Схема лабораторного бп: СХЕМА ЛАБОРАТОРНОГО ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ

СХЕМА ЛАБОРАТОРНОГО ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ

   Необходимость в лабораторном источнике питания с возможностью регулировки выходного напряжения и порога срабатывания защиты по току потребления нагрузкой возникла давно. Проработав кучу материала на просторах интернета и набив шишки на собственном опыте, остановился на нижеследующей конструкции. Диапазон регулирования напряжения 0-30 Вольт, ток отдаваемый в нагрузку определяется в основном примененным трансформатором, в моём варианте спокойно снимаю более 5-ти Ампер. Есть регулировка порога срабатывания защиты по току потребляемого нагрузкой, а также от короткого замыкания в нагрузке. Индикация выполнена на ЖК дисплее LSD16х2. Единственным недостатком данной конструкции считаю невозможность трансформации данного источника питания в двуполярный и некорректность показания потребляемого тока нагрузкой в случае объединения полюсов – вместе. В мои цели ставилась задача питать в основном схемы однополярного питания по сему даже двух каналов, как говорится, с головой.

Итак, схема узла индикации на МК с его вышеописанными функциями:

   Измерения силы тока и напряжения I – до 10 А, U – до 30 В, схема имеет два канала, на фото показания напряжения до 78L05 и после, имеется возможность калибровки под имеющиеся шунты в наличии. Несколько прошивок для ATMega8 есть на форуме, проверенны мной не все. В схеме в качестве операционного усилителя использована микросхема МСР602, ее возможная замена – LM2904 или LM358, тогда подключать питание ОУ нужно к 12 вольтам. На плате заменил перемычкой диод по входу стабилизатора и дроссель по питанию, стабилизатор необходимо ставить на радиатор – греется значительно.

   Для корректного отображения величин токов необходимо обратить внимание на сечение и длину проводников включенных от шунта к измерительной части. Совет такой – длина минимальная, сечение максимальное. Для самого лабораторного источника питания, была собрана схема: 

   Завелась сразу же, регулировка выходного напряжения плавная, так же, как и порог защиты по току. Печать под ЛУТ пришлось подгонять, вот что получилось: 

   Подключение переменных резисторов: 

Расположение элементов на плате БП

Цоколевка некоторых полупроводников

 

Перечень элементов лабораторного ИП:

R1 = 2,2 KOhm 1W

R2 = 82 Ohm 1/4W
R3 = 220 Ohm 1/4W
R4 = 4,7 KOhm 1/4W
R5, R6, R13, R20, R21 = 10 KOhm 1/4W
R7 = 0,47 Ohm 5W
R8, R11 = 27 KOhm 1/4W
R9, R19 = 2,2 KOhm 1/4W
R10 = 270 KOhm 1/4W
R12, R18 = 56KOhm 1/4W
R14 = 1,5 KOhm 1/4W
R15, R16 = 1 KOhm 1/4W

R17 = 33 Ohm 1/4W
R22 = 3,9 KOhm 1/4W
RV1 = 100K trimmer
P1, P2 = 10KOhm
C1 = 3300 uF/50V
C2, C3 = 47uF/50V
C4 = 100nF polyester
C5 = 200nF polyester
C6 = 100pF ceramic
C7 = 10uF/50V
C8 = 330pF ceramic
C9 = 100pF ceramic
D1, D2, D3, D4 = 1N5402,3,4 diode 2A – RAX GI837U
D5, D6 = 1N4148
D7, D8 = 5,6V Zener
D9, D10 = 1N4148
D11 = 1N4001 diode 1A
Q1 = BC548, NPN transistor or BC547
Q2 = 2N2219 NPN transistor
Q3 = BC557, PNP transistor or BC327
Q4 = 2N3055 NPN power transistor
U1, U2, U3 = TL081
D12 = LED

   Готовые платы выглядят в моём варианте так:

 

   С дисплеем проверял, работает отлично – как вольтметр, так и амперметр, проблема тут в другом, а именно: иногда возникает необходимость в двухполярном напряжении питания, у меня вторичные обмотки трансформатора отдельные, видно из фото стоят два моста, то есть полностью два независимых друг от друга канала.

Но вот канал измерения общий и имеет общий минус, посему создать среднюю точку в блоке питания не получится, из-за общего минуса через измерительную часть. Вот и думаю либо делать на каждый канал собственную независимую измерительную часть, или может не так уж часто мне нужен источник с двухполярным питанием и общим нулем… Далее привожу печатную плату, та что пока вытравилась:

 

 

   После сборки, первое: выставляем фьюзы именно так: 

 

 

 

   Собрав один канал, убедился в его работоспособности:

   Пока сегодня включен левый канал измерительной части, правая висит в воздухе, посему ток показыват почти максимум. Кулер правого канала ещё не поставил, но суть ясна из левого.

   Вместо диодов пока что в левом канале (он снизу под платой правого) диодного моста который в ходе экспериментов выкинул, хоть и 10А, поставил мост на 35А на радиатор под кулер.

   Провода второго канала вторички трансформатора пока висят в воздухе.

   Итог: напряжение стабилизации прыгает в пределах 0.01 вольт во всем диапазоне напряжений, максимальный ток который смог снять – 9.8 А, хватит с головой, тем более, что рассчитывал получить не больше трёх ампер. Погрешность измерения – в пределах 1%. 

   Недостаток: данный блок питания не могу трансформировать в двухполярный из-за общего минуса измерительной части, да и поразмыслив решил, что оконечники мне не настраивать, поэтому отказался от схемы полностью независимых каналов. Ещё одним из недостатков, на мой взгляд, данной измерительной схемы считаю то, что если соединить полюса – вместе по выходу мы теряем информативность по току потребления нагрузкой из-за общего корпуса измерительной части. Происходит это в следствии запараллеливания шунтов обоих каналов. А в общем источник питания получился совсем не плохой и скоро будет статья о его модернизации.

Автор конструкции: ГУБЕРНАТОР

   Форум по схеме

   Форум по обсуждению материала СХЕМА ЛАБОРАТОРНОГО ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ

Схема профессионального лабораторного БП | 2 Схемы

Очень популярная схема блока питания для лабораторного источника питания, который может обеспечить питание 0-30 В вызвала такой интерес, что несколько китайских поставщиков выпустили набор со всеми деталями, включая печатную плату, по вполне привлекательной цене около 10 долларов. Вот оригинальная схема этого регулируемого БП:

Схема конечно хороша, но слишком устарела, поэтому проведена её модернизация: добавлен ЖК-дисплей, изменен механизм настройки тока, использующий дисплей, так что можно установить режим ограничения тока перед подключением проверяемого устройства. Собраны сразу два стабилизатора чтоб при надобности соединить их параллельно, чтобы получить больший ток, или последовательно, чтобы получить регулируемое двойное напряжение +0-30 В / масса / -0-30 В или напряжение 0-60 В.

Также разработана простая система двойного слежения, когда один источник контролирует другой.

Список деталей схемы поставляемый с комплектом, приведен в конце статьи, со всеми изменениями и дополнениями. Из этого списка не будем использовать D7, а D8 — стабилитрон 1N4733A 5V1, требующий смещения 60 мА. Заменим этот тип стабилитроном BZX55C5V6 или BZX79C5V6, для обоих требуется ток смещения всего 5 мА. ОУ U1 установит опорное напряжение в два раза больше напряжения стабилитрона — 11,2 В. При необходимом смещении 5 мА для D8, R4 должен быть 1K, а не 4K7.

Поскольку надо ограничить максимальный ток до 1 или 1,5 А, необходимо пересчитать R18. Этот резистор в любом случае имел неправильное значение (56К) в оригинальной конструкции.

Также необходимо поставить цифровой дисплей напряжения и тока. Их диапазон рабочего напряжения где-то между 3,5 и 30 В постоянного тока. Обратите внимание, что эти дисплеи должны быть гальванически развязаны от источника питания во избежание лишнего шума. Альтернативой является хорошая фильтрация в цепи напряжения питания, чтобы избежать этого дела.

Эти дисплеи способны работать с большими токами — до 10 А с внутренним шунтом. Красный провод подключен к выходу блока питания и является входом для измерения напряжения. Это устройство имеет внутренний шунтирующий резистор, который подключен между желтым и черным проводом. Чтобы было проще, подключим черный провод к выходу минуса блока питания (4), а желтый провод станет новым выходом минуса.

На задней панели индикатора есть два подстроечных резистора, которые можно использовать для регулировки (подстройки) напряжения и тока. Чтобы точно установить напряжение питания блока питания, используйте эталонный прибор.

1. Есть еще два дополнения. Одним из них является добавление светодиода, показывающего что устройство имеет основное питание. Этот зеленый светодиод подключен к 12 В через резистор 4K7 к земле.
2. Вторым дополнением является еще один конденсатор 3300 мкФ / 50 В (C12), параллельный C1, чтобы обеспечить большую стабильность исходного питания и уменьшить пульсации при более высоких токах.

Конечно использован большой радиатор, на него размещена LM7812, Q2 и Q4. Существует достаточно места для добавления другого выходного транзистора, параллельного Q4, если надо увеличить ток. С этим радиатором не понадобится вентилятор (с токами ниже 1,5 А).

Можете использовать трансформаторы разных размеров и использовать их для нескольких стабилизаторов (при двухполярной сборке БП).

После всех модификаций и экспериментов с источником питания, возникла необходимость добавить способ отображения настройки ограничения тока, поэтому я добавлена небольшая цепь к БП, чтобы можно было установить постоянный ток / ограничение тока.

Вот улучшенная схема:

А это оригинальный список деталей, поставляемых с комплектом, но с изменениями и дополнениями:

R1 = 2K2 1W Заменено на версию 2W
R2 = 82R Заменен на версию 2W
R3 = 220R Не требуется (заменен на LM337)
R4 = 4K7 Значение изменено на 1K
R5, R6, R13, R20, R21 = 10K R13 не требуется
R7 = 0,47R 5 Вт
R8, R11 = 27K
R9, R19 = 2K2
R10 = 270K Значение изменено на 1K
R12, R18 = 56K R18 см.

