Импульсный блок питания 12в 10а схема: Мощный импульсный блок питания на 12 В своими руками

Для экономии электроэнергии, увеличения срока службы радиоаппаратуры и повышения безопасности её использования целесообразно ограничивать время работы различных аппаратов от электросети 230 В переменного тока. Для реализации такой функции потребуется таймер, который после истечения заданного времени обесточит подключенную к нему нагрузку.

Конструкция, о которой пойдёт речь, представляет собой два различных устройства, электрически соединённые вместе – аналоговый таймер и импульсный блок питания.

К выходу таймера можно подключить и другие аппараты, рассчитанные на питание от напряжения сети 230 В, например, блоки питания оргтехники, видеопроигрыватели, энергосберегающие электролюминесцентные и светодиодные осветительные лампы, зарядные устройства, мобильные телевизоры, фоторамки.

Возможно также подключение к этому таймеру обычных трансформаторных БП, сетевых электропаяльников, ламп накаливания и другой нагрузки, потребляющей мощность до 30 Вт.

Этот таймер особенно удобно применять на железнодорожном и автотранспорте для ограничения времени работы потребителей электроэнергии, работающих от преобразователей напряжения постоянного тока в 230 В переменного тока, что экономит ресурс бортовых и резервных аккумуляторов и снижает нагрузку на автономные генераторы напряжения.

Схема реле времени

Принципиальная схема реле времени, которое отключает питание нагрузки спустя заданное время, показана на рис. 1. Сердцем таймера является отечественная интегральная микросхема КР512ПС10, представляющая собой RC-генератор и управляемый делитель частоты, изготовлена по КМОП-технологии, содержит 801 интегральный элемент [1, 2].

Эта микросхема редко используется в радиолюбительских конструкциях, а между тем, на её основе можно быстро и легко разрабатывать и изготавливать различные стабильные таймеры на любой вкус для очень широкого круга задач [3 – 6].

Особенностью таймеров, построенных с применением микросхем КР512ПС10, является возможность получения стабильных выдержек большой длительности, что обычно невозможно получить с помощью традиционных таймеров, время выдержки в которых задаётся с помощью RC зарядной-разрядной цепи – стабильное время выдержки таких таймеров редко превышает несколько десятков минут.

Время выдержки этого таймера можно установить в диапазоне от 1 до 10 часов. Напряжение сети поступает на элементы устройства через замкнутые контакты выключателя SA1, предохранитель FU1 (плавкий или высоковольтный самовосстанавливающийся) и дроссель L1. Дроссель L1 – «особенный», он не только входит в состав помехоподавляющего фильтра L1RU1C1, но и защищает диодный мост VD1, полевой транзистор VТ1 от вероятных бросков тока в момент подачи напряжения на подключенный в качестве нагрузки импульсный источник питания.

Бросок тока, который может достигать десятков ампер, происходит из-за зарядки в БПИ конденсаторов помехоподавляющего фильтра и зарядки конденсаторов фильтра выпрямленного сетевого напряжения.

К сожалению, не во всех промышленных и самодельных БПИ установлены резисторы или терморезисторы, ограничивающие пусковой ток включения. Чтобы дроссель L1 эффективно выполнял функцию ограничения пускового тока включения нагрузки, его обмотка должна иметь сопротивление в несколько единиц Ом.

Напряжение питания управляющих узлов таймера формируется с помощью цепочек R7VD3 и R8VD4. Светящийся светодиод HL2 сигнализирует о подключении таймера к сетевой розетке. Для управления мощным высоковольтным полевым транзистором VТ1 используется напряжение +9,5… 12В, которое формируется стабилитроном VD5.

Микросхема DD1 питается напряжением +4,9…5,1 В, которое задаётся стабилитроном VD6.

При включении напряжения питания таймера счётчики DD1 сбрасываются благодаря цепи сброса C2R1. На выходе 9 DD1 появляется лог. 0, открывается VТ2, открывается VТ1, на нагрузку поступает напряжение питания переменного тока. DD1 включена как генератор-делитель частоты на 3686400 (2048*30*60). Соответственно, чтобы время выдержки составило 1 час (низкий уровень на выв.

9 DD1, частота RC генератора должна быть 512 Гц. Когда после окончания действия импульса сброса генератор DD1 отработает 1843200 тактов, низкий уровень на выв. 10 DD1 сменится на высокий, счётчики DD1 остановятся.

Рис.1. Принципиальная схема таймера для нагрузок с напряжением 220В.

На выв. 9 DD1 установится логическая 1, VT2, VT1 закроются, нагрузка будет обесточена, HL1 погаснет. Вывод 9 микросхемы КР512ПС10 выполнен по схеме с открытым стоком. Резистор R2 уменьшает вероятность повреждения DD1 при разряде через кнопку пуска SB1 статического электричества, потенциал тела человека в движущемся транспорте может превышать 50 кВ. Диоды VD2 и VD7 уменьшают вероятность повреждения полевого транзистора VТ1.

Время выдержки задают с помощью переменного резистора R4, при левом по схеме положении движка переменного резистора R4 частота генератора будет 512 Гц, а при правом, когда сопротивление R4 максимально, частота уменьшится до 50…51 Гц, время выдержки таймера составит около 10 часов.

Для запуска или перезапуска таймера необходимо кратковременно замкнуть и разомкнуть контакты кнопки SB1. Отсчёт начнётся с момента размыкания контактов. Кратковременные (до нескольких десятков минут) отключения напряжения сети 230 В не приведут к сбросу счётчиков DD1.

Это означает, что не произойдёт самопроизвольного перезапуска таймера после его остановки. Если отключение напряжения сети произошло до отработки таймером времени выдержки, то работа счётчиков и генератора DD1 будет возобновлена после включения напряжения сети.

Таймер был изготовлен на монтажной плате размером 55×38 мм, монтаж навесной, слаботочные цепи выполнены проводом МГТФ-0,03. Навесной монтаж в компактной конструкции с сетевым питанием значительно снижает вероятность самовозгорания монтажной платы из-за наличия близко расположенных печатных дорожек с большой разностью потенциалов, ввиду отсутствия таковых.

Также удешевляется и ускоряется процесс изготовления несложной конструкции. Корпус таймера – пластмассовая коробка размером 60x45x40 мм (без выступа и штырей) от сетевого адаптера – активная вилка.

Схема импульсного блока питания

Принципиальная схема импульсного блока питания, используемого совместно с таймером, показана на рис. 2. Это восстановленная по печатной плате схема источника питания промышленного изготовления типа FJ-SW1210X, который ранее использовался для питания «автомобильного» телевизора от сети переменного тока.

Обозначения дополнительно установленных деталей начинаются с цифры «1». Схема блока питания относительно стандартная. Напряжение сети переменного тока поступает на мостовой диодный выпрямитель D1 – D4 через помехоподавляющие дроссели 1L1, 1L2, терморезистор RT1 и плавкий предохранитель FUSE. Конденсатор С102 сглаживает пульсации выпрямленного напряжения.

На мощном высоковольтном полевом транзисторе Q102 собран узел преобразователя напряжения. Демпфирующая цепочка реализована на D107, R102, С103. Резистор R105 – датчик тока Q102.

При росте тока через открытый переход Q102, растёт напряжение на выводах резистора R105. Когда оно становится выше 0,7 В, Q1 открывается и шунтирует затвор – исток Q102. Полевой транзистор закрывается.

Резистор R101 нужен для запуска преобразователя после подачи напряжения питания. Стабилитрон ZD1 защищает полевой транзистор от пробоя изоляции затвора. На интегральной микросхеме ІС3 реализован узел стабилизации выходного напряжения, которое задаётся резисторами R202, R201.

Чем больше сопротивление R202, тем выше выходное напряжение блока питания.

Если по различным причинам выходное напряжение БП стремиться увеличиться, то растёт ток через светодиод оптрона ІС1. Это приводит к увеличению тока через фототранзистор оптрона, что приводит к открыванию Q101, таким образом осуществляется стабилизация напряжения на выходе БП.

При неисправности цепи стабилизации возможен мгновенный выход из строя диода Шоттки D201. Конденсаторы С201 и С203 сглаживают пульсации выпрямленного напряжения 12 В. Конденсатор С202 предотвращает самовозбуждение ІС1. Светодиод HL1 светит при наличии напряжения на выходе БП.

