 16 TL494. Компараторы ограничивают ток, делая импульс, который идет на управление Q1, узким. Мы увидим, что если использовать ошибку R24, это приведет к медленному или быстрому ограничению тока. Но R11 тоже подгонит. Например: если значение R24 больше, R11 было увеличено.
(может быть 180 Ом или 200 Ом)
Еще одна часть схемы, которую мы не упомянули. схема регулирования индикатора или величина пульсаций на выходе. Эта схема будет состоять как из IC2, так и из IC3. Мы знаем, что IC2 – это LM741-операционный усилитель IC, они действуют как усилитель переменного тока с коэффициентом усиления 56 (R20 / R19) пульсаций (обычно менее 10 мВ). Он будет поступать через C14 на контакт 3 IC2. Который сместит до 15/2 = 7,5 вольт. Таким образом, выходное напряжение будет находиться в диапазоне 7,5 ± 56 x 10 мВ или в диапазоне от 6,94 до 8,06 вольт. C15 10 мкФ 25 В будет действовать как моностабильная выходная схема на контакте 3, все время будет в состоянии «Низкий». Если напряжение на выводе 2 также не ниже Vcc/3 или 5 вольт. Как только напряжение на выводе 2 станет ниже 5 вольт. На выводе 3 будет «High» меньше 1,1 R12, C17 или 0,1 секунды.
Наблюдаем, что пульсация расширится до размера 7.5-5 вольт это 2.5 вольта, до свечения D4. Таким образом, пульсации должны быть размером 2,5 × 2/56 = 90 мВ (пик-пик).
Часть D3, которая будет светодиодом, показывает питание всей цепи, которая включает R23, действует как ограничение тока D3
Что еще? Другие схемы блока питания можно посмотреть: Нажмите здесь
Регулируемый блок питания от блока питания ATX до TL494. Часть 1
Здравствуйте!
Сегодня я хотел бы рассказать вам о своем опыте переделки самого обычного китайского блока питания ATX в регулируемый блок питания со стабилизацией тока и напряжения (0-20А, 0-24В).
В этой статье мы подробно рассмотрим работу ШИМ-регулятора TL494, отзывы и пройдемся по модернизации схемы блока питания и разработке самодельной платы усилителей ошибки и ошибки тока.
Честно говоря, сейчас даже не могу назвать модель подопытного БП. Один из многих дешевых 300W P4 ready. Надеюсь, не нужно напоминать, что на самом деле эти 300Вт означают не более 150, и то с появлением в квартире запаха жареного.
Рассчитываю, что мой опыт будет кому-то полезен с практической точки зрения, а потому сосредоточусь на теории.
Без него переделать БП все равно не получится. в любом случае будут некоторые отличия в схеме и сложности при настройке.
Схема питания ATX
Для начала пройдемся по схеме питания ATX на контроллере TL494 (и его многочисленных клонах).
Все схемы очень похожи друг на друга. Гугл их довольно много выдает и вроде нашел почти соответствующий моему экземпляру.
Полноразмерная ссылка на схему
Конструктивно блок питания разделим на следующие блоки:
– выпрямитель сетевого напряжения с фильтром
– резервный блок питания (+5В дежурный)
– основной блок питания (+12В, -12В, +3,3В, +5В, -5В)
– схема управления основными напряжениями, генерация сигнала PowerGood и защита от короткого замыкания
Выпрямитель с фильтрами это все что есть в левом верхнем углу схемы до диодов Д1-Д4.
Источник резервного питания собран на трансформаторе Т3 и транзисторах Q3 Q4. Стабилизация основана на обратной связи через оптопару U1 и источник опорного напряжения TL431.
Я не буду подробно рассматривать работу этой части. Я знаю, что слишком длинные статьи читать не очень интересно. В конце я дам название книги, где подробно рассмотрены все детали.
Основной источник питания собран на трансформаторе Т1, высоковольтных ключах Q1 Q2, управляющем трансформаторе Т2 и низковольтных ключах Q6 Q7. Все это дело раскачивается и управляется микросхемой ШИМ IC1. Понимание принципа работы контроллера и назначения каждого элемента его обвязки как раз и нужно для осознанной доработки БП вместо слепого повторения чужих рекомендаций и схем.
Механизм работы примерно таков: ШИМ-регулятор, попеременно размыкая низковольтные выключатели Q6 Q7, создает ЭДС в первичной обмотке трансформатора Т2. Видите, эти ключи питаются низким напряжением от резервного источника питания? Найдите на схеме R46 и поймите о чем я.