Текст
R14 = 1K5 Не требуется
R15, R16 = 1K
R17 = 33R Значение изменено на 68R
R22 = 3K9 Значение изменено на 1K5
RV1 = 100K 10 подстроечник заменен на 5K 10-ти оборотный подстроечник
P1, P2 = 10K линейный P1 заменен на 10-ти оборотный подстроечник

C1 = 3300 мкФ / 50 В
C2, C3 47 мкФ / 50 В
C4 = 100 нФ
C5 = 220 нФ
C6 = 100 пФ
C7 = 10 мкФ / 50 В
C8 = 330 пФ
C9 = 100 пФ

D1, D2, D3, D4 = 1N5408
D5, D6, D9, D10 = 1N4148
D7, D8 = 1N4733A, стабилитрон 5V1, D8 = BCX55C5V6, D7 не требуется
D11 = 1N4004

Q1 = 2SD9014
Q2 = 2SD882
Q3 = 2SD9015
Q4 = 2SD1047 Не требуется

U1, U2, U3 = TL081 Заменяется на 3x TLE2141
U4 = LM7824 Заменено на LM7812
D12 = красный светодиод

Дополнительные детали:

R23, R27 = 4K7
R24 = 1K
R25 = 240R
R26 = 10R
RV2 = 2K
RV3 = 200K или 250K (необязательно)
U5 = TLE 2141
U6 = LM337
C 11 = 47 мкФ / 25 В
C12 = 3300 мкФ / 50 В
C13 = 22 мкФ / 10 В
D13 = 10 В 1 Вт
D14 = зеленый светодиод
D15 = красный светодиод
Индикатор вольт / ампер
S1 двухпозиционный переключатель
S2 кнопка

Испытания блока питания

Как оказалось, большая часть измеренного шума исходит от дисплея V/A метр. Импульсный регулятор, который стоит в этом дисплее, подает много шума обратно в источник питания. Для решения этих проблем вернемся к использованию LM7824, который был частью набора, и применим его вместо D10, стабилитрона 10 В, который использовался для создания питания для U3, U5 и Q3.

Чтобы противодействовать просачиванию шума с дисплея, используем D10 для уменьшения питания и для питания дисплея.

Также переместим токовый шунт дисплея с выходной клеммы за пределы токовой петли обратной связи. Это уменьшило еще немного шума и сделало настройку более точной. Поскольку шунт находился внутри контура обратной связи, напряжение на шунте при более высоких токах создавало ошибку. Небольшое, потому что шунт всего 25 мОм, но все же создавало.

Чтобы максимально устранить большие токи на печатной плате, подключим коллекторы Q4 и Q3 непосредственно к точке, где объединяются катоды D1 и D2 и конденсаторы фильтра C1 и C2.

Ещё установим дополнительные подстроечники, чтобы установить максимальное выходное напряжение (RV2) и максимальный выходной ток (RV3). Важно установить максимальный предел тока. Конденсатор C16 используется тоже для устранения шума.

Поскольку светодиоды D14 и D15 теперь подключены к шинам 24 В, их резисторы ограничения тока (R27 и R23) должны удвоиться в значении.

Наконец, выходной конденсатор C7 был увеличен с 10 мкФ до 470 мкФ. Вот окончательная схема с последними изменениями:

Время нарастания питания теперь составляет около 5 мсек, а время спада составляет чуть более 2 мсек при максимальном напряжении и токе, измеренных с помощью динамической электронной нагрузки.

Со всеми этими модификациями выходной шум теперь составляет 18 мВ по всему спектру напряжения и тока и, что более важно, остается на этом уровне в режиме CC / CL.

И еще одно дополнение: установлен параллельный транзистор (2SD1047) и модифицирован источник питания, чтобы он мог выдерживать больший ток. При более высоких токах также понадобится вентилятор для охлаждения, так что это тоже было добавлено в основную схему.

Трансформатор, который в итоге установлен, это 15-0-15 В при 3,5 А. Выбран диодный мост с напряжением 600 В на 10 A, который можно установить на радиатор охлаждения. Немного излишне, но это из-за пусковых токов к конденсаторам основного фильтра. Два 3300 мкФ не подходят для таких токов, поэтому установлены 2 х 10 000 мкФ на напряжение 63 В.

Корпус укомплектован главным выключателем, предохранителем и индикатором питания. Также подается с трансформатора AC 15-0-15 на гнезда на передней панели, чтобы использовать переменку для различных целей.

Позже удалось найти простой, но эффективный способ объединить два стабилизатора и создать источник питания с напряжением +30 0 -30 В или источник +60 В.

Принцип прост: если вы подключите выход 0 В одного источника питания к выходу +0-30 В второго, то фактически можете создать источник питания +30 0 -30 В или 0-60 В. Нужно отрегулировать оба измерителя напряжения для установки таких значений, но если хотите измерить цепь с переменным напряжением, нужен механизм отслеживания.

Хитрость заключается в том, чтобы сделать настройку напряжения одного источника в зависимости от настройки другого. После экспериментов с разными способами в итоге остановились на следующей схеме:

Переключатель R41 должен быть установлен так, чтобы настройка напряжения на главном устройстве совпадала с выходным напряжением на ведомом устройстве. Сигнал идущий к выключателю будет близко к опорному напряжению 11V2.

Слева направо: Q4, Q3 и LM7812. Q4 и Q3 изолированы, радиатор LM заземлен, поэтому не нуждается в нем.

Наилучшая точность отслеживания может быть достигнута, если оба источника питания установлены на 30 В в режиме +/-, как на схеме. Затем можно переключить переключатель в режим слежения и настраивать R41 до тех пор, пока ведомый не покажет 30 В. Вы заметите, что отслеживание является довольно точным (около 1%) до тех пор, пока не опуститесь ниже 5 В, затем оно все больше рассинхронизируется до примерно 200 мВ при 1 В. Это должно быть связано с разницей в линейности усиления обоих операционных усилителей U2. В принципе эта точность достаточно хороша.

Также добавлен R43 в качестве меры безопасности, чтобы убедиться что ведомое питание не будет иметь неопределенного выхода, если связь между чувствительным резистором в ведущем устройстве не подключена к ведомому или когда переключатель перемещен из одного положения в другое.

Учтите, что нужно установить оба предела тока независимо для обоих источников, но если стабилизатор «мастер» переходит в режим ограничения тока, ведомый будет следовать его примеру независимо от своей настройки.

Лабораторный БП на основе Простого и доступного БП « схемопедия

Лабораторный блок питания

В этой статье я хотел бы рассказать о своем лабораторном БП, за основу которого была взята схема «Простой и доступный БП». Вариантов этого устройства довольно много, авторы постоянно что-то добавляют, вносят изменения, на тот момент, когда я начал собирать, последней версией была  v 13. Однако я немного изменил схему, в свою пользу, т.к. планировал использовать БП на большие токи и хотел добавить схему переключения обмоток трансформатора. Вот схема оригинал:

В своем варианте я убрал «Индикатор перегрузки» на DA 1.3 и «Схему измерителя тока» на DA 1.4 и т.к. теперь два  ОУ освободились, я решил на них же собрать «Схему переключения обмоток трансформатора», но об этом позже. Из-за этого была изменена схема стабилизации +12В для микросхемы ОУ, был использован отдельный источник питания со стабилизатором 7812. Также добавил силовых транзисторов, вместо одного 2N3055 я поставил пару 2SC5200. Максимальный отдаваемый ток теперь 5,6А. Вот мой вариант схемы:

В итоге мой вариант регулирует напряжение от 0 до 25В и может ограничивать максимальный ток на уровне от 0,01А до 5,6А. Для окончательной настройки схемы нужно установить максимальное напряжение резистором R13 и подобрать резисторы R14 и R16 для макс.  и мин.  тока соответственно.

Управление обмотками трансформатора

Бывают такие случаи,что нужно подключить к ЛБП какую-то низковольтную нагрузку, но с довольно большим током, например 5В при токе 5А. Тогда получается, что на силовых транзисторах будет падать несколько десятков вольт.  К примеру после диодного моста и конденсатора в фильтре у нас 30В, а на выходе ЛБП всего 5В, значит на транзисторе будет падать 25В, и это при токе в 5А, получается, что бедный транзистор как-то должен превратить 125Вт просто в  тепло. Одному мощному транзистору это не под силу, просто напросто произойдет тепловой пробой и он выйдет из строя, да и двум тяжко будет. На этой случай придумана схема, которая переключает обмотки трансформатора в зависимости от выходного напряжения ЛБП. К примеру, если нужно 5В, то зачем подавать на ЛБП 30В?

Ниже изображена схема переключения обмоток:

У меня же сам ЛБП и «схема переключения»  собраны на одной плате. Переключение обмоток происходит при напряжениях на выходе 12В и 18В. Настройка схемы сводится к установке нужных напряжений переменными резисторами. Резистором R2 устанавливается деление выходного напряжения на 10, т.е. если на выходе ЛБП 25В, то на среднем выводе R2 (ползунке)  должно быть 2,5В. Далее устанавливаем пороги срабатывания реле. Например у меня при 12В срабатывает первое реле, значит на 2 ножке микросхемы нужно установить 1,2В, соответственно при 18В  на 6 ножке устанавливаем 1,8В. Позже можно будет заменить переменные резисторы R3 и R5 на  два постоянных, спаяв их как делитель напряжения.

Охлаждение

В качестве радиаторов были собраны экспериментальные варианты из алюминиевых карнизов для штор, профили прикручиваются винтами к алюминиевой пластине ( признаюсь, хотелось бы потолще) и естественно промазываются термопастой. Эффективность таких радиаторов довольна неплохая. В верхней крышке корпуса есть отверстия для охлаждения.

Ампервольтметры

В качестве измерителя напряжения и тока была использована довольно известная схема на специализированной  мс  ICL7107. Я собирал по этой схеме:

Отдельное питание

Для питания индикации и микросхем LM324 в ЛБП используется отдельный трансформатор и стабилизаторы +5В и +12В.

О корпусе

Основой для корпуса стал кусок стеклотекстолита, толщиной около 6-7 мм. На нем все и собиралось, далее были прикручены передняя панель со всеми органами управления и индикацией и задняя с вентиляторами и сетевым разьемом. И сверху П–образная крышка, обклеенная синей самоклейкой.

Трансформаторы я использовал ТН 60. У них довольно мощные обмотки по 6,3В. Ток до 7А. По весу данный аппарат получился около 10кг.

Диодные мосты серии КВРС, 35-амперные, также посаженые на общий радиатор с силовыми транзисторами.

Вот общий вид моего ЛБП:

Прикрепленные файлы:

Лабораторный блок питания | Все своими руками

Для питания различных схем нужны разные блоки питания с разными напряжениями и токами, для таких целей в мастерской необходим регулируемый блок питания, то есть лабораторный блок питания. Цены на такие устройства довольно внушительны и поэтому придется собирать лабораторный блок питания своими руками. Из того что у меня есть в закромах получится неплохой прибор с выходом до 18В и током до 2.5А, для индикации подойдет только что пришедший с Китая цифровой вольтметр, но обо всем по порядку.