Рис.2. Принципиальная схема импульсного блока питания на напряжение 12В и ток 1,2А.

Детали и конструкция

Постоянные резисторы могут быть типа С1-4, С1-10, С1-14, С2-23, МЯТ, РПМ и аналогичные соответствующей мощности. Переменный резистор R4 предпочтительнее применить малогабаритный импортный. При использовании отечественного следует учитывать, что «наши» переменные резисторы могут иметь отклонение более 40 % от указанного на корпусе номинала, что усложнит настройку.

Автор применил импортный переменный резистор сопротивлением 99,2 кОм от узла настройки на канал от телевизора-радиоприёмника «Siesta». Ось применённого резистора пластмассовая, на неё надета регулировочная ручка из полистирола.

Дисковый варистор MYG10-471 можно заменить на FNR-10K471, FNR-14K471, INR14D471, INR14D511. Все дроссели малогабаритные промышленного изготовления от компьютерных устройств.

Если сопротивление обмотки дросселя L1 будет меньше 4 Ом, то последовательно с ним нужно включить проволочный резистор мощностью 2 Вт, если больше 7…8 Ом, то, возможно, придётся уменьшить максимальную мощность подключаемой нагрузки. Конденсаторы С1, С3 – С6 – высоковольтные керамические. Конденсатор С8 – SMD, устанавливают как можно ближе к выводам питания DD1.

Оксидные конденсаторы – импортные аналоги К50-68. Конденсатор С7 – плёночный К73-17, К73-24 или импортный аналог.

Диодный мост G2SBA60 рассчитан на ток 2А и напряжение 600 В, можно заменить на GBL06, RBV-406FI, G2SB60, или, например, на четыре выпрямительных диода 1N5406, КД226Г,1 N4006, КД243Ж, КД247Д. Этими же диодами можно заменить диоды 1N4005, 1N4007. Вместо диода FR107 подойдёт UF4007, FR157, FR207, FM207. Диод Шотки SR360 можно заменить на SR306 или MUR460, UF5403, FR303G, SRP300J.

Диод 1SS176S можно заменить на любой из серий 1 N914, 1 N4148, КД512,КД521, КД522.

Стабилитрон GZS12Z можно заменить на 1N4742A, BZV55C-12, TZMC-12 или отечественный 2С212Ц, КС212Ц. Вместо стабилитрона BZV55C-18 подойдёт 1N4746A, TZMC-18. Стабилитрон GZC5.1Z можно заменить на 1N4733A, BZV55C-5V1, TZMC-5V1.

Можно попробовать установить на место VD6 отечественный стабилитрон 2С151Т1. При установке на место ZD1 и, или VD5 отечественных стабилитронов, можно получить неработающую конструкцию или повредить из-за перегрева мощные полевые транзисторы.

Светодиоды RL30-CB744D синего цвета свечения и RL30-DR344S красного – с повышенной светоотдачей. Можно заменить любыми аналогичными, например, из серий КИПД21, КИПД40, КИПД66, L-1513.

Одним из таких светодиодов можно заменить АЛ307К. Вместо оптрона РС817 подойдёт любой четырёхвыводный РС817, PS817S, PS2501-1, РС814, РС120, РС123SFH617А-2, LTV817.

Транзистор 2SA1266 можно заменить на любой из серий SS9015, ВС557, КТ3107, КТ6112. Вместо КТС9013 может работать любой из ВС547, SS9013, SS9014, 2SC1815, КТ3102, КТ645, КТ6111.

Основное требование к VT2 – малый обратный ток коллектора. Полевой транзистор VT1 при мощности нагрузки до 30 Вт работает без теплоотвода. При мощности нагрузки 16 Вт (лампа накаливания) падение напряжения на открытом канале сток-исток не превышает 50 мВ, а с нагрузкой 60 Вт не более 200 мВ. Вместо 2SK1118 можно установить BUZ40B, IRFP450, IRF450, TSD2M450V, КП787А.

Лучшим вариантом на место VT1 будет современный полевой транзистор SPP20N60S5 или STW20NB50, MTW20N50E, SPW47N60C3. Вместо полевого транзистора SSS6N60A подойдёт SSS7N60B, SSS6N60A, SSP10N60B, P5NK60ZF, 2SK2562, P4NK60ZFP. При монтаже полевых транзисторов их необходимо защищать от пробоя статическим электричеством.

Кнопка SB1 любая малогабаритная со свободно разомкнутыми контактами без фиксации положения с пластмассовым толкателем. Если у кнопки есть металлическая обойма, то её соединяют с «минусом» VD1. Этим уменьшается вероятность негативного воздействия на DD1 разряда статики при приближении пальца к толкателю кнопки.

Вместо клавишного выключателя KCD-2011 подойдёт MR21, SWA206A, KCD1-101. Вместо микросхемы TL431A подойдёт любая в корпусе ТО-92 из LM431ACZ, AZ431, AN1431T.

Налаживание

Первичную настройку таймера производят без его подключения к сети. Для этого, через резистор 820 Ом на стабилитрон VD5, соблюдая полярность, подают напряжение 15 В постоянного тока. После чего, установив движок R4 в левое по схеме положение, подбором С7 устанавливают частоту генератора 512 Гц.

Затем производят градуировку шкалы переменного резистора, нанося на корпусе таймера цветные метки. Значения частоты генератора для каждого часа выдержек указаны в таблице.

Для каждой метки шкалы сверлом 1,2 мм высверливают небольшое углубление, которое заполняется каплей цветного лака для ногтей. Таким образом, получается долговечная шкала. Затем, отсоединив источник питания постоянного тока, при отключенной нагрузке на таймер подают напряжение сети. Проверяют напряжение на VD5, VD6.

Если при светящемся HL1 напряжение на VD5 меньше 9 В, а на VD6 меньше 4,8 В, то, возможно, были применены или некачественные стабилитроны, или конденсаторы С9, С10 с большим током утечки, или дефектный экземпляр DD1. Если всё нормально, к таймеру можно подключить нагрузку.

Для удобства проверки работоспособности устройства вывод 12 DD1 можно временно подключить к выв. 13, тем самым, подав на него уровень логического 0. Тогда таймер будет отсчитывать не часовые, а минутные интервалы.

Бутов А.Л. РК-2016-03.

Литература:

1. Бирюков С. Генератор-делитель частоты КР512ПС10. – Р2000, № 1, стр. 51, 52.
2. Новаченко И. В., Телец В.А., Редькина Л.И., Краснодубец А.Ю. Микросхемы для бытовой радиоаппаратуры., 1992, стр. 105- 110.
3. Зуев Е., Бутов А. «Вечерний свет». – Р2002, № 5, стр. 33, 34.
4. Иванов А. Реле указателя поворотов на КР512ПС10. – Р1993, № 7, стр. 35.
5. Иванов А. Генератор прямоугольных импульсов инфранизкой частоты на КР512ПС10. – Р1991, № 12, стр. 32.
6. Бирюков С. Применение микросхемы КР512ПС10. – Р2000, № 8, стр. 44.
7. Бутов А. Двуполярный блок питания с таймером. – РК2014, № 10, стр. 13- 15.
8. Бутов А. Универсальное реле времени на полевых транзисторах. – РК2002, № 10, стр. 30 – 32.

cxema.org – Мощный импульсный блок питания 12В 40А

Такое устройство недавно заказали из местного магазина. Устройство предназначено для запитки стенда сразу с 30- ю автомобильными магнитолами. Ясное дело, если прикинуть, то одна магнитола будет потреблять порядка 1 Ампер тока, это просто если она включена, но если запустить на полную громкость, то потребление одной магнитолы будет в районе 7-8 Ампер. 30 магнитол по 1 А это уже 30 Ампер, а при напряжении 12 Вольт мощность блока питания должна быть не менее 350-400 ватт. Поскольку финансы были ограничены, то собрать такое дело с сетевым трансформатором на 400 ватт крайне не выгодно, вот и решил замутить импульсную схему. Одна из самых простых вариантов построена на высоковольтном полумостовом драйвере IR2153, не смотря на простоту сборки, такой блок питания может обеспечить заданную мощность. 

Затраты на компоненты не превосходят 10$, при этом блок получился минимальных размеров.