ШИМ-контроллер также питается от этого рабочего напряжения. Чуть выше я назвал трансформатор Т2 управляющим, но, кажется, у него есть какое-то более правильное название. Его основная задача – гальваническая развязка низковольтной и высоковольтной частей цепи. Вторичные обмотки этого трансформатора управляют высоковольтными ключами Q1 Q2, попеременно размыкая их. С помощью этого трюка низковольтный ШИМ-контроллер может управлять высоковольтными выключателями с соблюдением мер безопасности. Высоковольтные ключи Q1 Q2, в свою очередь, раскачивают первичную обмотку трансформатора Т1 и на его вторичных обмотках возникают основные напряжения интереса. Высоковольтными эти ключи называются потому, что они коммутируют выпрямленное сетевое напряжение, а оно около 300В! Напряжение со вторичных обмоток Т1 выпрямляется и фильтруется с помощью LC-фильтров.
Теперь, надеюсь, вы представили себе всю картину и можно продолжать.
ШИМ-контроллер TL494.
Посмотрим, как работает ШИМ-контроллер TL494.
Лучше бы вы скачали даташит www.ti.com/lit/ds/symlink/tl494.pdf, но в принципе постараюсь извлечь из него самое главное с помощью картинок. Для более глубокого понимания всех тонкостей советую этот документ: www.ti.com/lit/an/slva001e/slva001e.pdf
Начнем, как ни странно, с конца – с выходной части микросхемы.
Теперь все внимание на выходной элемент ИЛИ (обозначен красным квадратом).
Выход этого элемента в конкретный момент времени напрямую управляет состоянием одной или обеих клавиш Q1 Q2.
Вариант управления задается через контакт 13 (управление выходом).
Важная вещь №1: если на выходе элемент ИЛИ лог 1 – выходные ключи закрыты (выключены). Это справедливо для обоих режимов.
Важная вещь №2: если на выходе элемента ИЛИ лог 0 – один из ключей (или оба сразу) открыт (включен).
Вырисовывается следующая картина: на нарастающем фронте закрывается ранее открытый транзистор (в этот момент они оба гарантированно закрыты), триггер меняет свое состояние, а на спадающем фронте другой ключ включается и останется включенным пока нарастающий фронт не придет снова и не закроет его.
В тот момент, когда триггер снова перевернется, и следующий нисходящий фронт откроет другой транзистор. В несимметричном режиме клавиши всегда работают синхронно и триггер не используется.
Время появления вывода в журнале. 1 (и обе клавиши заблокированы) называется Dead time.
Отношение длительности импульсов (лог. 0, транзистор открыт) к периоду их повторения называется скважностью (скважностью ШИМ). Например, если отношение равно 100%, то выходной элемент ИЛИ всегда равен 0, а транзистор (или оба) всегда открыты.
Извините, но стараюсь объяснить максимально и почти на пальцах, потому что это можно прочитать и официальным сухим языком и в даташите.
Ах да, зачем нам мертвое время? Вкратце: в реале верхняя клавиша будет тянуть вверх (к плюсу), а нижняя вниз (к минусу). Если открыть их одновременно – будет короткое замыкание. Это называется сквозным током и из-за паразитных емкостей, индуктивностей и других особенностей такой режим возникает даже если открывать ключи строго по очереди.
Для минимизации сквозного тока необходимо мертвое время.
Теперь обратим внимание на генератор пилы (генератор), который использует контакты 5 и 6 микросхемы для задания частоты.
К этим контактам подключены резистор и конденсатор. Это тот самый RC-генератор, о котором, наверное, многие слышали. Теперь на выводе 5 (CT) мы увидели от 0 до 3,3В. Как видим, эта пила подается на инвертирующие входы Компараторов Dead-time и PWM.
Сроки и работа выходной части ШИМ-регулятора более-менее определены, теперь будем разбираться с тем, что он увидел и зачем вообще нужны все эти компараторы и усилители ошибки. Мы поняли, что отношение длительности импульсов к периоду их последовательности определяет коэффициент заполнения, а значит, и выходное напряжение источника питания, т.к. чем больше энергии накачивается в первичную обмотку трансформатора, тем больше коэффициент заполнения.
Например, давайте посмотрим, что нужно сделать, чтобы установить коэффициент заполнения на 50%.
Вы еще помните про пилу? Он подается на инвертирующие входы компараторов ШИМ и Мертвого времени. Известно, что если напряжение на инвертирующем входе больше, чем на неинвертирующем входе – на выходе компаратора будет лог.0. Напомню, что пила – это сигнал, плавно нарастающий от 0 до 3,3в, после чего резко падает до 0в.