Во первых максимальные выходные параметры были выбраны в связи с имеющимся свободным трансформатором от стерео колонок 2*17В 2А. обмотки подключены параллельно. После диодного моста с конденсаторами напряжение подрастет примерно до 24В. Надо учитывать, что напряжение должно быть с запасом. Падение на транзисторах несколько вольт плюс под нагрузкой еще просядет на несколько вольт, чистыми останется 19В поэтому 18В это стабильный максимум, что можно выжать. Нагрузка в 2,5А выбрана так, что бы сильно не нагружать обмотки трансформатора, в таком режиме трансформатор будет себя лучше чувствовать, потому что нагружен будет на 70-80%. Чем питать разобрался, теперь что что питать

Теперь пора выбрать схему для лабораторного блока питания. Схема была выбрана, собрана и опробована, это простой и доступный лабораторный блок питания (ПИДБП) V14. Схема была взята с форума Паяльника и немного переделана под свои выходные напряжения и токи

На DA1.3 собран индикатор перегрузки по току. Когда идет ограничение по току, этот индикатор указывает об этом
Для измерения тока нагрузки на DA1.4 собран усилитель напряжения пересчитанный на усиление в  5 раз. Когда нагрузка максимальна на резисторе R20 падение 0,5В, это напряжение усиливается и на выходе ОУ напряжение, равное по значению току потребления.

Ну и на первых двух компараторах собрано сердце схемы. Это стабилизатор тока управляющий стабилизатором напряжения. Я собирал нечто похожее, только в схеме управление током и напряжением было независимо. Подробно описывать как работает последовательное включение стабилизаторов не буду, можете почитать о параллельном в статье простое зарядное устройство своими руками, принцип работы схож.
В схеме были пересчитаны R12R14 для выходного напряжения в 18В, а R11 для регулировки напряжения был заменен на 5к. R20 пересчитан на ток 2,5А, при максимальном токе на R20 должно быть падение 0,5В. R20 рассчитывается по простой формуле из закона Ома R20=0.5(В)\Iмакс(А)

Что бы схемку сделать немного практичней добавил схемку защиты от короткого замыкания и переполюсовки. Эта схема хорошо себя зарекомендовала и леплю её куда попало))
Короче определился, что где буду использовать. Собрал все компоненты в кучу, развел печатную плату и все распаял

Как видно выходные транзисторы использовал КТ803А в параллельном включении. Общая рассеиваемая мощность 120Вт, максимальный ток 20А напряжение пробоя 60В. Оба транзисторы выведены проводами на общий радиатор за пределы корпуса. Кстати корпус использовал от старой пластиковой музыкальной колонки

Печатная плата готова, корпус есть. транзисторы на радиаторе. Пришло время окончательно определиться какие задачи будут выполняться лабораторным блоком питания и развести переднюю панель. Панель буду рисовать в SPL6.

На панеле размещу вольтметр, регулятор напряжения и тока.
Переключатель измерение вольт и ампер.
Два индикатора перегрузка и защита от КЗ
Переключатель между выходом с диодного моста и выходом ЛБП
Переключатель между ЛБП и зарядным. Минусовой выход либо с ЛБП либо с защиты от переполюсовки и кз
Теперь зная что где будет, можно сложить общую схему лабораторного блока питания и раскидывать косы проводов от платы к передней панеле. Вот что вышло

  Думаю пора собирать все в корпус
Вот фото платы собранной окончательно

А вот так все выглядит в корпусе.

После сборки всего в корпус можно попробовать включить лабораторный питальник в розетку. На выходе 18,5В
Первое включение лабораторного блока питания под нагрузкой 50% в качестве нагрузки двигатель от шуруповерта 12В. Кстати по индикатору перегрузка видно, что блок питания в режиме ограничения тока. На индикаторе ток потребления 1,28А

Вот такой лабораторный блок питания у меня получился

В качестве индикатора использовал вольтметр  из Китая, предварительно его переделав. Вольтметр указывал тоже напряжения от которого питался, я решил разделить эти каналы, что бы была возможность измерять от 0В до 20В. Я убрал резистор соединяющий контакты питания и измерения напряжения, он помечен красным на фото. Запитал индикатор от опорного напряжения схемы 12В

Такой вольтметр можно заказать на AliExpress. вот ссылка

Если нужны результаты испытаний этого блока, пожалуйста напишите в комментариях.

С ув. Эдуард

Похожие материалы: Загрузка…

Схема современного лабораторного источника питания » Схемы электронных устройств

Каждый радиолюбитель знает как важно обеспечить свою лабораторию мощным источником питания. Он должен обеспечивать высокую стабильность выходного напряжения в широком диапазоне напряжений и токов, и конечно-же иметь от перегрузок. К сожалению, большинство современных радиолюбительских изданий уделяют мало внимания этому вопросу.
И радиолюбители вынуждены обращаться к изданиям 10-15 летней давности. Элементная база используемая в этих конструкциях уже успела устареть, тогда как современные комплектующие позволяют решать аналогичные задачи гораздо проще, при этом, повышается и надежность устройства в целом.

Автор разработал лабораторный источник питания, в котором используется современная, но в то же время доступная, элементная база.

Технические характеристики:

1. Диапазон регулировки выходного напряжения, не менее ……………………………………. 0…27V.
2. Максимальный ток нагрузки…………… 5 А.
3. Коэффициент пульсаций выходного напряжения, не более…………………………………..0,003%.
4. Время срабатывания защиты, не более 0,1mS.

Принципиальная схема источника питания показана на рисунке 1. Схемотехническое решение стабилизатора — компенсационный стабилизатор последовательного типа, позволило достигнуть высоких показателей стабильности выходного напряжения.

Защита выполнена по триггерной схеме, что позволило избежать рассеивания на регулирующем элементе значительной мощность, и, таким образом, снизить возможность его теплового пробоя. Кроме того, протекание через аварийную нагрузку максимального тока способно привести к перегоранию печатных проводников и иным нежелательным последствиям.

Сетевое напряжение понижается трансформатором Т1 до 32-35V и выпрямляется мостиком VD1-VD4. Конденсатор С1 большой емкости обеспечивает эффективное сглаживание пульсаций.

Для питания регулирующего узла и схемы защиты предусмотрены отдельные источники питания на интегральных стабилизаторах серии КР142 или их зарубежных аналогах серии L, применение последних предпочтительнее, так как они имеют меньшую массу и габариты. В связи с тем, что различные ИС имеют разные цоколевки, на рисунке 1 приведено условное обозначение их выводов, а ниже приводятся их цоколевки.

Микросхема А1 предназначена для питания ОУ A3 напряжением +30V, а А2 обеспечивает узел защиты (D1, U1) напряжением +15V. Источник опорного напряжения выполнен на прецизионным стабилитроне VD5, А3.1 — буферный повторитель. На ОУ A3.2 выполнен узел сравнения, на его инвертирующий вход подается напряжение с движка резистора R4, а на инвертирующий подается половина выходного напряжения с делителя R6-R7.

Благодаря такому решению появилась возможность использовать опорное напряжение вдвое меньше выходного, что позволяет применить широкодоступные низковольтные стабилитроны. ОУ A3.2 управляет регулирующим элементом, выполненным по схеме составного транзистора VT1, VT2.

В качестве мощного транзистора выбран КТ8101, что обеспечивает нахождение регулирующего элемента в области безопасной работы (т.е. рассеиваемая на коллекторе мощность ниже максимально допустимой) при любом режиме источника питания.

Узел защиты собран на микросхеме D1 по схеме RS-триггера. При подаче напряжения питания зарядный ток конденсатора С4 устанавливает триггер в единичное состояние, при этом транзистор VT3 открыт и пропускает ток в нагрузку.

Рисунок 2
Применение в устройстве защиты мощного (и недорогого) полевого транзистора фирмы Intersil позволило при простом управлении практически полностью отключать нагрузку от источника питания в аварийной ситуации. Получился полупроводниковый аналог предохранителя, а если быть точнее, автоматического выключателя.

Работает схема защиты следующим образом. При протекании тока свыше 5 А через резистор R11 на нем падает напряжение достаточное для открывания светодиода оптопары U1.1 (около 2 V). Вспышка светодиода открывает фототранзистор U1.2. При этом на нижнем, по схеме, входе RS-триггера D1.1-D1.2 появляется логический ноль, который устанавливает триггер в нулевое состояние.

Происходит закрывание транзистора VT3 и обесточивается нагрузка. Зажигается светодиод HL1, сигнализирующий о срабатывании защиты. Для повторного запуска источника питания требуется нажать на кнопку SB1 “Пуск”.

Линейный лабораторный блок питания своими руками

Приветствую, Самоделкины!
Если вы ищете схему простого и надежного линейного блока питания, то эта статья именно для вас. Тут вы найдете полную инструкцию по сборке, а также настройке данного блока питания. Автором данной самоделки является Роман (YouTube канал «Open Frime TV»).


Для начала немного предыстории. Совсем недавно автор переделывал свое рабочее место и в качестве третьего блока питания хотел установить именно линейный блок, так как иногда ему приходится собирать схемы, которые не переносят пульсации напряжения. А как нам известно, то у линейного блока на выходе, пульсация напряжения практически полностью отсутствует.


До этого момента линейные блоки автора не сильно интересовали, и он как-то особо не вникал в данную тему. Когда же пришла идея по построению такого блока, Роман сразу открыл всеми любимый и широко известный видеохостинг YouTube. В итоге после продолжительных поисков автор для себя смог выделить 2 схемы. Автором первой является AKA KASYAN (автор одноименного YouTube канала), а вторая схема построена на операционниках.


Но так как операционники могут работать на напряжении до 32В, то и выходное напряжение соответственно не могло превышать данного предела, а это значит эта схема отпадает.

Ладно, можно собрать схему от Касьяна, но и тут нас ждало разочарование. Данная схема боится статики. Это проявлялось взрывом транзисторов если взяться за выходные контакты.


Так было несколько раз. И тогда автор решил оставить данную схему в покое. Вы скажете, что в интернете полно схем линейных блоков питания.

Да, несомненно это так, но только эти две схемы упомянутые выше, имели нормально разведенные печатки, которое можно было просто скачать. Все остальное, либо без печаток, либо собрано навесным монтажом. А мы (радиолюбители) привыкли к тому, что все подается на блюдечке с голубой каёмочкой.

И вот когда все варианты иссякли, автор вспомнил, что года 3 тому назад он уже собирал линейный блок, который, кстати, к тому же отлично работал. Была найдена схема трехлетней давности.

Автор решил развести нормальную печатку. Плата получилось довольно компактной. После проведенного тестирования данной схемы, на удивление она отлично проявила себя.

При такой простоте автору это так понравилось, что он даже решил сделать kit-набор из данной платы. Для этого необходимо преобразовать печатку в Gerber файл (файл с расширением .gbr, представляющий собой проект печатной платы для последующего изготовления фотошаблонов на различном оборудовании). Затем необходимо отправить платы на изготовление.