На входе питания построен сетевой фильтр, предохранитель. Термистор сохраняет полевики от бросков напряжения во время подачи питания. Диодный мост построен на 4-х выпрямителях 1N5408, это 3-х Амперный диод с обратным напряжением 1000 Вольт. Конденсаторы 200В 470мкФ – сняты от компьютерного блока питания. Заменой емкости можно поднять или снизить мощность блока питания в целом. Не смотря на то, что нагружал блок питания почти до максимума, но ключи были полностью холодными за 3 минуты работы. Сами ключи через изоляции укреплены на общий теплоотвод небольших размеров. Отдув осуществляется кулером, который питает отдельный бп на 3 ватта, такой блок был снят из светодиодного светильника. Такое решение обусловлено тем, что в случае запитки кулера от общей шины 12 Вольт, может образоваться фон, а это в свою очередь приводит к искажениям, если к блоку подключена автомагнитола. 
Трансформатор пришлось мотать с нуля.

Сердечник был взят из компьютерного блока питания. Все промышленные обмотки нужно убрать и мотать свою. Сетевая обмотка состоит из 40 витков провода 0,8мм. Вторичная обмотка намотана шиной из 7жил провода 0,8 мм, обмотка состоит из 2х3 витков. На выходе стоит сдвоенный диод шоттки 2х30А, теплоотводом для него служит корпус блока питания, а сам корпус был взят из компового БП.

Ограничительный резистор для запитки микросхемы нужен мощный (2 ватт) в процессе работы он может немножко перегреваться, номинал может отклониться в ту или иную сторону на 10%. 

В итоге получился очень мощный блок питания, который уже неделю питает стенд с автомагнитолами, работает 12 часов в сутки без перерывов. 

С уважением – АКА КАСЬЯН

лучшие простые и сложные схемы и сборки

Автор Акум Эксперт На чтение 9 мин. Просмотров 2k. Опубликовано 09.01.2020

Во многих радиолюбительских конструкциях используются импульсные блоки питания (БП). Они отличаются небольшими размерами при значительной мощности. Такое уменьшение стало возможным благодаря высокой частоте. На таких частотах можно получить на выходе большое напряжение при небольшом количестве витков. Например, чтобы получить напряжение 12 В при токе равном 1 А, требуется намотать всего пять витков. Кроме того, импульсные БП имеют высокий коэффициент полезного действия, так как потери на трансформаторе очень небольшие.

Эти блоки питания имеют и недостатки: они создают высокочастотные помехи и предъявляют высокие требования к нагрузке. Последняя не должна быть больше или меньше той, на которую рассчитан блок питания.

Можно ли сделать импульсный блок питания своими руками?

Иногда покупка готового импульсного блока питания является экономически нецелесообразной. В таком случае, если вы разбираетесь в электронике и умеете паять, можете сами сделать импульсный БП. Он пригодится для питания различного низковольтного электроинструмента, чтобы избежать расходования ограниченного ресурса дорогой аккумуляторной батареи. Можно также сделать зарядное устройство для смартфона, ноутбука или других мобильных гаджетов.

Прежде чем приступить к изготовлению источника питания, нужно знать, где он будет использоваться. В зависимости от области его применения определяется мощность изделия. Мощность должна выбираться с запасом. Считается, что импульсный блок питания имеет самый высокий КПД при нагрузке 60-90%.

Кроме того, требуется выбрать схему источника питания, а также определить, должно ли на выходе быть стабильное напряжение и нужно ли для этого вводить обратную связь. Обратите внимание на его номинальные параметры: напряжение, ток и мощность.

Как работает импульсный блок питания

На вход импульсного блока питания подается переменное напряжение от электрической сети. Оно преобразуется в постоянное с помощью выпрямителя и фильтра. В качестве фильтра используется конденсатор большой емкости. В качестве выпрямителя используется однополупериодная или двухполупериодная схема. Ниже приведены типовые схемы, но в нашем случае мы не берем во внимание то, что на них изображена обмотка трансформатора.

Затем выпрямленное напряжение приходит на высокочастотный преобразователь, который генерирует электрические колебания с частотой в диапазоне от 20 кГц до 50 кГц. После этого напряжение понижается трансформатором до требуемого и снова выпрямляется, сглаживаясь конденсатором.

Такое отфильтрованное и выпрямленное постоянное напряжение используется для питания бытовой техники. Кроме того, с выхода БП идёт цепь обратной связи для регулирования выходного напряжения.

Для управления и стабилизации напряжения на выходе источника питания используется широтно-импульсная модуляция. Как показано на схеме, высокочастотный преобразователь приводится в действие генератором ШИМ и таким образом регулирует напряжение, подаваемое на понижающий трансформатор. Обратная связь является отрицательной, то есть значения напряжения на ШИМ контроллере и на понижающем трансформаторе обратно пропорциональны друг другу. Так, при увеличении выходного напряжения растет также напряжение на контроллере. Благодаря отрицательной связи уменьшается напряжение на понижающем трансформаторе, а значит, и на выходе блока питания.

Схемы импульсных БП

В зависимости от конструкции сетевого выпрямителя выделяют три разновидности схем импульсного блока питания:

• для однополупериодной схемы требуется минимальное количество деталей, она проста в реализации, но имеет один недостаток – высокую пульсацию на выходе;
• конструкция со средней точкой отличается низким уровнем пульсаций. Основной недостаток в том, что необходимо организовывать среднюю точку во входном трансформаторе;
• мостовая схема имеет низкие показатели пульсации и не требует наличия средней точки. Для реализации такой схемы потребуется четыре транзистора.

По конструкции высокочастотного преобразователя импульсные блоки питания делятся на две категории: однотактные и двухтактные. Двухтактные источники питания могут быть спроектированы по следующим схемам: с нулевой точкой (пушпульная), полумостовая и мостовая.

Кроме вышеперечисленных схем преобразователя, существует отдельная разновидность конструкций — это обратноходовые преобразователи. Их основными элементами являются накопительные дроссели. Работа в таких схемах происходит в два этапа. Первый заключается в накоплении энергии, полученной от источника питания, в дросселе. Во время второго этапа запасенная энергия передается во вторичную цепь. На первом шаге ключ замкнут, и напряжение источника питания прикладывается к дросселю (первичной обмотке трансформатора).

В результате ток в первичной цепи возрастает, а вместе с ним и магнитный поток. Ток во вторичной цепи отсутствует, так как диод препятствует его росту. На второй стадии ключ размыкается, и ток, проходящий через первичную обмотку, пропадает. Однако магнитный поток не может мгновенно исчезнуть, и во вторичной цепи индуцируется ЭДС, направленное в обратную сторону. Затем начинает протекать ток, который открывает диод. В результате энергия запасается на конденсаторе и поступает на нагрузку. На первом этапе на нагрузку подается энергия, запасенная конденсатором во время второго этапа. Рассматривая схемы, обратите внимание на точки около обмоток трансформатора — это точки начала обмоток, и для обратноходового преобразователя характерно именно такое подключение элементов.

Как собрать: пошаговая инструкция

Для тех, кто хочет собрать импульсный блок питания своими руками, приведем несколько схем сборки.

Самый простой вариант маломощного импульсного блока питания

Рассмотрим схему импульсного блока питания мощностью до 2 Вт. Выпрямитель и фильтр в нем собраны на резисторе R1 (от 25 до 50 Ом), диоде VD1 и конденсаторе С1 (20,0 мкФ, 400 В). В качестве высокочастотного преобразователя выступает автогенератор, собранный на транзисторе VT1, трансформаторе TR1, частотозадающей цепи резисторе R2 (470 кОм) и конденсаторе С2 (3300 пкФ, 1000 В). Напряжение, снимаемое с выходной обмотки трансформатора, выпрямляется диодом VD2 и сглаживается электролитическим конденсатором С3 (47 пФ, 50 В).

В качестве сердечника для трансформатора подойдет любой от нерабочего трансформатора, использовавшегося в зарядке мобильного телефона или в другом маломощном источнике питания. Намотка происходит в следующем порядке:

• сначала мотаем 200 витков первичной обмотки медным проводом сечением 0,08-0,1 мм;
• изолируем первичную обмотку и мотаем 5 витков базовой обмотки тем же проводом;
• производим намотку вторичной обмотки. Диаметр провода — 0,4 мм. Количество витков зависит от того, какое напряжение нужно получить на выходе из расчета один виток на один вольт.

Мнение эксперта

Алексей Бартош

Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.

Внимание! Между половинками магнитного сердечника должен присутствовать небольшой немагнитный зазор. Обычно он уже есть на сердечниках, взятых с трансформаторов зарядных устройств смартфонов. Если его нет, положите слой бумаги между половинками сердечника.