Таким образом, на выходе компаратора 50% времени был лог.0 — половина напряжения пилы должна подаваться на неинвертирующий вход (3,3В/2=1,65В). Это даст желаемый рабочий цикл 50%.
Мы заметили, что оба компаратора сходятся на одном и том же элементе ИЛИ, а это значит, что пока один из компараторов выдает лог.1, другой не может этому помешать. Те. приоритетом является компаратор, что приводит к более низкому коэффициенту заполнения. А если на компаратор мертвого времени напряжение подается извне, то на ШИМ-компаратор можно подавать сигнал как извне (3 вывода), так и со встроенных усилителей ошибки (это обычные ОУ). Они также подключены по схеме ИЛИ, но так как мы имеем дело уже с аналоговым сигналом – схема ИЛИ реализована с использованием диодов.
Таким образом, управление коэффициентом заполнения улавливает тот усилитель ошибки, который запрашивает меньший коэффициент заполнения. Состояние другого значения не имеет.
Обратная связь.
Ну и как теперь на всём этом соорудить источник питания? Очень просто! Необходимо прикрыть БП отрицательной обратной связью. Разница между желаемым (заданным) и имеющимся напряжением называется ошибкой. Если в каждый момент времени воздействовать на коэффициент заполнения так, чтобы исправить ошибку и довести ее до 0, мы получим стабилизацию выходного напряжения (или тока). Обратная связь является отрицательной до тех пор, пока управляющее воздействие реагирует на ошибку с противоположным знаком. Если отзыв положительный – пиши пропало! В этом случае обратная связь будет увеличивать ошибку, а не уменьшать ее.
Все это работает на те самые усилители ошибок. На инвертирующий вход усилителя ошибки подается опорное напряжение (стандартное), а на неинвертирующий вход источника питания подается напряжение.
Кстати, внутри ШИМ-контроллера находится источник опорного напряжения 5В, который является точкой отсчета во всех измерениях.
Компенсационная обратная связь
Я даже не знаю, как это объяснить по-простому. С обратной связью все просто только в идеальном мире. На практике, если изменить коэффициент заполнения – выходное напряжение меняется не сразу, а с некоторой задержкой.
Например, усилитель ошибки зафиксировал падение напряжения на выходе, скорректировал коэффициент заполнения и перестал мешать системе, но напряжение продолжает расти и тогда усилитель ошибки вынужден снова подстроить коэффициент заполнения в другую сторону . Эта ситуация обусловлена запоздалой реакцией. Таким образом, система может перейти в колебательный режим. Они тускнеют и не тускнеют. Блок питания, в котором возможны устойчивые колебания сигнала обратной связи, прослужит недолго и нестабилен.
Обратная связь имеет определенную пропускную способность. Предположим, полоса 100 кГц.
Это означает, что если выходное напряжение будет колебаться с частотой выше 100 кГц, то обратная связь этого просто не заметит и ничего не будет исправлено. Конечно, хотелось бы, чтобы обратная связь реагировала на изменение любой частоты, а выходное напряжение было максимально стабильным. Те. борьба заключается в том, чтобы обратная связь была как можно более широкополосной. Однако сама запаздывающая реакция не позволит сделать полосу бесконечно широкой. А если полоса пропускания цепи обратной связи будет шире, чем возможности самого БП по тестированию управляющих сигналов (прямая связь) – на некоторых частотах отрицательная обратная связь вдруг станет положительной и вместо компенсации погрешности будет еще больше возрастать,
Теперь от задержек в секундах перейдем к частотам, усилениям и фазовым сдвигам…
Полоса пропускания – это максимальная частота, при которой усиление больше 1.
По мере увеличения частоты усиление уменьшается. В принципе, это верно для любого усилителя.
Итак, чтобы наш БП работал стабильно, должно быть выполнено одно условие: во всей полосе частот, где суммарный коэффициент усиления прямой и обратной связи больше 1 (0 дБ), отставание по фазе не должно превышать 310 градусов. 180 градусов делает инвертирующий вход усилителя ошибки.
При вводе отзыва различные фильтры обеспечивают выполнение этого правила. Если совсем грубо, то компенсация обратной связи – это подгонка полосы пропускания и АЧХ обратной связи под реакции реального источника питания (под характеристики прямого подключения).
Тема эта не очень простая, под ней лежит куча математики, исследований и прочих работ… Просто стараюсь в доступной форме изложить суть вопроса. Могу порекомендовать к прочтению эту статью, где хоть и не так на пальцах, но тоже в доступной форме изложен этот вопрос и даны ссылки на литературу: bsvi.ru/kompensaciya-obratnoj-svyazi-v-impulsnyx-istochnikax -питания-часть- 1
От теории к практике
Теперь мы можем посмотреть на схему БП и понять, что в ней много лишнего.