И вот спустя пару недель после заказа получаем наши долгожданные платы. Вскрыв посылку и рассмотрев платы поближе, можем убедиться, что все очень качественно и красиво получилось.

Итак, давайте уже запаяем данную плату и проверим ее в работе. Компонентов для установки не так уж много, паять от силы минут 20, не больше.

Закончили с пайкой. Производим первое включение. И тут нас ждет небольшое разочарование. Данная плата не обошлась без косяков. Проявились они в том, что при вращении ручки потенциометра влево идёт увеличение напряжения и тока, а при правом вращении происходит уменьшение.


Так произошло потому, что резисторы для данной платы автор вынес на провода (для последующей установки на корпус) и там без проблем можно было поменять направление вращения просто поменяв боковые контакты. Ну ладно, зато все остальное работает как положено.


Но все же автор исправил печатку, теперь там при правом вращении потенциометра идёт увеличение напряжения, все как и должно быть. Так что можете смело скачивать и повторять данную конструкцию (архив с данной печатной платой находится в описании под оригинальным видеороликом автора, необходимо пройти по ссылке ИСТОЧНИК в конце статьи).

А теперь давайте перейдем к детальному рассмотрению схемы и непосредственно самой платы. Схему вы можете видеть на своих экранах.

Данный блок питания оснащен регулятором напряжения и тока, а также системой защиты от короткого замыкания, которая просто необходима в таких блоках.

Представьте себе на минуточку, что происходит при коротком замыкании, когда на входе напряжение 36В. Получается, что все напряжение рассеивается на силовом транзисторе, который конечно же такого издевательства вряд ли выдержит.


Защиту тут можно настроить. С помощью вот этого подстроечного резистора выставляем любой ток срабатывания.

Здесь установлена релюшка защиты на 12В, а входное напряжение может достигать 40В. Поэтому необходимо было получить напряжение 12В.


Это можно реализовать с помощью параметрического стабилизатора на транзисторе и стабилитроне. Стабилитрон на 13В, так как идет падение напряжения на переходах коллектор-эмиттер двух транзисторов.


Итак, теперь можно приступать к тестам данного линейного блока питания. Подаем напряжение в 40В от лабораторного блока питания. На нагрузку вешаем лампочку рассчитанную на напряжение 36В, мощностью 100Вт.

Затем начинаем потихоньку вращать переменный резистор.

Как видим регулировка напряжения работает отлично. Теперь давайте попробуем регулировать ток.

Как можно наблюдать, при вращении второго резистора ток уменьшается, а это значит, что схема работает в штатном режиме.
Так как это линейный блок и все «лишнее» напряжение превращается в тепло, ему нужен радиатор довольно таки больших размеров. Для этих целей отлично зарекомендовали себя радиаторы от процессора компьютера. Такие радиаторы имеют большую площадь рассеивания, а если их еще оснастить вентилятором, то можно в принципе полностью забыть про перегрев транзистора.

А теперь о том, как работает защита. Выставляем необходимый ток с помощью подстроечного резистора. При коротком замыкании срабатывает реле. Пара его контактов размыкает выходную цепь и транзистор находится в безопасности.

Для возвращения в нормальный режим работы предусмотрена вот такая кнопка на размыкание, при нажатии на которую снимается защита.

Ну или же можно просто отключить блок от сети и подать напряжение снова. Таким образом, защита тоже выключится. Также на плате имеются 2 светодиода. Один сигнализирует про работу блока, а второй про срабатывание защиты.


Подводя итоги можно сказать, что блок получился очень классным и подойдет как для новичков, так и для уже опытных радиолюбителей. Так что скачивайте архив и собирайте себе такой блок.

Ну а на этом все. Благодарю за внимание. До новых встреч!

Видео:

Источник (Source) Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

от простейшего до мощного с легкой регулировкой

Все мастера, занимающиеся ремонтом электронной аппаратуры, знают о важности наличия лабораторного блока питания, с помощью которого можно получать различные значения напряжения и тока для использования при зарядке устройств, питании, тестировании схем и т. д. В продаже имеется много разновидностей таких аппаратов, но опытным радиолюбителям вполне по силам изготовить лабораторный блок питания своими руками. Использовать для этого можно бывшие в употреблении детали и корпуса, дополнив их новыми элементами.

Самостоятельная сборка БП

Простое устройство

Самый простой блок питания состоит всего из нескольких элементов. Начинающим радиолюбителям будет несложно разработать и собрать эти легкие схемы. Главный принцип – создать выпрямительную схему для получения постоянного тока. При этом уровень напряжения на выходе меняться не будет, он зависит от коэффициента трансформации.

Часть схемы простейшего БП без трансформатора

Основные компоненты для схемы простого блока питания:

1. Понижающий трансформатор;
2. Выпрямительные диоды. Можно включить их по схеме моста и получить полноволновое выпрямление либо использовать полуволновое устройство с одним диодом;
3. Конденсатор для сглаживания пульсаций. Выбирается электролитический тип емкостью 470-1000 мкФ;
4. Проводники для монтажа схемы. Их поперечное сечение определяется величиной нагрузочного тока.

Для конструирования 12-вольтового БП нужен трансформатор, который понижал бы напряжение с 220 до 16 В, так как после выпрямителя напряжение немного уменьшается. Такие трансформаторы можно найти в бывших в употреблении компьютерных блоках питания или приобрести новые. Можно встретить рекомендации о самостоятельной перемотке трансформаторов, но на первых порах лучше обойтись без этого.

Диоды подойдут кремниевые. Для устройств небольших по мощности есть в продаже уже готовые мосты. Важно их правильно подсоединить.

Это основная часть схемы, пока еще не совсем готовая к использованию. Надо поставить дополнительно после диодного моста стабилитрон для получения лучшего выходного сигнала.

Схема БП со стабилитроном

Получившееся устройство является обычным блоком питания без дополнительных функций и способно поддерживать небольшие нагрузочные токи, до 1 А. При этом возрастание тока может повредить компоненты схемы.

Чтобы получить мощный блок питания, достаточно в этой же конструкции установить один или более усилительных каскадов на транзисторных элементах TIP2955.

Важно! Для обеспечения температурного режима схемы на мощных транзисторах необходимо предусмотреть охлаждение: радиаторное или вентиляционное.

Регулируемый блок питания

Блоки питания с регулировкой по напряжению помогут решать более сложные задачи. Имеющиеся в продаже устройства различаются по параметрам регулирования, показателям мощности и др. и подбираются с учетом планируемого использования.

Простой регулируемый блок питания собирается по примерной схеме, представленной на рисунке.

Схема регулируемого БП

Первая часть схемы с трансформатором, диодным мостом и сглаживающим конденсатором похожа на схему обычного БП без регулирования. В качестве трансформатора также можно использовать аппарат из старого блока питания, главное, чтобы он соответствовал выбранным параметрам по напряжению. Этот показатель для вторичной обмотки ограничивает регулирующий предел.

Как работает схема:

1. Выпрямленное напряжение выходит к стабилитрону, который определяет максимальную величину U (можно взять на 15 В). Ограниченные параметры этих деталей по току требуют установки в схему транзисторного усилительного каскада;
2. Резистор R2 является переменным. Меняя его сопротивление, можно получить разные величины выходного напряжения;
3. Если регулировать также ток, то второй резистор устанавливается после транзисторного каскада. В данной схеме его нет.

Если требуется другой диапазон регулирования, надо установить трансформатор с соответствующими характеристиками, что потребует также включения другого стабилитрона и т. д. Для транзистора необходимо радиаторное охлаждение.

Измерительные приборы для простейшего регулируемого блока питания подойдут любые: аналоговые и цифровые.

Соорудив регулируемый блок питания своими руками, можно применять его для  устройств, рассчитанных на различные значения рабочего и зарядного напряжения.

Двухполярный блок питания

Устройство двуполярного блока питания более сложное. Заниматься его конструированием могут опытные электронщики. В отличие от однополярных, такие БП на выходе обеспечивают напряжение со знаком «плюс» и «минус», что необходимо при питании усилителей.

Схема двухполярного блока питания

Хотя изображенная на рисунке схема является простой, ее исполнение потребует определенных навыков и знаний:

1. Потребуется трансформатор со вторичной обмоткой, разделенной на две половины;
2. Одними из главных элементов служат интегральные транзисторные стабилизаторы: КР142ЕН12А – для прямого напряжения; КР142ЕН18А – для обратного;
3. Для выпрямления напряжения используется диодный мост, можно его собрать на отдельных элементах или применить готовую сборку;
4. Резисторы с переменным сопротивлением участвуют в регулировании напряжения;
5. Для транзисторных элементов обязательно монтировать радиаторы охлаждения.

Двухполярный лабораторный блок питания потребует установки также контролирующих приборов. Сборка корпуса производится в зависимости от габаритов устройства.

Защита блока питания

Самый простой метод защиты БП – установка предохранителей с плавкими вставками. Есть предохранители с самостоятельным восстановлением, не требующие замены после перегорания (их ресурс ограничен). Но они не обеспечивают полноценной гарантии. Зачастую происходит повреждение транзистора до перегорания предохранителя. Радиолюбители разработали различные схемы с применением тиристоров и симисторов. Варианты можно найти в сети.

Советы по оформлению корпуса

Для изготовления кожуха устройства каждый мастер использует доступные ему способы. При достаточном везении можно найти готовое вместилище для прибора, но все равно придется менять конструкцию фронтальной стенки, чтобы поместить туда контролирующие приборы и регулирующие ручки.

Самодельный БП

Некоторые идеи для изготовления:

1. Измерить габариты всех компонентов и вырезать стенки из алюминиевых листов. На фронтальной поверхности нанести разметку и проделать необходимые отверстия;
2. Скрепить конструкцию уголком;
3. Нижнее основание БП с мощными трансформаторами должно быть усилено;
4. Для внешней обработки прогрунтовать поверхность, покрасить и закрепить лаком;
5. Схемные компоненты надежно изолируются от внешних стенок во избежание появления напряжения на корпусе при пробое. Для этого возможно проклеить стенки изнутри изолирующим материалом: толстым картоном, пластиком и т. д.

Многие устройства, особенно большой мощности, требуют установки охлаждающего вентилятора. Его можно сделать с функционированием в постоянном режиме либо изготовить схему автоматического включения и выключения по достижении заданных параметров.

Схема реализуется установкой термодатчика и микросхемы, обеспечивающей управление. Чтобы охлаждение было эффективным, необходим свободный доступ воздуха. Значит, задняя панель, около которой монтируют кулер и радиаторы, должна иметь отверстия.