Готовый трансформатор стягиваем изолентой или скотчем.

Однотактный, обратноходовый импульсный блок питания

Рассмотрим однотактный блок питания, сделанный по автогенераторной схеме с самовозбуждением. Напряжение на выходе — 16 В, мощность устройства — 15 Вт.

На входе устройства переменное напряжение электрической сети выпрямляется при помощи диодного моста, собранного на диодах D1-D4 (можно использовать любые диоды, рассчитанные на напряжение 400 В и ток 0,5 А, например, N4007). За сглаживание пульсаций отвечает конденсатор С1 (20 мкФ, 400 В). Для предотвращения броска тока при включении служит резистор R1 (25-50 Ом).

Начальное смещение на базе транзистора Т1 (можно использовать 13003 или 13005) устанавливается резистором R2 (470 кОм) и диодом D6 (N4007). Чтобы сгладить скачки напряжения, возникающие при закрытии Т1, в схему включены такие элементы, как: конденсатор С2 (3300 пФ 1000 В), диод D5 (N4007) и резистор R3 (30 кОм 1 Вт либо можно использовать два резистора по 15 кОм).

Импульсы положительной обратной связи, необходимые для поддержания режима автоколебаний, через резистор R4(150 Ом) и конденсатор С3(47 пФ, 50 В) подаются на базу Т1. Цепочка состоящая из Т2, R5 (1,5 кОм), Д9 (стабилитрон КС515), нужна для стабилизации напряжения.

Высокочастотный преобразователь собран по обратноходовой схеме. Когда Т1 открыт, энергия накапливается на трансформаторе, при этом диод D7 (КД213 использовать совместно с радиатором площадью 10 см2) находится в закрытом состоянии. После закрытия транзистора Т1 происходит отдача запасенной магнитной энергии, диод D7 открывается, во вторичной цепи появляется ток, конденсатор С6 (100,0 мкФ, 25 В) заряжается. Конденсаторы С4 (2200 пФ) и С5 (0,1 мкФ) нужны для уменьшения помех.

Стабилизация выходного напряжения происходит по схеме, описанной далее. При включении прибора в сеть запускается генератор. На вторичной обмотке появляется напряжение. Конденсатор С6 (100,0 мкФ, 25 В) заряжается. Когда напряжение на нем превысит 16,3 В открывается стабилитрон D9 (КС515). Транзистор Т2 (КТ603) открывается и закорачивает эмиттерный переход Т1. Транзистор Т1 закрывается, генератор перестает работать, и конденсатор С6 начинает разряжаться. Когда напряжение на С6 становится меньше 16,3 вольт, стабилитрон D9 закрывается и закрывает Т2. Благодаря этому Т1 открывается и работа генератора возобновляется.

Первичная обмотка w1 трансформатора намотана проводом 0,25 мм и имеет 179 витков. В базовой обмотке w2 присутствуют два витка, намотанных тем же проводом. Вторичная обмотка w2 состоит из 14 витков провода 0,6-0,7 мм.

Лампочки можно взять любые маломощные, рассчитанные на напряжение от 24 до 36 В и ток от 100 до 200 мА.

Мощный импульсный источник питания

Рассмотрим импульсный БП с выходной мощностью 300 Вт.

Генератором в данной конструкции является интегральная микросхема TL494. Управляющие сигналы с выхода этой ИС подаются поочередно на МОП (MOSFET) транзисторы VT1 и VT2 (IRFZ34). Импульсы с этих транзисторов через трансформатор, формирователь импульсов приходят на мощные транзисторы VT3 и VT4 (IRFP460). Преобразователь сделан на мощных транзисторах VT3 и VT4 по полумостовой схеме.

Все четыре обмотки трансформатора TR1 намотаны проводом 0,5 мм и содержат по 50 витков. В трансформаторе TR2 первая обмотка состоит из 110 витков провода диаметром 0,8 мм. Количество витков обмотки номер два зависит от желаемого напряжения на выходе, из расчета один виток на два вольта. Обмотка три наматывается 12 витками провода диаметром 0,8 мм.

Проверка конструкции

Перед первым включением БП нужно проверить. В первую очередь проверяется монтаж, например, могли остаться следы от пайки, несмытый флюс. Какой-либо компонент, установленный на плате, может оказаться неисправным.

Если с монтажом все в порядке, можно приступать ко второй стадии проверки с помощью лампочки. В качестве лампочки можно использовать любую лампу накаливания. Для этого подключаем изготовленный нами источник питания последовательно с лампочкой, как показано на рисунке ниже.

Если лампочка не светится, значит, в цепи БП есть обрыв. Нужно проверить дорожки платы, дроссель, диодный мост.

Лампочка постоянно горит. В блоке питания короткое замыкание. Причина может быть в пробое конденсаторов, транзисторов. Нужно также проверить дорожки печатной платы, выходные цепи трансформатора.

Если лампочка вспыхнула и погасла, значит, БП исправен, конденсаторы зарядились.

МОЩНЫЙ ИМПУЛЬСНЫЙ СЕТЕВОЙ ДВУХПОЛЯРНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ

Всем привет! После сборки усилителя на ТДА7294, сделал еще и инвертор, чтобы можно было питать от 12 В, то есть автомобильный вариант. После того как все сделал в плане УНЧ, был поставлен вопрос: чем теперь его питать? Даже для тех же тестов, или чтобы просто послушать? Думал обойдется все АТХ БП, но при попытке «навалить», БП надежно уходит в защиту, а переделывать как-то не очень хочется… И тут осенила мысль сделать свой, без всяких «прибамбасов» БП (кроме защиты разумеется). Начал с поиска схем, присматривался к относительно не сложным для меня схем. В итоге остановился на этой:

Схема ИБП для УМЗЧ

Нагрузку держит отлично, но замена некоторых деталей на более мощные позволит выжать из неё 400 Вт и более. Микросхема IR2153 – самотактируемый драйвер, который разрабатывался специально для работы в балластах энергосберегающих ламп. Она имеет очень малое потребление тока и может питаться через ограничительный резистор.

Сборка устройства

Начнем с травления платы (травление, зачистка, сверление). Архив с ПП скачайте тут.

Сначала прикупил некоторые отсутствующие детали (транзисторы, ирка, и мощные резисторы).

Кстати, сетевой фильтр полностью снял с БП от проигрывателя дисков:

Далее внимательно распаиваем детали на плате согласно схеме и ПП.

Теперь самое интересное в ИИП – трансформатор, хотя ничего сложного тут нету, просто надо понять, как его правильно мотать, и всего то. Для начала нужно знать, чего и сколько наматывать, для этого есть множество программ, однако самая распространённая и пользующаяся популярностью у радиолюбителей это – ExcellentIT. В ней мы и будем рассчитывать наш трансформатор.

Как видим, получилось у нас 49 витков первичная обмотка, и две обмотки по 6 витков (вторичная). Будем мотать!

Изготовление трансформатора

Так как у нас кольцо, скорее всего грани его будут под углом 90 градусов, и если провод мотать прямо на кольцо, возможно повреждение лаковой изоляции, и как следствие межвитковое КЗ и тому подобное. Дабы исключить этот момент, грани можно аккуратно спилить напильником, или же обмотать Х/Б изолентой. После этого можно мотать первичку.

После того как намотали, еще раз заматываем изолентой кольцо с первичной обмоткой.

Затем сверху мотаем вторичную обмотку, правда тут чуть сложней.

Как видно в программе, вторичная обмотка имеет 6+6 витков, и 6 жил. То есть, нам нужно намотать две обмотки по 6 витков 6 жилами провода 0,63 (можно выбрать, предварительно написав в поле с желаемым диаметром провода). Или еще проще, нужно намотать 1 обмотку, 6 витков 6 жилами, а потом еще раз такую же. Что бы сделать этот процесс проще, можно, и даже нужно мотать в две шины (шина-6 жил одной обмотки), так мы избегаем перекоса по напряжению (хотя он может быть, но маленький, и часто не критичный).

По желанию, вторичную обмотку можно изолировать, но не обязательно. Теперь после этого припаиваем трансформатор первичной обмоткой к плате, вторичную к выпрямителю, а выпрямитель у меня использован однополярный со средней точкой.