В первую очередь я отбросил все, что связано с контролем выходных напряжений (схема формирования сигнала Power good). Нейтрализовали встроенные в ШИМ-контроллер усилители ошибки, подав +5vref на инвертирующие входы и установив неинвертирующий на GND. Убрана штатная схема защиты от короткого замыкания. Вырезал все лишние фильтры выходного напряжения, которые не используются… Выходные диоды заменил на более мощные. Заменил трансформатор! Выпаял его из качественного блока питания где написано 400Вт реально значит 400Вт. Разница в размерах между тем, что здесь стояло раньше, говорит сама за себя:
Заменил дроссели в выходном фильтре (от того же блока питания 400Вт) и поставил конденсаторы на 25В:
Далее разработал схему позволяющую настроить стабилизацию выходного напряжения и установить ограничение по току выходного источника питания.
В схеме реализованы внешние усилители ошибки, собранные на операционных усилителях LM358 и несколько дополнительных функций в виде шунтирующего усилителя (INA197) для измерения тока, несколько буферных усилителей для вывода значения установленных и измеренных тока и напряжения на другую плату где собран цифровой дисплей.
Об этом я расскажу в следующей статье. Выдавать сигналы на другую карту как есть – не лучшее решение, т.к. источник сигнала может быть достаточно высокоомным, провод ловит шумы, мешая стабильной работе обратной связи. В первой итерации я столкнулся с этим и пришлось все переделывать. В принципе, на схеме все подписано, подробно комментировать ее не вижу смысла и думаю, что для тех, кто разобрался в теории выше, все должно быть довольно очевидно.
Замечу только, что цепочки C4R10 и C7R8 – это упомянутая выше компенсация обратной связи. Честно говоря, в настройке очень помог прекрасный эмбеддер статей под ником BSVi. bsvi.ru/kompensaciya-obratnoj-svyazi-prakticheskij-podxod Такой подход действительно работает и потратив день-два мне удалось добиться стабильной работы описанного в статье метода БП. Сейчас, конечно, я бы сделал это часа за два, наверное, но тогда не было опыта и по невнимательности я взорвал не мало транзисторов.
Ах да, обратите внимание на мощность C7! 1 мкф это очень много.
Это сделано для того, чтобы зажать обратную связь по току по скорости. Это такой грязный хак для преодоления нестабильности, возникающей на границе перехода от стабилизации напряжения к стабилизации тока. В таких случаях используют какие-то более изощренные методики, но я так не заморачивался. Сверхточная стабилизация тока мне не нужна, к тому же к моменту, когда я столкнулся с этой бедой, проект переделки БП успел здорово надоесть!
По этой схеме была изготовлена плата с лазерным железом:
Встроена в блок питания вот так:
Кусок медного провода длиной 10 сантиметров 10 вероятно был выбран в качестве шунта для измерение тока.
Я использовал корпус от достаточно качественного БП Hiper. Кажется, это самый вентилируемый корпус, который я когда-либо видел.
Так же возник вопрос по подключению вентилятора. БП регулируется от 0 до 24В, а значит кулер придется запитать от дежурки. Дежурное представлено двумя напряжениями – стабильным 5В, которые идут на материнскую плату и не стабилизированным, служебным питанием около 13,5В, которое используется для питания самого ШИМ-контроллера и для раскачки управляющего трансформатора.
Я использовал обычный линейный стабилизатор для получения стабильных +12В и заводил их на маленькую платку терморегуляции скорости кулера, выпаянную из того же Хипера. Платка крепилась к радиатору винтиком просто из соображений удобства подключения кулера.
Радиаторы кстати пришлось гнуть так как они не влезали в корпус нового формата. Перед изгибом их лучше прогреть паяльной станцией, иначе есть шанс отломать половину зубьев. Термистор регулятора закрепил на дроссельной группе стабилизации, т.к. это самая горячая часть.
В таком виде БП прошел длительные испытания, питая кучу автомобильных лампочек дальнего света и выдерживая нагрузки током около 20А при напряжении 14В. И гордо зарядил несколько автомобильных аккумуляторов, когда мы выключили свет в Крыму.
Будущее уже в
тем временем. А пока задумал немного нестандартную систему индикации режимов работы БП, о чем чуть позже пожалел, но до сих пор работает!
Итак, в следующей статье вы найдете программирование ATMega8 на C++ с использованием магии шаблонов, различных шаблонов и самописной библиотеки для вычислений с фиксированной точкой, поверх которой усредняются выборки АЦП и преобразуются в напряжение/ток с помощью таблицы с линейной интерполяцией.