Важно! Во время сборки и ремонта электротехнических устройств надо помнить об опасности поражения электрическим током. Конденсаторы, находившиеся под напряжением, разряжать обязательно.

Собрать качественный и надежный лабораторный блок питания своими руками возможно, если использовать исправные компоненты, четко просчитывать их параметры, пользоваться проверенными схемами и необходимыми приборами.

Видео

Оцените статью:Цепь лабораторного источника питания

| Проекты самодельных схем

Хотя в последнее время появилось множество лабораторных источников питания, лишь немногие из них обеспечат вам эффективность, универсальность и низкую стоимость конструкции, подробно описанной в этой статье.

В этом посте рассказывается о строго регулируемом, самостоятельном, лабораторном источнике питания с двойным напряжением 0-50 вольт. Диапазоны напряжения и тока независимо изменяются от 0 до 50 В и от 0 до 5 ампер соответственно.

Сказав, что, благодаря компоновке DIY, вы можете настроить параметры по мере необходимости, что можно увидеть в следующей таблице спецификаций. ..

• Количество источников питания = 2 (полностью плавающих)
• Диапазон напряжения = от 0 до 50 В
• Диапазон тока = от 0 до 5 ампер
• Коэффициент грубого и точного управления для тока и напряжения = 1:10
• Регулировка напряжения = 0,01% от линии и 0,1% нагрузки
• Ограничитель тока = 0,5%

---

Вам также понравится: Как спроектировать схему стационарного источника питания

---

Описание схемы

На рисунке 1 выше показана схема схема лабораторного электроснабжения.Технические характеристики компоновки сконцентрированы вокруг регулируемого регулятора IC1 LM317HVK, обеспечивающего широкие функциональные возможности. Суффикс «HVK» указывает на высоковольтную версию регулятора.

Оставшаяся часть схемы обеспечивает возможность настройки напряжения и ограничения тока. Вход на IC1 исходит от выхода BR1, который фильтруется C1 и C2 примерно до + 60 В постоянного тока, а вход для токового компаратора IC2 создается мостовым выпрямителем BR2, который, кроме того, работает как источник отрицательного смещения, чтобы получить регулировка до уровня земли.

Функция IC1 – поддерживать на клемме OUT 1,25 В постоянного тока на клемме ADJ. Потребление тока на выводе ADJ крайне минимально (всего 25 мкА), и, следовательно, R15 и R16 (грубые и уточненные манипуляции с напряжением) и R8 образуют делитель напряжения с 1,25 вольт, появляющимся около R8.

Нижняя клемма R16 подключается к опорному напряжению -1,3, создаваемому D7 и D8, что позволяет резистивному делителю R8 – R15 фиксировать выходное напряжение вплоть до уровня земли в любой момент, когда R15 + R16 становится равным 0 Ом.

Расчет выходного напряжения

Обычно выходное напряжение зависит от следующих результатов:

(VouT – 1,25 + 1,3) / (R15 + R16) = 1,25 / R8.

Таким образом, максимальное значение напряжения, доступное для каждой платы переменного питания, может быть:

VOUT = (1,25 / R8) x (R15 + R16) = 50,18 В постоянного тока.

Потенциометры R15 и R16 используются для управления выходным напряжением, которое позволяет изменять VouT от 0 до 50 вольт постоянного тока.

Как работает контроль тока

Когда ток нагрузки постоянного тока увеличивается, падение напряжения на R2 также возрастает и составляет около 0.65 вольт (то есть примерно 20 мА), Q1 и Q2 включаются, становясь основным направлением тока. Кроме того, R3 и R4 гарантируют, что Q1 и Q2 справляются с нагрузкой равномерно. IC2 работает как ступень ограничителя тока.

Его неинвертирующий вход использует выходное напряжение как опорное, в то время как его инвертирующий вход подключен к делителю напряжения, разработанному R6, и токовым регуляторам R13 и R14. Падение напряжения на R6 составляет около 1,25 В, указанное выше опорное напряжение определяется разностью между выводами OUT и ADJ IC1.

Ток, проходящий через Q1 и Q2, проходит через R9, создавая падение напряжения на R13 + R14. В результате IC2 принудительно выключается, как только падение напряжения вокруг R9 генерирует ток через R13 и R14, в результате чего неинвертирующее входное напряжение выходит за пределы VouT.

Это фиксирует порог ограничения тока на уровне: (IouT x 0,2) / (R13 + R14) = 1,25 / 100K; низкий = от 0 до 5 ампер. Это обеспечивает соответствующий диапазон около 0-5 ампер.

Когда достигается порог ограничения тока, выход IC2 становится низким, приводя в движение вывод ADJ через D2, что приводит к включению светодиода LED1.Дополнительный ток для D5 доставляет R5.

Когда на выводе ADJ установлен низкий уровень, выход следует, пока выходной ток не упадет до точки, эквивалентной настройке R13 и R14.

Учитывая, что выходное напряжение может быть в пределах 0-50 вольт, напряжение питания для IC2 должно соответствовать этому диапазону при работе с D3, D4 и Q3.

Затем D9 проверяет, что выходное напряжение не увеличивается после выключения входа питания, в то время как D10 защищает от обратного напряжения питания.Наконец, счетчики M1 отображают значение напряжения, а M2 отображает текущее значение.

Список деталей

Схема расположения печатной платы

Еще одна простая схема лабораторного источника питания с использованием LM324 IC

Для получения промежуточного напряжения питания здесь использовался стабилизатор IC LM7815. Его выход перемещается с помощью R17, который считывает выходной ток для полевого МОП-транзистора T1.

Этот МОП-транзистор управляется операционным усилителем IC1, сконфигурированным как регулятор напряжения. В этой лабораторной цепи питания R11 и C4 задают полосу пропускания контура управления, что позволяет устранить колебания на повышенных частотах.

Резистор R15 гарантирует, что емкостные нагрузки с пониженным эффективным сопротивлением не приведут к нестабильности контура управления. Отрицательная обратная связь содержимого переменного тока по току через R12 и C5 позволяет схеме быть совершенно надежной, даже если на выходе источника питания используется большой конденсатор.

Отрицательная обратная связь по постоянному току через фильтр нижних частот устанавливается резистором R14 и конденсатором C6. Эта конфигурация гарантирует, что падение напряжения, возникающее на резисторе R15, эффективно компенсируется.

Выходной конденсатор C7 обеспечивает источник с низким сопротивлением для высокочастотных нагрузок. Резистор R16 помогает разрядить конденсатор C17 всякий раз, когда установленное напряжение уменьшается при отсутствии выходной нагрузки.

Секция IC1D работает как регулятор тока. Еще раз, чтобы убедиться, что лабораторный источник питания работает с идеальной стабильностью, ширина полосы обратной связи ограничена резистором R19 и конденсатором C8.

В случае, если падение напряжения, возникающее на резисторе R17, становится выше, чем значение, заданное предварительно установленным P2, срабатывает функция ограничения тока схемы, и транзистор T2 запускается.

Это действие впоследствии снижает входное напряжение до ступени цепи стабилизации напряжения до тех пор, пока не будет достигнута заданная величина выходного тока. Резисторы R7, R9 и конденсатор C3 гарантируют, что правильное регулирование тока не приведет к выбросам выходного напряжения, а также гарантирует отсутствие эффекта резонанса при подключении индуктивной нагрузки к выходу.

Использование IC 723

Следующая конструкция демонстрирует простой, но чрезвычайно полезный лабораторный источник питания с использованием IC LM723:

Регулируемый лабораторный источник питания 0–30 В 0–3 А

Имея под рукой исходную схему, я взял на себя смелость внести несколько изменений.Первым делом я заменил два стабилизатора транзистора-стабилитрона на LM317L / LM337L. Цепи рассчитаны на получение положительного напряжения 33 В и отрицательного напряжения 3 В. Таким образом, общее напряжение питания операционных усилителей не превышает 36 В, поэтому мы можем использовать стандартные. Я также внес изменения в схему управления светодиодами и несколько других мелких изменений.

После этого я решил еще больше упростить схему. Я заменил ненужную сложную схему для построения опорного напряжения на IC2 с простой схемой резистор-стабилитрон.Это даст нам стабильное опорное напряжение, так как напряжение питания уже регулируется LM317. В исходной схеме опорное напряжение составляет 9,4 В, поэтому я решил использовать два стабилитрона – 3,3 В и 6,2 В, соединенные последовательно, что должно дать нам 9,5 В. Также выбранные стабилитроны имеют противоположные температурные коэффициенты, которые должны устранять друг друга, что обеспечивает превосходную температурную стабильность.

Это тестировалось на готовой плате предыдущей версии – я вынул IC2 из сокета, распаял R5 и Z3 и подключил дополнительный стабилитрон (для теста я использовал один 9.Стабилитрон 1В) и резистор с проводами. Это сработало очень хорошо – как я и ожидал.

Выпрямитель сильно нагревается, когда выходной ток превышает 2 А, поэтому будет полезно установить небольшой радиатор поверх него.

Трансформатор должен быть 100–120 Вт с выходным напряжением 27–30 В переменного тока. Вы должны внести некоторые исправления в схему, если выходное напряжение ниже или падение напряжения выше при высоком токе. R10 и R21 устанавливают выходное напряжение регулятора IC3 (LM317), и они должны быть рассчитаны таким образом, чтобы выходное напряжение было на 2 В ниже минимального входного напряжения.Если, например, наименьшее напряжение, измеренное на C1, когда источник питания полностью загружен, составляет 27 В постоянного тока, то выход IC3 должен быть 25 В. При R10 = 4k3 и R21 = 220R у нас будет это выходное напряжение. При стабилизированном напряжении 25 В для микросхем максимальное выходное напряжение блока питания будет около 23 В постоянного тока.
Схема будет работать без этих изменений, но выходное напряжение не будет таким стабильным.
Если напряжение на C1 ниже 33 В постоянного тока без нагрузки, то в IC3 нет необходимости, и мы можем его пропустить.

В качестве резистора для измерения тока R7 я использую два параллельных резистора 0,68 Ом / 10 Вт. Вы можете использовать один резистор 0,33 Ом / 10 Вт, но он будет слишком горячим.
При R16 = 82 кОм и R7 = 0,33 Ом максимальный предел тока, настраиваемый с помощью P2, будет больше 3 А – больше похоже на 3,3 А. Если мы хотим быть ближе к 3A, тогда R16 должен быть 91k.

Вы можете добавить линейный потенциометр 1 кОм последовательно к P1 для точной регулировки напряжения. Или лучше использовать многооборотный потенциометр, но он дорогой.

Странно выглядящий стабилитрон Z1, подключенный к PAD1, используется для питания цифрового вольтметра, который показывает выходное напряжение. Для этого требуется напряжение питания 6-28 В, и с помощью этого стабилитрона я уменьшаю входное напряжение до приемлемого уровня. Z1 можно не указывать, если он не нужен.