Расход меди конечно больше, но меньше потерей (соответственно меньше нагрева), и можно использовать всего одну диодную сборку с БП АТХ отслуживший свой срок, или просто нерабочий. Первое включение обязательно проводим с включённой в разрыв питания от сети лампочкой, в моем случае просто вытащил предохранитель, и в его гнездо отлично вставляется вилка от лампы.

Если лампа вспыхнула и погасла, это нормально, так как зарядился сетевой конденсатор, но у меня данного явления не было, либо из-за термистора, или из-за того, что я временно поставил конденсатор всего на 82 мкФ, а может все месте обеспечивает плавный пуск. В итоге если никаких неполадок нету, можно включать в сеть ИИП. У меня при нагрузке 5-10 А, ниже 12 В не просаживалось, то что нужно для питания авто усилителей!

Примечания и советы

1. Если мощность всего около 200 Вт, то резистор, задающий порог защиты R10, должен быть 0,33 Ом 5 Вт. Если он будет в обрыве, или сгорит, сгорят все транзисторы, а также микросхема.
2. Сетевой конденсатор выбирается из расчета: 1-1,5 мкФ на 1 Вт мощности блока.
3. В данной схеме частота преобразования примерно 63 кГц, и в ходе эксплуатации, наверное, лучше для кольца марки 2000НМ, частоту уменьшить до 40-50 кГц, так как предельная частота, на которой кольцо работает без нагрева – 70-75 кГц. Не стоит гнаться за большой частотой, для данной схемы, и кольца марки 2000НМ, будет оптимально 40-50 кГц. Слишком большая частота приведет к коммутационным потерям на транзисторах и значительных потерях на трансформаторе, что вызовет его значительный нагрев.
4. Если у вас на холостом ходу при правильной сборке греется трансформатор и ключи, попробуйте снизить емкость конденсатора снаббера С10 с 1 нФ до 100-220 пкФ. Ключи нужно изолировать от радиатора. Вместо R1 можно использовать термистор с БП АТХ.

Вот конечные фото проекта блока питания:

​

Всем удачи! Специально для Радиосхем – с вами был Alex Sky.

   Форум по ИБП

   Обсудить статью МОЩНЫЙ ИМПУЛЬСНЫЙ СЕТЕВОЙ ДВУХПОЛЯРНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ

Мощный импульсный блок питания на 12 В своими руками – Sam-Sdelay.RU – Сделай сам!

Доброго времени суток дорогие друзья, в этой статье хочу поделиться с вами своим опытом по созданию импульсных источников питания. Речь пойдет о том как собрать своими руками импульсный источник питания на микросхеме IR2153.
Микросхема IR2153 представляет собой высоковольтный драйвер затвора, на ней строят много различных схем, блоки питания, зарядные устройства и т. д. Напряжение питания варьируется от 10 до 20 вольт, рабочий ток 5 мА и рабочую температуру до 125 градусов Цельсия.
Начинающие радиолюбители побаиваются собрать свой первый импульсный блок питания, очень часто прибегают к трансформаторным блокам. Я в свое время тоже опасался, но все таки собрался и решил попробовать, тем более что деталей было достаточно для его сборки. Теперь поговорим не много о схеме. Это стандартный полумостовой источник питания с IR2153 на борту.

Детали
Диодный мост на входе 1n4007 или готовая диодная сборка рассчитанная на ток не менее 1 А и обратным напряжением 1000 В.
Резистор R1 не менее двух ватт можно и 5 Ватт 24 кОм, резистор R2 R3 R4 мощностью 0,25 Ватт.
Конденсатор электролитический по высокой стороне 400 вольт 47 мкф.
Выходной 35 вольт 470 – 1000 мкФ. Конденсаторы фильтра пленочные рассчитанные на напряжение не менее 250 В 0,1 – 0,33 мкФ. Конденсатор С5 – 1 нФ. Керамический, конденсатор С6 керамический 220 нФ, С7 пленочный 220 нФ 400 В. Транзистор VT1 VT2 N IRF840, трансформатор от старого блока питания компьютера, диодный мост на выходе полноценный из четырех ультрабыстрых диодах HER308 либо другие аналогичные.
В архиве можно скачать схему и плату:

arhiv-winrar.zip
[100,06 Kb] (cкачиваний: 481)

Печатная плата изготовлена на куске фольгированного одностороннего стеклотекстолита методом ЛУТ. Для удобства подключения питания и подключения выходного напряжения на плате стоят винтовые клемники.


Схема импульсного блока питания на 12 В
Преимущество этой схемы в том, что эта схема очень популярная в своем роде и ее повторяют многие радиолюбители в качестве своего первого импульсного источника питания и КПД а разы больше не говоря уже и размерах. Схема питается от сетевого напряжения 220 вольт по входу стоит фильтр который состоит из дросселя и двух пленочных конденсаторов рассчитанных на напряжение не менее 250 – 300 Вольт емкостью от 0,1 до 0,33 мкФ их можно взять из компьютерного блока питания.

В моем случае фильтра нет, но поставить желательно. Далее напряжение поступает на диодный мост рассчитанный на обратное напряжение не менее 400 Вольт и током не менее 1 Ампера. Можно и поставить готовую диодную сборку. Дальше по схеме стоит сглаживающий конденсатор с рабочим напряжением 400 В, поскольку амплитудное значение сетевого напряжение составляет в районе 300 В. Емкость данного конденсатора подбирается следующим образом, 1 мкФ на 1 Ватт мощности, так как я не собираюсь выкачивать из этого блока большие токи, то в моем случае стоит конденсатор на 47 мкФ, хотя из такой схемы можно и выкачивать сотни ватт. Питание микросхемы берется с переменки, здесь организован источник питания резистор R1 который обеспечивает гашение тока, желательно ставить помощнее не менее двух ватт так как осуществляется его нагрев, затем напряжение выпрямляется всего одним диодом и поступает на сглаживающий конденсатор а затем на микросхему. 1 вывод микросхемы плюс питания и 4 вывод это минус питания.

Можно и собрать отдельный источник питания для нее и подать согласно полярности 15 В. В нашем случае микросхема работает на частоте 47 – 48 кГц для такой частоты организована RC цепочка состоящая из резистора R2 15 ком и пленочного или керамического конденсатора на 1 нФ. При таком раскладе деталей микросхема будет работать правильно и вырабатывать прямоугольные импульсы на своих выходах которые поступают на затворы мощных полевых ключей через резисторы R3 R4 номиналы их могут отклоняться в пределах от 10 до 40 Ом. Транзисторы необходимо ставить N канальные, в моем случае стоят IRF840 с рабочим напряжением сток исток 500 В и максимальным током стока при температуре 25 градусов 8 А и максимальной рассеиваемой мощностью 125 Ватт. Далее по схеме стоит импульсный трансформатор, после него идет полноценный выпрямитель из четырех диодов марки HER308, обычные диоды тут не подойдут так как они не смогут работать на высоких частотах, поэтому ставим ультрабыстрые диоды и после моста напряжение уже поступает на выходной конденсатор 35 Вольт 1000 мкФ, можно и 470 мкФ особо больших емкостей в импульсных блоках питания не требуется.

Вернемся к трансформатору, его можно найти на платах компьютерных блоков питания, определить тут его не сложно на фото видно самый большой вот он то нам и нужен. Чтобы перемотать такой трансформатор необходимо прослабить клей, которым склеены половинки феррита, для этого берем паяльник или паяльный фен и потихоньку прогреваем трансформатор, можно опустить в кипяток на несколько минут и аккуратно разъединяем половинки сердечника. Сматываем все базовые обмотки, наматывать будем свои. Из расчета того что мне на выходе нужно получить напряжение в районе 12-14 Вольт, первичная обмотка трансформатора содержит 47 витков проводом 0,6 мм в две жилы, делаем изоляцию между намоткой обычным скотчем, вторичная обмотка содержит 4 витка того же провода в 7 жил. ВАЖНО производить намотку в одну сторону, каждый слой изолировать скотчем, отмечая начало и конец обмоток иначе ни чего работать не будет, а если и будет тогда блок не сможет отдать всю мощность.
Проверка блока
Ну а теперь давайте протестируем наш блок питания так как мой вариант полностью исправен то я сразу подключаю в сеть без страховочной лампы.
Проверим выходное напряжение как видим оно в районе 12 – 13 В не много гуляет от перепадов напряжения в сети.

В качестве нагрузки автомобильная лампа на 12 В мощностью 50 Ватт ток соответственно протекает 4 А. Если такой блок дополнить регулировкой тока и напряжения, поставить входной электролит большей емкости, то можно смело собирать зарядное устройство для авто и лабораторный блок питания.

Перед запуском блока питания необходимо проверить весь монтаж и включаем в сеть через страховочную лампу накаливания 100 Ватт, если Лампа горит в полный накал значит ищите ошибки при монтаже сопли не смытый флюс либо не исправен какой то компонент и т д. При правильной сборке лампа должна слегка вспыхнуть и погаснуть, это нам говорит, что Конденсатор по входу зарядился и ошибок в монтаже нет. Поэтому перед установкой компонентов на плату их необходимо проверять даже если они новые. Еще один не мало важный момент после запуска напряжение на микросхеме между 1 и 4 выводом должно быть не менее 15 В. Если это не так подбирать нужно номинал резистора R2.

Смотрите видео

Источник

Импульсный источник питания

12v 10a 120w с сертификатами Ce Rosh Цепь блока питания

Описание продукта

Импульсный источник питания 12v 10a 120w с цепью источника питания ROSH

Особенности

Особенности

. Высокая эффективность и хорошая цена

2. Встроенный фильтр электромагнитных помех

Испытание на выгрузку при полной нагрузке 3.100%

4.Низкая пульсация и шум на выходе
5.Защита: от перегрузки / перенапряжения / короткого замыкания

6. ГАРАНТИЙНЫЙ СРОК ГОДНОСТИ!

Спецификация

Модель	S-120-5	S-120-12	S-120-15	S-120-24
Выход постоянного тока напряжение	5 В	12 В	15 В	24 В
Допуск выходного напряжения	± 2%	± 1%	± 1%	± 1%
Номинальный выходной ток	24A	10A	8A	5A
Выходной ток яркости	0-24A	0-10A	0-8A	0-5A
Пульсации и шум	50mVp-p	100mVp-p	100mVp-p	100mVp-p
Стабильность на входе	± 0.5%	± 0,5%	± 0,3%	± 0,2%
Стабильность нагрузки	± 1%	± 0,5%	± 0,3%	± 0,2%	± 0,2%
Выходная мощность постоянного тока	120 Вт	120 Вт	120 Вт	120 Вт
КПД	79%	84%	85%	85%
Диапазон регулировки выходного напряжения	± 10%	± 10 %	± 10%	± 10%
Диапазон входного напряжения переменного тока	85 ~ 132 В переменного тока / 170 ~ 265 В переменного тока / 47 ~ 63 В переменного тока, 120 ~ 370 В постоянного тока
Входной ток	0.6А / 115В 0,35А / 230В
Импульсный ток переменного тока	Ток холодного пуска 15А / 115В 30А / 230В
Ток утечки	<0,75 мА / 240В переменного тока
Защита от перегрузки	105% ~ 150% Тип, ИМПУЛЬСНОЕ ОТКЛЮЧЕНИЕ ИСПРАВЛЕНИЯ, Сброс, автоматическое восстановление
Защита от перенапряжения	115% ~ 135% номинальная выходная мощность
Температурный коэффициент	± 0,03% ° C (0 ~ 50 ° C)
Время задержки нарастания настройки	800 мс, 50 ​​мс, 20 мс / 115 В переменного тока, 300 мс, 50 ​​мс, 80 мс / 230 В переменного тока
Вибрация	10 ~ 500 Гц, 2 Г 10 мин./ 1 цикл, период в течение 60 минут, каждая ось
Выдерживаемое напряжение	I / PO / P: 2,5 кВА I / P-FG: 2 кВАС O / P-FG: 0,5 кВА 900 900 900 900 900 900 900 Сопротивление изоляции				I / PO / PI / P-FG O / P-FG: 500 В постоянного тока / 100 МОм
Рабочая температура и влажность	-10 ° C ~ + 60 ° C, 20% ~ 90% относительной влажности
Температура хранения и влажность	-20 ° C ~ + 85 ° C, 10% ~ 95RH
Габаритные размеры	199 * 98 * 38 мм / 30 шт. В упаковке
Вес	0.62 кг
Стандарты безопасности	Описание относится к UL1012, EN60950-1, EN61347-1, EN-61347-2, утверждено
Стандарты ЭМС	EN55015, EN55022, EN55024, EN61000-2, EN61000-3, Утверждено EN61547

Наши услуги

Мы являемся единственным поставщиком в Alibaba, который может предоставить ГАРАНТИЙНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ , пожалуйста, не проверяйте его наш Али веб: http: // wodecn.ru.alibaba.com/ и свяжитесь с нами по TradeManager или Skype для получения более подробной информации ( , наш идентификатор TM – wodecn, а Skype ID – wode.smps ).

.

12V / 10A Импульсный источник питания

Это принципиальная схема импульсного источника питания 12В / 10А. Схема, показанная на схеме, обеспечивает 12 вольт, максимум 10 ампер, используя дискретный транзисторный регулятор с операционным усилителем, выполняющим функцию компаратора в цепи обратной связи. Источник питания был построен в 1984 году и имеет переменную частоту, в отличие от контроллеров широтно-импульсного модулятора (ШИМ), используемых сегодня. Трансформатор, использованный в этой схеме, был предназначен для домашней электрической сети 110–120 В переменного тока. Вам следует заменить трансформатор, который имеет первичное напряжение 220 В, если в вашей домашней электроустановке используется напряжение 220 В переменного тока.

В этом устройстве нет регулируемого ограничителя тока, хотя R1, R2, R3, Q2, R8, R9, C5 и Q4 устанавливают ограничение тока примерно на 10 ампер. Как вы можете видеть, конструкция очень похожа на линейный источник питания, за исключением того, что были добавлены L1 и D1, а U1 работает в режиме переключения в качестве компаратора с небольшим гистерезисом. Частота переключения этого устройства зависит от выходного тока, потребляемого нагрузкой. Это нежелательная особенность, поэтому регуляторы ШИМ используются сегодня.При использовании ШИМ-регулятора частота переключения постоянна и будет создавать пики только на известных дискретных частотах, а не пики на всех частотах. Блок пассивных транзисторов, соединенный с Дарлингтоном, на схеме установлен дважды (параллельно) для надежности. R4 – внутренний триммер, который может устанавливать выходное напряжение в диапазоне от 5 до 15 вольт.

Источник цепи

: http://michaelgellis.tripod.com/power4.html

Конструкция этого 12V / 10A импульсного источника питания, который уже проверен автором:

Источник питания – это электронное устройство, которое подает электрическую энергию на электрическую нагрузку.Основная функция источника питания заключается в преобразовании одной формы электрической энергии в другую, и в результате источники питания иногда называют преобразователями электрической энергии. Некоторые источники питания являются дискретными, автономными устройствами, тогда как другие встроены в более крупные устройства вместе со своими нагрузками. Примеры последних включают источники питания, которые можно найти в настольных компьютерах и устройствах бытовой электроники.

.

Как спроектировать схему питания 5V 2A SMPS

Блок питания (PSU) является важной частью любого электронного дизайна изделия. Для большинства бытовых электронных устройств, таких как мобильные зарядные устройства, динамики Bluetooth, блоки питания, интеллектуальные часы и т. Д., Требуется схема источника питания, которая может преобразовывать напряжение питания переменного тока в 5 В постоянного тока для их работы. В этом проекте мы построим аналогичную схему питания переменного тока в постоянный с номинальной мощностью 10 Вт. То есть наша схема преобразует сеть переменного тока 220В в 5В и обеспечивает максимальный выходной ток до 2А.Эта номинальная мощность должна быть достаточной для питания большинства электронных устройств, работающих на 5В. Также 5V 2A SMPS схема довольно популярна в электронике, так как есть много микроконтроллеров, которые работают на 5V.

Идея проекта состоит в том, чтобы сделать сборку как можно более простой, поэтому мы спроектируем полную схему на точечной плате (монтажной плате), а также создадим наш собственный трансформатор, чтобы любой мог воспроизвести эту конструкцию или создать аналогичные. Возбужденное право! Итак, начнем.Ранее мы также создали SMPS-схему 12 В 15 Вт с использованием печатной платы, чтобы те, кто интересуется проектированием печатной платы для проекта блока питания (блока питания), тоже могли это проверить.