Многие люди просили меня нарисовать схему подключения цифровых панельных счетчиков. Вот как можно подключить цифровой вольтметр и амперметр. Как видите, в «варианте 1» вольтметр последовательно подключен к амперметру, поэтому его ток питания будет добавлен к измеряемому току и представит очень небольшую ошибку (ниже 10 мА).В «варианте 2» заземляющий провод вольтметра подключается к отрицательному выводу платы, а не к отрицательной клемме. Таким образом, его ток питания не будет измеряться, но вольтметр будет показывать немного более высокое напряжение, потому что будет добавлено падение напряжения на амперметре (макс. 50-80 мВ).
Убедитесь, что общий ток питания двух счетчиков не превышает 15–16 мА (стабилитрон Z1 перегреется).

Также сообщалось, что отрицательное напряжение может колебаться. Это может произойти, если входное переменное напряжение ниже или при высоком токе нагрузки оно значительно падает.Затем входное напряжение для IC4 (LM337L) становится низким, чтобы поддерживать стабильное выходное напряжение -3 В. Лекарство от этого простое: увеличьте значение C2 до 22 или 47 мкФ.

Лабораторный источник питания 0-50V 0-4A

Лабораторный тип 0-50V 0-4A Регулируемая схема источника питания Классическая конструкция на основе операционного усилителя TL081. Я думаю, что я неправильно прочитал схему в электрической или электронной схеме книги .. Лабораторный трансформатор питания используется в… Electronics Projects, Лабораторный источник питания 0-50V 0-4A «Силовые электронные проекты, схема источника питания, проект источника питания», Дата 2019/08/04

Лабораторный тип 0-50V 0-4A Регулируемая мощность схема питания Классическая конструкция на базе операционного усилителя TL081. Я думаю, что я неправильно прочитал схему в электрических или электронных схемах.

Лабораторный источник питания Трансформатор, используемый в цепи питания с 4 транзисторами BD249 на выходной каскад.Один выход может использоваться 2X25VAC вместо трансформатора 50VAC.

В схеме регулируемого источника питания есть гораздо более дешевый альтернативный готовый модуль для резистивных переходов для использования вольтметров и амперметров, построенных с интеграцией ICL7107, и вы не можете использовать их, потому что они являются внутренними. На том же чертеже печатной платы той же цепи эти элементы были добавлены для дополнительной регулировки мощности 3,3 кОм в неиспользуемой цепи.

В аппликаторах цепи питания лабораторного типа не использовался изолятор для транзисторов управления мощностью.В конструкции, не имеющей элементов вольт-амперметра, транзистор T4 BD140 подключен к хладагенту, но это не обязательно. Поскольку коллекторы транзисторов BD239 и BD249 объединены, в соединении охлаждающей жидкости нет изолятора, поэтому все напряжение охлаждающей жидкости сохраняется. Если вы используете металлический корпус для блока питания, он может выйти из строя, если он коснется шасси.

Схема цепи питания 0,50 В 0,4 А

источник:
hobbielektronika.hu/forum/topic_1560.html? pg = 127
elektro.zolee.hu/rajz_mutat.php?mutasd=75

СПИСОК ССЫЛКОВ ДЛЯ ЗАГРУЗКИ ФАЙЛОВ (в формате TXT): LINKS-25942.zip

6 отличных источников питания для вашей лаборатории электроники

Вы заметили, что ваша лаборатория электроники могла бы потребовать небольшого обновления с 1970-х годов до настоящего времени? Если да, то вы попали в нужное место. Надежный источник питания постоянного тока часто считается требованием во многих современных лабораториях электроники. Мы хотели поделиться несколькими отличными вариантами источников питания, которые помогут вам развить устаревшее оборудование для источников питания!

* Этот пост содержит партнерские ссылки, по которым мы будем получать небольшую комиссию без каких-либо дополнительных затрат для вас.

6 отличных источников питания для обновления вашей лаборатории электроники

1. Регулируемый линейный источник питания постоянного тока Tekpower TP3005T

Источник переменного тока Tekpower TP3005T – это компактный прибор линейного типа, который подходит как для лабораторного, так и для промышленного использования.

Этот цифровой источник питания постоянного тока имеет максимальное выходное напряжение до 30 вольт и ток до 5 ампер . Он поставляется с поворотными переключателями для настройки напряжения и тока.

Благодаря своей надежности и универсальности, это бесценный и незаменимый инструмент для тестирования, который идеально подходит для лабораторий, исследовательских институтов и научно-исследовательских центров.

2. Блок питания Rigol DP832 Triple Output 195 Вт

Rigol DP832 – это источник питания более высокого уровня, который предлагает 3 выхода с общей мощностью до 195 Вт. Это позволит вам установить удаленную связь между DP800 и ПК через интерфейс USB, LAN, RS232 или GPIB.

Дистанционное управление Методы включены в определяемое пользователем программирование. Вы также можете программировать прибор и управлять им с помощью SCPI (стандартные команды для программируемых приборов). Это позволяет отправлять команды SCPI через программное обеспечение ПК. Вы можете управлять источником питания удаленно, отправляя команды SCPI через программное обеспечение ПК (UltraSigma), предоставляемое RIGOL.

Источник питания имеет очень хорошо сконструированный и простой в использовании интерфейс, предлагающий комплексные простые в использовании функции, такие как программируемые кривые напряжения.Меню имеет интуитивно понятную структуру.

3. Источник переменного тока EvenTek KPS

Высокоточный источник питания постоянного тока Eventek KPS специально разработан для научных исследований, разработки продуктов, лабораторий, школ и производственных линий электронной техники.
Выходное напряжение и ток плавно регулируются до номинального значения. Обладая высокой точностью, надежностью, идеальной схемой защиты от перегрузки и короткого замыкания, они могут быть идеальным выбором для промышленности.

4. Настольный регулируемый источник питания постоянного тока YaeCCC

Лабораторный источник питания может действовать как источник питания для регулирования напряжения или тока. Диапазон регулирования напряжения составляет от 0 В до 30 В, а диапазон тока – от 0 А до 5 А.

Выход устанавливается поворотными переключателями, значение отображается на ЖК-дисплее. Он имеет низкие пульсации и шум, высокую надежность и высокую точность. В комплект входят измерительные провода для подключения к источнику питания (банановые вилки) и нагрузке (зажимы типа «крокодил»).Отличный вариант по более низкой цене!

5. Программируемый лабораторный источник питания постоянного тока KORAD

Этот линейный источник питания с множеством функций и непревзойденной ценой !! Он имеет легко читаемый 4-значный светодиод, который используется для отображения значений напряжения и тока. Это сверхмощный одноканальный источник питания постоянного напряжения и постоянного тока с низким уровнем пульсаций и шума, высокой надежностью и высокой точностью. Напряжение и ток регулируются плавно. Блок питания KORAD разработан для использования в лабораториях, колледжах и на производстве.

6. Блок питания Siglent SPD3303X-E с тройным выходом

Блок питания Siglent SPD3303X-E содержит три независимых блока питания в одном блоке. Как истинный линейный источник питания, выходной шум и регулировка превосходны. Благодаря интеллектуальному вентилятору с регулируемой температурой снижается уровень шума. Разрешение по напряжению 10 мВ / 10 мА. Блок питания SPD3303X-E поставляется с программным обеспечением EasyPower для ПК, поддерживает команды SCPI и, как и все приборы Siglent, имеет доступный драйвер LabView.

Хотите обновить другое оборудование в своей лаборатории электроники? Обратите внимание на эти 3 великолепных осциллографа для любого бюджета.

Лабораторные источники питания постоянного тока

Цифровой лабораторный блок питания «PeakTech® P 6075» с USB-портом

Прецизионный источник постоянного тока с цифровым управлением и плавной настройкой напряжения и тока.PeakTech 6075 имеет два регулируемых выхода напряжения / тока, которые позволяют непрерывно устанавливать желаемые значения в диапазоне от 0 до 30 В постоянного тока и от 0 до 5 А постоянного тока. Кроме того, в устройство встроено фиксированное выходное напряжение 5 В / 3 А. На большом и четком дисплее легко отображать заданные значения. Другими особенностями устройства являются функции C.V и C.C, которые используются для установки постоянного напряжения / тока. Выходное напряжение можно фиксировать с помощью клавиатуры, что позволяет оператору быстро и эффективно выбирать устанавливаемые значения.Гибкость этого устройства делает его идеальным почти для всех областей, например область хобби, область обучения, а также для профессионального использования.

303,50 € *

Добавить в корзину

Добавить к сравнению

Настольный источник питания

| Tektronix

Настольный источник питания постоянного тока – это стандартная часть испытательного и измерительного оборудования, используемого инженерами-электриками и проектировщиками схем для питания и тестирования своих схемных систем в лаборатории и в полевых условиях.Но что именно он делает и как найти подходящий настольный источник питания для вашего приложения? Мы расскажем обо всем этом и многом другом.

Что такое настольный блок питания?

Настольный источник питания обеспечивает напряжение постоянного тока (постоянного тока) для питания тестируемого устройства, например печатной платы или электронного продукта. Настольный или лабораторный источник питания обычно находится на рабочем месте или столе инженера, отсюда и термин «настольный источник питания». В этом коротком видео один из наших экспертов Keithley дает краткий обзор настольных источников питания.

Основы настольных источников питания

Зачем вам настольный блок питания?

Когда инженеру или разработчику схем необходимо протестировать устройство, обычно известное как тестируемое устройство (DUT), им необходимо запитать его заданным напряжением или током. Настольные источники питания позволяют инженерам устанавливать и подавать определенные напряжения для питания тестируемого устройства, чтобы убедиться, что устройство работает должным образом. Если это не так, они могут устранить неполадки и провести повторное тестирование.

Типы настольных источников питания

Несмотря на то, что существует много типов настольных источников питания, эти инструменты в целом делятся на три категории: одиночные и одиночные.многоканальные, биполярные против униполярных и линейные против импульсных источников питания.

Сравнение одиночных и многоканальных источников питания

Как следует из названия, одноканальный источник питания имеет один выход, которым можно управлять, тогда как многоканальный источник питания имеет два или более выходов. Многоканальные источники питания обычно используются для разработки устройств как с цифровой, так и с аналоговой схемой или биполярной схемой.

Биполярные и однополярные источники питания

Однополярный источник питания может подавать только положительное напряжение.Инженер может технически переключить провода, подключенные к источнику питания, для получения отрицательного напряжения, но биполярные источники питания работают как в области положительного, так и отрицательного напряжения. Биполярные источники питания могут использоваться в более широком спектре приложений питания, но они более дороги и сложны в использовании, поэтому многие инженеры выбирают униполярный источник питания для источников питания постоянного тока.