Схема

5V 2A SMPS – Технические характеристики

Различные типы блоков питания ведут себя по-разному в разных средах. Кроме того, SMPS работает в определенных границах ввода-вывода. Надлежащий анализ спецификации необходимо выполнить, прежде чем идти вперед с фактическим дизайном.

Входные данные:

Это будет SMPS в домене преобразования переменного тока в постоянный. Следовательно, вход будет AC. Для значения входного напряжения рекомендуется использовать универсальный входной номинал для SMPS. Таким образом, переменное напряжение будет 85-265 В переменного тока с номинальной частотой 50 Гц. Таким образом, SMPS может использоваться в любой стране независимо от значения сетевого напряжения переменного тока.

Выходная характеристика:

Выходное напряжение выбрано как 5 В с 2А номинального тока.Таким образом, это будет , мощность 10 Вт, . Поскольку этот SMPS будет обеспечивать постоянное напряжение независимо от тока нагрузки, он будет работать в режиме CV (постоянное напряжение). Это выходное напряжение 5 В должно быть постоянным и устойчивым даже при самом низком входном напряжении во время максимальной нагрузки (2 А) на выходе.

Очень желательно, чтобы хороший источник питания имел пульсирующее напряжение менее 30 мВ pk-pk . Целевое пульсирующее напряжение для этого SMPS составляет менее 30 мВ пик-пик пульсации.Поскольку этот SMPS будет встроен в Veroboard с использованием переключающего трансформатора ручной работы , мы можем ожидать немного более высокие значения пульсации. Этой проблемы можно избежать, используя печатную плату.

Защитные функции:

Существуют различные защитные схемы, которые могут использоваться в SMPS для безопасной и надежной работы. Схема защиты защищает SMPS, а также соответствующую нагрузку. В зависимости от типа, цепь защиты может быть подключена через вход или выход.

Для этого SMPS будет использоваться защита от перенапряжения с максимальным рабочим напряжением на входе 275 В переменного тока. Кроме того, для решения проблем с электромагнитными помехами для устранения сгенерированных электромагнитных помех будет использоваться фильтр синфазного режима . На стороне выхода мы будем включать защиты от короткого замыкания , защиты от перенапряжения и защиты от перегрузки по току .

Выбор IC управления питанием

Для каждой цепи SMPS требуется ИС управления питанием, также известная как коммутационная ИС или ИС SMPS или более сухая ИС.Давайте подведем итоги проектирования, чтобы выбрать идеальную ИС управления питанием, которая будет подходить для нашего дизайна. Наши требования к дизайну

1. 10 Вт мощности. 5В 2А при полной нагрузке.
2. Универсальный входной рейтинг. 85-265 В переменного тока при 50 Гц
3. Защита от перенапряжения на входе. Максимальное входное напряжение 275 В переменного тока.
4. Защита от короткого замыкания на выходе, перенапряжения и перегрузки по току.
5. Операции с постоянным напряжением.

Из вышеперечисленных требований есть широкий выбор микросхем на выбор, но для этого проекта мы выбрали Power интеграции .Интеграция питания – это полупроводниковая компания, имеющая широкий спектр ИС драйверов питания в различных диапазонах выходной мощности. Исходя из требований и доступности, мы решили использовать TNY268PN из крошечных семейств коммутаторов II . Ранее мы использовали эту микросхему для построения цепи 12 В SMPS на печатной плате.

На изображении выше показана максимальная мощность 15 Вт. Тем не менее, мы сделаем SMPS в открытом кадре и для универсального входного рейтинга.В таком сегменте TNY268PN может обеспечить мощность 15 Вт. Давайте посмотрим на схему контактов.

Проектирование 5-вольтовой 2-амперной цепи SMPS

Лучший способ построить 5V 2A SMPS Schematic – это использовать программное обеспечение PI для интеграции с экспертами. Загрузите программное обеспечение PI expert и используйте версию 8.6. Это отличное программное обеспечение для проектирования блока питания. Схема, показанная ниже, построена с использованием программного обеспечения PI Integration Power Power. Если вы новичок в этом программном обеспечении, вы можете обратиться к разделу дизайна этой схемы 12 В SMPS, чтобы понять, как использовать программное обеспечение.

Прежде чем приступить непосредственно к созданию прототипа, давайте рассмотрим принципиальную схему 5v 2A SMPS и ее работу.

Схема имеет следующие секции-

1. Защита от перенапряжения на входе и SMPS
2. AC-DC преобразование
3. PI фильтр
4. Схема драйвера или схема переключения
5. Защита от понижения напряжения.
6. Схема зажима.
7. Магнитика и гальваническая развязка.
8. EMI фильтр
9. Вторичный выпрямитель и демпферная цепь
10. Секция фильтра
11. Раздел обратной связи.

Защита от скачков напряжения на входе и SMPS :

Этот раздел состоит из двух компонентов, F1 и RV1. F1 – плавкий плавкий предохранитель на 1 В 250 В переменного тока, а RV1 – MOV на 7 мм 275 В (, Металлооксидный варистор ). Во время перенапряжения высокого напряжения (более 275 В переменного тока) MOV замерзает и перегорает входной предохранитель. Тем не менее, благодаря функции замедленного срабатывания, предохранитель выдерживает пусковой ток через SMPS.

AC-DC преобразование :

Этот раздел регулируется диодным мостом. Эти четыре диода (внутри DB107) составляют полный мостовой выпрямитель. Диоды 1N4006, но стандарт 1N4007 отлично справится с этой задачей. В этом проекте эти четыре диода заменены полным мостовым выпрямителем DB107.

PI фильтр :

Разные штаты имеют разные стандарты подавления электромагнитных помех. Эта конструкция соответствует стандарту EN61000-Class 3 стандарта , а PI-фильтр сконструирован таким образом, чтобы уменьшить подавление электромагнитных помех в синфазном режиме .Этот раздел создан с использованием C1, C2 и L1. C1 и C2 – конденсаторы 400 В 18 мкФ. Это нечетное значение, поэтому для этого приложения выбрано 22 мкФ 400 В. L1 – это синфазный дроссель, который принимает дифференциальный сигнал EMI для отмены обоих.

Схема привода или схема переключения :

Это сердце SMPS. Первичная сторона трансформатора управляется цепью переключения TNY268PN. Частота переключения составляет 120-132 кГц. Благодаря высокой частоте коммутации можно использовать трансформаторы меньшего размера.Коммутационная схема состоит из двух компонентов: U1 и C3. U1 является основным драйвером IC TNY268PN. C3 – это байпасный конденсатор , который необходим для работы нашего драйвера IC.

Защита от понижения напряжения :

Защита от понижения напряжения обеспечивается чувствительными резисторами R1 и R2. Он используется, когда SMPS переходит в режим автоматического перезапуска и определяет напряжение в сети. Значения R1 и R2 генерируются с помощью инструмента PI Expert .Два резистора в серии – это мера безопасности и хорошая практика, чтобы избежать проблем с отказом резистора. Таким образом, вместо 2М в серии используются два резистора 1М.

Схема зажима :

D1 и D2 – схема зажима. D1 – это TVS-диод , а D2 – – сверхбыстрый восстановительный диод . Трансформатор действует как огромный индуктор через силовой драйвер IC TNY268PN. Поэтому во время цикла выключения трансформатор создает высокие скачки напряжения из-за индуктивности рассеяния трансформатора.Эти высокочастотные скачки напряжения подавляются диодным зажимом на трансформаторе. UF4007 выбран из-за сверхбыстрого восстановления, а P6KE200A выбран для работы TVS. Согласно конструкции, целевое напряжение зажима (VCLAMP) составляет 200 В. Поэтому P6KE200A выбран, а для проблем, связанных со сверхбыстрой блокировкой, UF4007 выбран как D2.

Магниты и гальваническая развязка :

Трансформатор представляет собой ферромагнитный трансформатор, и он не только преобразует переменный ток высокого напряжения в переменный ток низкого напряжения, но также обеспечивает гальваническую развязку.

EMI фильтр :

EMI фильтрация осуществляется конденсатором C4. Это повышает помехоустойчивость схемы, чтобы уменьшить высокие электромагнитные помехи. Это конденсатор Y-класса с номинальным напряжением 2 кВ.

Вторичная цепь выпрямителя и демпфера :

Выходной сигнал трансформатора выпрямляется и преобразуется в постоянный ток с использованием D6, выпрямительного диода Шоттки . Схема демпфирования на D6 обеспечивает подавление переходного напряжения во время операций переключения.Схема демпфирования состоит из одного резистора и одного конденсатора, R3 и C5.