Линейные и импульсные источники питания

Линейный источник питания может обеспечивать высокоточные измерения с очень низким уровнем шума и небольшими помехами сигнала.Однако они, как правило, тяжелее, больше по размеру и обеспечивают меньшую мощность при меньшей эффективности. Импульсные источники питания, с другой стороны, более компактны и обеспечивают большую мощность, но, как правило, имеют высокочастотный шум и менее точные измерения. Импульсный источник питания часто используется, когда плотность мощности является проблемой – поскольку вы можете получить значительно более высокую мощность при небольшой занимаемой площади, – тогда как линейный источник питания используется, когда приложение требует питания чувствительных аналоговых схем.

Как правильно выбрать настольный блок питания

Выбор подходящего источника питания и более глубокое понимание его функций и характеристик позволяет инженерам быстрее проводить тесты и проводить более точные измерения в лаборатории.При покупке настольного блока питания следует учитывать ряд факторов, но они являются наиболее важными.

1. Рассмотрим программируемый блок питания

Ручная установка значений напряжения и пределов тока может быть пустой тратой драгоценного времени при выполнении длительных или сложных испытаний. К счастью, большинство настольных источников питания поставляются с функцией тестовой последовательности, которая обеспечивает базовый уровень программируемости. Используя функцию тестовых последовательностей, инженер может программировать значения напряжения, предельные значения тока и время на шаг.Это простой способ выполнить сложный тест с несколькими заранее заданными выходными напряжениями и таймингами без ручной настройки параметров источника питания, что дает оператору больше времени, чтобы сосредоточиться на получении качественных измерений.

2. Выберите настольный источник питания с правильными пределами мощности

Очень часто блоки питания постоянного тока классифицируются по максимальному напряжению и максимальному току. Это невероятно полезная информация, когда дело доходит до выбора подходящего блока питания, но не забывайте также смотреть на ограничения мощности.

Например, 2260B-30-72 может подавать до 30 В или 72 А, но имеет ограничение по мощности 720 Вт. Это означает, что источник питания может подавать 30 В, но не 72 А, как это было бы. мощность ограничена. С помощью этой формулы инженеры могут определить генерируемую мощность:

В большинстве случаев, если мощность, рассчитанная по этому уравнению, ниже, чем предел мощности стендового источника питания, он должен нормально работать

3. Выберите настольный источник питания с дистанционным контролем напряжения

Для наиболее точного подбора напряжения рекомендуется использовать настольный источник питания, который оснащен выносным вольтметром или удаленным датчиком.Это позволяет получать чистые показания напряжения на тестируемом устройстве, а не на его входных клеммах, за счет компенсации падения напряжения на измерительных выводах. Учитывая, что большинство стандартных 3-футовых измерительных проводов имеют сопротивление ~ 50 мОм (~ 100 мОм для пары), при использовании тестируемого устройства с низким сопротивлением на выводах может наблюдаться значительное падение напряжения.

4. Найдите настольный блок питания с подходящим временем отклика

Если вы проводите тесты с быстро меняющимися напряжениями или нагрузками, время отклика имеет решающее значение.Время отклика – это время, необходимое источнику питания для нарастания (время нарастания) или замедления (время спада) до заданного напряжения. Имейте в виду, что это часто зависит от нагрузки.

Время нарастания – это время, необходимое источнику питания для перехода с 10 процентов значения до 90 процентов значения. Время падения – обратное, с указанием количества времени, необходимого для перехода от 90 процентов значения до 10 процентов.

Переходное время восстановления – это время, необходимое для возврата источника питания к заданному уровню после приложения нагрузки.Более сложный параметр, который следует однозначно представить в качестве спецификации, он обычно описывается несколькими параметрами: диапазоном установления напряжения, временем восстановления переходного процесса и скачком тока нагрузки. Например, настольные блоки питания Keithley серии 2200 имеют следующие характеристики времени восстановления переходного режима нагрузки: «<400 мкс с точностью до 75 мВ после изменения с 0,1 А на 1 А». Это означает, что если токовая нагрузка изменится с 0,1 А до 1 А (ступенчатое изменение тока нагрузки), источник питания будет в пределах 75 мВ от установленного напряжения (диапазон установления напряжения) менее чем за 400 мкс ( переходное время восстановления).

Как использовать настольный источник питания

Настольный блок питания очень прост в использовании. Эти инструменты подключаются к тестируемому устройству через провода, которые вставляются в приборную панель. Используя дисплей передней панели, инженеры могут устанавливать уровни напряжения или тока для питания тестируемого устройства. Большинство настольных источников питания могут работать в двух режимах: постоянного напряжения и постоянного тока.

Работа в режиме постоянного напряжения (CV) и постоянного тока (CC)

Важной функцией настольного источника питания является возможность работы в режимах постоянного тока (CC) и постоянного напряжения (CV).В режиме CV источник питания регулирует выходное напряжение в соответствии с настройками пользователя. В режиме CC блок питания регулирует ток. Блок питания имеет разные характеристики, которые применяются, когда он находится в режиме CV или CC, который продиктован пользовательскими настройками и сопротивлением нагрузки. В любой момент времени источник питания регулирует напряжение или ток и соответствует настройке в пределах точности прибора.

В режиме CV выходное напряжение соответствует настройке напряжения в пределах характеристик точности прибора.Сила тока определяется сопротивлением нагрузки.

В режиме CC выходной ток соответствует настройке ограничения тока. Напряжение определяется сопротивлением нагрузки.

Эти значения можно определить с помощью закона Ома, который приведен ниже. Если вы пытаетесь быть особенно осторожными, включите измерительные провода в свой резистор

.

Запуск источников питания в параллельном и последовательном режиме

Если ваши тесты требуют большей мощности, вы можете подключить несколько настольных источников питания параллельно или последовательно, чтобы увеличить доступное напряжение или ток.

Последовательная работа: Для увеличения напряжения подключите положительный выход одного источника питания к отрицательному выходу другого, затем подключите оставшиеся положительный и отрицательный выходы к тестируемому устройству.

Параллельная работа: Для увеличения тока подключите оба положительных выхода к одной клемме DUT, а оба отрицательных выхода – к другой клемме DUT.

Обязательно прочтите руководство по эксплуатации источника питания, если используете функцию удаленного контроля при объединении выходов.Это может быть невозможно в определенных конфигурациях или при использовании двух разных источников питания.

Найдите лучший настольный или специальный источник питания для вашего приложения

Для получения дополнительной информации о настольных источниках питания просмотрите наше руководство по выбору настольных источников питания или просмотрите нашу коллекцию источников питания постоянного тока. Или, чтобы получить помощь в выборе подходящего настольного источника питания для вашего приложения, обратитесь к экспертам Tektronix.

Руководство по источникам питания

– B&K Precision

Введение

Источники питания являются одними из самых популярных единиц электронного испытательного оборудования.Это неудивительно, поскольку контролируемая электрическая энергия используется множеством способов. В этом руководстве мы рассмотрим различные типы источников питания, их элементы управления, способы их работы и некоторые примеры их применения.

Источником питания в широком смысле можно назвать все, что снабжает энергией, например плотину гидроэлектростанции, двигатель внутреннего сгорания или гидравлический насос. Однако мы ограничимся обсуждением типов источников питания, которые преимущественно используются для испытаний и измерений, технического обслуживания и разработки продуктов.

Этот документ предназначен для пользователей или потенциальных пользователей источников питания. Его цель – дать определение используемых терминов, познакомить с различными типами источников питания и лежащими в их основе технологиями, объяснить элементы управления типичными источниками питания и рассмотреть некоторые примеры их использования.

Вот таблица некоторых различных типов источников питания. Мы сосредоточимся на выделенных типах.

	Выход = DC	Выход = AC
Ввод = AC	«Бородавка стенка» Настольные источники питания Зарядное устройство	Разделительный трансформатор Источник переменного тока Преобразователь частоты
Ввод = DC

Термин «настольный источник питания» здесь используется несколько мягко, поскольку некоторые из обсуждаемых нами источников питания могут быть слишком тяжелыми, чтобы их можно было поставить на скамейку.Тем не менее, номенклатура полезна, поскольку даже тяжелые источники питания с высокой выходной мощностью имеют много общего со своими меньшими собратьями. Но термин «стенд» является описательным для многих людей, поскольку он вызывает в воображении образ источника питания постоянного тока, который используется на скамейке инженера или техника для множества задач, связанных с питанием.

В оставшейся части этого документа стендовый источник питания будет рассмотрен более подробно после краткого обзора источников питания переменного тока.

Источник переменного тока с переменным током

При тестировании электрического оборудования, которое питается от сети переменного тока, часто важно оценить оборудование, когда оно подвергается воздействию повышенного или пониженного напряжения.Нормальные колебания напряжения в сети переменного тока составляют порядка ± 10%, но могут быть больше, когда линия одновременно используется множеством тяжелых нагрузок. Разработчик может также захотеть провести испытания, выходящие за рамки нормальных колебаний напряжения сети переменного тока, для целей нагрузочного тестирования (чтобы выяснить, в чем заключаются недостатки конструкции). Для этого типа тестирования требуется переменный источник переменного тока. Регулируемый источник переменного тока также может быть полезен во время «пониженного напряжения» (условия низкого напряжения в сети), чтобы поднять напряжение в сети до нормального уровня. Другое использование – повышение напряжения, когда нагрузка подключена через длинный удлинитель и падение напряжения на шнуре является значительным.

Различные напряжения переменного тока генерируются с помощью трансформатора (или автотрансформатора). Трансформатор может иметь несколько обмоток или ответвлений, и в этом случае прибор использует переключатели для выбора различных напряжений. В качестве альтернативы можно использовать регулируемый трансформатор (регулируемый автотрансформатор) для (почти) непрерывного изменения напряжения ¹ . Некоторые источники переменного тока включают измерители для контроля напряжения, тока и / или мощности.

Некоторые продукты, такие как блок питания переменного тока с регулируемой изоляцией B & K Precision модели 1655A, показанный ниже, объединяют в себе изолирующий трансформатор и регулируемый трансформатор.Этот продукт также включает в себя возможность выполнять испытания на утечку переменного тока и имеет удобный регулируемый источник питания для паяльников. Это практичный и полезный инструмент для стенда устранения неполадок.

Типы источников питания постоянного тока

Батарейный отсек

Эти типы расходных материалов, как правило, наименее дорогие. Название описывает их основное предназначение – действовать вместо батареи. Эти устройства недороги и удобны при работе с оборудованием с батарейным питанием, поскольку позволяют работать с оборудованием без необходимости искать необходимые батареи.