Секция фильтра :

Секция фильтра состоит из конденсатора фильтра C6. Это конденсатор с низким ESR для лучшего подавления пульсаций. Кроме того, LC-фильтр, использующий L2 и C7, обеспечивает лучшее подавление пульсаций на выходе.

Раздел обратной связи :

Выходное напряжение измеряется U3 TL431 и R6 и R7. После обнаружения линии U2 оптрон управляется и гальванически развязывает участок измерения вторичной обратной связи с контроллером первичной стороны.Оптопара имеет транзистор и светодиод внутри. Управляя светодиодом, транзистор управляется. Поскольку связь осуществляется оптически, она не имеет прямого электрического соединения, поэтому также удовлетворяет гальванической развязке в цепи обратной связи.

Теперь, так как светодиод непосредственно управляет транзистором, обеспечивая достаточное смещение на светодиоде оптопары, можно управлять транзистором оптопары , более конкретно схемой возбуждения. Эта система управления используется TL431.Шунтирующий регулятор. Поскольку шунтирующий регулятор имеет резисторный делитель через опорный вывод, он может управлять светодиодом оптопары, который подключен к нему. Контактная обратная связь имеет опорное напряжение 2.5V . Следовательно, TL431 может быть активен, только если напряжение на делителе достаточно. В нашем случае делитель напряжения установлен на значение 5 В. Поэтому, когда выход достигает 5 В, TL431 получает 2,5 В через опорный вывод и, таким образом, активирует светодиод оптопары, который управляет транзистором оптопары и косвенно контролирует TNY268PN.Если напряжение на выходе недостаточно, цикл переключения немедленно приостанавливается.

Сначала TNY268PN активирует первый цикл переключения, а затем определяет его вывод EN. Если все в порядке, он продолжит переключение, если нет, через некоторое время попробует еще раз. Этот цикл продолжается до тех пор, пока все не станет нормальным, что предотвратит проблемы с коротким замыканием или перенапряжением. Вот почему она называется с топологией обратного хода , поскольку выходное напряжение возвращается в драйвер для определения связанных операций.Кроме того, пробный цикл называется режимом сбоя режима сбоя.

D3 – это диод Шоттки . Этот диод преобразует высокочастотный выход переменного тока в постоянный. 3А 60В Диод Шоттки выбран для надежной работы. R4 и R5 выбираются и рассчитываются экспертом PI. Он создает делитель напряжения и передает ток на светодиод оптрона от TL431.

R6 и R7 – простой делитель напряжения, рассчитанный по формуле TL431 REF Voltage = (Vout x R7) / R6 + R7 .Опорное напряжение 2.5V и Vout является 12V. Выбрав значение R6 23,7 тыс., R7 стал примерно 9,09 тыс.

Построение переключающего трансформатора для нашей цепи SMPS

Обычно для цепи SMPS требуется переключающий трансформатор, эти трансформаторы могут быть приобретены у производителей трансформаторов в соответствии с вашими проектными требованиями. Но проблема здесь в том, что если вы изучаете материал по созданию прототипа, вы не можете найти точный трансформатор с полок для вашего дизайна.Итак, мы узнаем, как построить коммутационный трансформатор на основе требований к конструкции, данных нашим программным обеспечением PI Expert.

Давайте посмотрим на сгенерированную схему построения трансформатора.

Как показано на рисунке выше, нам нужно выполнить 103 витка одного провода 32 AWG на первичной стороне и 5 витков двух проводов 25 AWG на вторичной стороне.

На приведенном выше изображении начальная точка обмоток и направление обмотки описаны в виде механической схемы.Чтобы сделать этот трансформатор, необходимы следующие вещи –

1. EE19 сердечник, NC-2H или эквивалентная спецификация с зазором для ALG 79 нГн / T ²
2. Бобина с 5 контактами на первичной и вторичной стороне.
3. Барьерная лента толщиной 1 мил. Требуется лента шириной 9 мм.
4. 32 AWG эмалированная медная проволока с паяным покрытием.
5. 25AWG эмалированная медная проволока с паяным покрытием.
6. LCR метр.

EE19 ядро ​​ с NC-2H с зазором сердечника 79nH / T2 требуется; как правило, это доступно в парах.Бобина является общей с 4 первичными и 5 вторичными булавками. Однако здесь используется шпулька с 5 штифтами с обеих сторон.

Для барьерной ленты используется стандартная клейкая лента с толщиной основы более 1 мил (обычно 2 мил). Во время действий, связанных с постукиванием, ножницы используются, чтобы разрезать ленту для идеальной ширины. Медные провода закупаются у старых трансформаторов, и их можно купить в местных магазинах. Ядро и шпулька, которые я использую, показаны ниже

Шаг 1: Добавьте припой в 1-й и 5-й контакт на первичной стороне.Припой провода 32 AWG на выводе 5 и направление намотки по часовой стрелке. Продолжайте до 103 поворотов, как показано ниже

Это формирует первичную сторону нашего трансформатора, когда 103 витка обмотки завершены, мой трансформатор выглядел следующим образом.

Шаг 2: Применить клейкую ленту для изоляции, необходимо 3 витка клейкой ленты. Это также помогает удерживать катушку на месте.

Шаг 3: Запустите вторичную обмотку с выводов 9 и 10. Вторичная сторона изготовлена ​​с использованием двух жил из эмалированных медных проводов 25AWG. Припаяйте один медный провод к контакту 9, а другой – к контакту 10. Направление намотки снова по часовой стрелке. Продолжайте до 5 оборотов и припаяйте концы на контактах 5 и 6. Добавьте изоленту, применив клейкую ленту так же, как и раньше.

После того, как первичная и вторичная обмотки выполнены и используется клейкая лента, мой трансформатор выглядел так, как показано ниже

Шаг 4: Теперь мы можем надежно закрепить два сердечника с помощью клейкой ленты.После этого готовый трансформатор должен выглядеть следующим образом.

Шаг 5: Также не забудьте обмотать скотч рядом. Это уменьшит вибрацию при передаче потока высокой плотности.

После выполнения вышеуказанных шагов и испытания трансформатора с использованием измерителя LCR, как показано ниже. Измеритель показывает индуктивность 1,125 мГн или 1125 э.ч.

Построение схемы SMPS:

Когда трансформатор будет готов, мы можем приступить к сборке других компонентов на пунктирной плате.Требуемые детали для схемы можно найти в списке спецификаций ниже

Как только компоненты спаяны, моя плата выглядит примерно так.

Тестирование цепи 5 В 2A SMPS

Для проверки схемы я подключил входную сторону к источнику питания через VARIAC для контроля входного напряжения переменного тока. Выходное напряжение при 85 В переменного тока и 230 В переменного тока показано ниже-

Как видно в обоих случаях, выходное напряжение поддерживается на уровне 5 В.Но затем я подключил выход к своему прицелу и проверил наличие пульсаций. Измерение пульсаций показано ниже

Пульсация на выходе достаточно высокая, она показывает выход пульсации 150 мВ pk-pk. Это совсем не хорошо для цепи питания. На основании анализа высокая пульсация обусловлена ​​факторами ниже-

1. Неправильное проектирование печатных плат.
2. Отскок от земли.
3. Радиатор PCB не подходит.
4. Нет отключения на шумных линиях подачи.
5. Увеличенные допуски на трансформаторе из-за ручной намотки. Производители трансформаторов применяют лак для погружения во время обмоток машины для лучшей устойчивости трансформаторов.

Если цепь преобразуется в правильную печатную плату, мы можем ожидать пульсирующий выход источника питания в пределах 50 мВ pk-pk даже с трансформатором с ручной намоткой. Тем не менее, поскольку veroboard не является безопасным вариантом для переключения импульсного источника питания в области переменного тока в постоянный, постоянно предлагается установить надлежащую печатную плату перед применением высоковольтных цепей в практических сценариях.Вы можете проверить видео в конце этой страницы, чтобы проверить, как работает схема в условиях нагрузки.

Надеюсь, вы поняли учебник и научились создавать собственные схемы SMPS с помощью трансформатора ручной работы. Если у вас есть какие-либо вопросы, оставьте их в разделе комментариев ниже или используйте наши форумы для дополнительных вопросов.

,