Один из популярных типов выдает 13,8 В постоянного тока и предназначен для подачи постоянного тока на устройства, обычно питаемые от автомобильного аккумулятора. Типичное использование – обслуживание радиоприемников CB и автомобильного стереооборудования. Их характеристики линейного регулирования обычно шире, чем у лабораторных расходных материалов, но это нормально, поскольку напряжения в автомобилях существенно различаются.

Другой популярный тип (показан справа) заменяет различные схемы батарей на 1,5 вольта и батарей на 9 и 12 вольт. Единственными элементами управления являются двухпозиционный переключатель и поворотный переключатель, позволяющие выбрать желаемое выходное напряжение.

Поскольку это настоящие источники питания, они предназначены для безопасной непрерывной работы в условиях короткого замыкания.

Расстояние между банановыми разъемами составляет 0,75 дюйма (19 мм), чтобы можно было использовать переходники с двумя банановыми вилками, используемые с коаксиальными кабелями.

Источник постоянного напряжения

Чуть более сложный источник питания, чем разрядник батарей, обеспечивает постоянное регулируемое напряжение. Поскольку они регулируются, они обычно поставляются с измерителем, чтобы показать вам напряжение, на которое установлено напряжение.В некоторых также есть измерители, позволяющие контролировать ток. Типичная модель – B&K 1686A, показанная справа.

Основное поведение источника питания – поддержание установленного вами напряжения независимо от сопротивления нагрузки.

Эти модели имеют ручку для регулировки выходного напряжения. Некоторые модели не могут быть полностью настроены до нуля вольт, и их максимальный выходной ток может быть пропорционален выходному напряжению, а не обеспечивать номинальный ток при любом выходном напряжении.

В модели справа предусмотрены «связующие» точки, позволяющие контролировать выходное напряжение с помощью более точного цифрового измерителя или позволяющие подключаться к другим цепям (обратите внимание, что связующие точки имеют предел 2 А).

Эти типы источников питания хорошо работают в качестве разрядников батарей, а также покажут вам ток, потребляемый нагрузкой.

Источник постоянного напряжения / постоянного тока

Вероятно, самый популярный тип лабораторных источников питания – это источники постоянного напряжения / постоянного тока.В дополнение к подаче постоянного напряжения эти источники также могут подавать постоянный ток. В режиме постоянного тока источник питания будет поддерживать установленный ток независимо от изменений сопротивления нагрузки. Типичным примером этого типа источника питания является B&K 1621A, показанный:

Этот источник питания выдает одно регулируемое напряжение, которое обозначается одним набором клемм типа «банановый джек». Вышеупомянутое расположение выходных клемм с клеммой заземления между клеммами + и – является наиболее распространенным и делает подключение любой клеммы к земле с помощью металлической перемычки очень удобно.Это полезно, если вы хотите, чтобы одна из клемм была заземлена. Конечно, то же самое можно сделать с помощью куска проволоки или перемычки со штабелируемыми банановыми вилками.

Указанный выше источник питания имеет грубую и точную регулировку как тока, так и напряжения. В некоторых источниках питания вместо этого для регулировки используются 10-оборотные потенциометры. В других используются дисковые переключатели или кнопочные переключатели. Дисковые и кнопочные переключатели полезны (если их настройки точны), потому что они могут устранить необходимость в измерителе.

У этих типов источников питания часто есть другие полезные функции:

• Дистанционное измерение: вход с высоким сопротивлением, позволяющий измерять напряжение на нагрузке. Затем источник питания корректирует падение напряжения на выводах, соединяющих источник питания с нагрузкой.
• Соединения ведущий / ведомый: существуют различные методы, позволяющие подключать источники питания одного семейства параллельно или последовательно для получения более высоких напряжений или более высоких токов.
• Терминал дистанционного программирования: у некоторых источников питания есть входные терминалы для напряжения или сопротивления, которые можно использовать для управления выходным напряжением или током.Примечание: это называется аналоговым программированием, а не цифровым программированием с помощью компьютера.

Источник питания с несколькими выходами

Источники питания с несколькими выходами имеют более одного выхода постоянного тока, часто два или три. Они полезны и экономичны для систем, требующих нескольких напряжений. Часто используемый источник питания для разработки схем – это источник с тройным выходом. Один выход подает от 0 до 6 вольт, предназначенный для цифровой логики. Два других питают (обычно) от 0 до 20 вольт, которые могут использоваться с биполярной аналоговой схемой.Иногда для двух источников питания на 20 вольт предоставляется регулировка слежения, так что источники + и – 20 вольт можно регулировать вместе, поворачивая одну ручку.

Популярной моделью является модель 9130:

.

Три выхода можно настроить независимо с помощью ручки или клавиатуры. Выходы каналов 1 и 2 – 31 вольт при 3,1 ампера, а третий канал выдает 6 вольт при 3,1 ампера. Таким образом, источник питания может непрерывно выдавать более 200 Вт. Выходы можно включать и выключать независимо или все сразу (полезно для питания всей печатной платы).

Блок питания имеет ряд полезных функций. Выходы могут быть настроены на работу по таймеру: по прошествии определенного временного интервала выход отключается. Пределы напряжения устанавливаются для всех каналов, поэтому ваш прототип электрической конструкции может быть защищен от случайного перенапряжения. Два канала на 30 В могут быть подключены последовательно или параллельно для получения более высокого напряжения или тока соответственно. Также имеются регистры хранения для сохранения до 50 состояний прибора для последующего вызова (полезно для повторяющихся испытаний).

Приятной особенностью для автоматической работы является то, что источник питания можно настроить так, чтобы его выход был включен при последних настройках включения. Таким образом, если он работает в цепи и отсутствует питание переменного тока, источник питания снова начнет подавать питание при возобновлении подачи питания переменного тока.

Этот конкретный блок питания также программируется с помощью компьютера, что подводит нас к следующему типу блока питания.

Программируемый блок питания

Программируемые источники питания иногда называют «системными» источниками питания, поскольку они часто используются как часть компьютерной системы для тестирования или производства.Мы исключим из этого обсуждения «программирование» с помощью внешних напряжений или сопротивлений, которое использовалось в основном до того, как цифровое управление стало популярным.

На протяжении многих лет существовало множество типов компьютерных интерфейсов с контрольно-измерительными приборами. Двумя наиболее популярными из них были IEEE-488, также известный как GPIB (интерфейсная шина общего назначения), и последовательная связь RS-232. Также использовались сетевые интерфейсы (например, Ethernet) и USB-интерфейсы. Мы не будем здесь обсуждать достоинства различных типов интерфейсов, поскольку они выходят за рамки этого документа.

Командный язык для источника питания находится на несколько более высоком уровне, чем тип интерфейса. Это означает набор инструкций, отправляемых прибору по цифровому интерфейсу, и информацию, полученную компьютером от прибора. Вы увидите три категории:

Собственный	Собственные языки команд обычно специфичны для одного производителя, а иногда даже специфичны для определенного набора инструментов.Недостатком проприетарных командных языков является то, что пользователю необходимо написать программное обеспечение, специально предназначенное для этого инструмента. Переход на другой блок питания от другого производителя означает переписывание программного обеспечения.
SCPI	означает «Стандартные команды для программируемых инструментов», часто произносится как «скиппи» или «скуппи». Поскольку необходимость переписывать программное обеспечение при смене поставщика является болезненным, индустрия тестирования / измерения разработала SCPI для стандартизации команд для контрольно-измерительных приборов, чтобы упростить смену поставщиков приборов без необходимости переписывать большое количество программного обеспечения.
SCPI-подобный	SCPI очень помог, но не является полным решением, потому что добавляются новые функции, требующие новых команд. Несмотря на это, многие производители пытаются сделать свои языки командных инструментов SCPI-подобными, что означает, что они используют как можно больше стандартов. Синтаксис также выглядит знакомым разработчикам программного обеспечения, поэтому время разработки сокращается.

Здесь приводится типичный набор команд SCPI, общих для источников питания:

[SOURce:]

MODE {}
MODE?

НАПРЯЖЕНИЕ
[: LEVel] {}

[: LEVel]?
: ЗАЩИТА

: СОСТОЯНИЕ {}
: СОСТОЯНИЕ?

[: LEVel] {}
[: LEVel]?

ТОК
[: LEVel] {}

[: LEVel]?

Отправляя любую из приведенного выше списка команд через интерфейс, поддерживаемый прибором, можно управлять подачей с помощью компьютера, а не нажимать клавиши на передней панели.Это очень полезно, особенно при выполнении более сложных настроек, таких как создание динамических ступеней напряжения с использованием режима списка.

Многодиапазонная поставка

Большинство обычных источников питания работают с фиксированными номинальными значениями напряжения и тока, например 30В / 3А. В этом примере максимальная выходная мощность 90 Вт может быть реализована только при напряжении источника питания 30 В / 3 А. Для всех других комбинаций напряжения / тока выходная мощность будет меньше. Многодиапазонные источники питания отличаются тем, что они пересчитывают пределы напряжения / тока для каждой настройки, образуя границу гиперболической формы с постоянной мощностью, как показано на диаграмме ниже.Модель B & K 9110, рассчитанная на 100 Вт / 60 В / 5 А, является примером этого типа источника питания. Возможны любые комбинации напряжения / тока, которые лежат на гиперболической кривой, например 20В / 5А или 60В / 1,66А, и в каждом случае источник питания работает на максимальной мощности. Преимущества этой архитектуры очевидны: источник питания с несколькими диапазонами обеспечивает большую гибкость в выборе выходных характеристик и позволяет пользователям заменять несколько фиксированных номиналов одним источником с несколькими диапазонами, что позволяет сэкономить средства и место на столе.

Характеристики источника питания

Режим постоянного тока и постоянного напряжения

Категория источников питания постоянного тока, обсуждаемая в этом разделе, изменяет напряжение сети переменного тока на напряжение постоянного тока.Наиболее распространенным и универсальным регулируемым источником питания постоянного тока является источник постоянного тока (CC) или постоянного напряжения (CV), который, как следует из названия, может обеспечивать либо постоянный ток, либо постоянное напряжение в определенном диапазоне, см. Изображение ниже.

Рабочая характеристика этого источника питания называется автоматическим кроссовером постоянного напряжения / постоянного тока. Это позволяет непрерывно переходить от режима постоянного тока к режиму постоянного напряжения в ответ на изменение нагрузки.Пересечение режимов постоянного напряжения и постоянного тока называется точкой кроссовера. На рисунке ниже показано соотношение между этой точкой кроссовера и нагрузкой.

Например, если нагрузка такова, что подключенный к ней источник питания работает в режиме постоянного напряжения, обеспечивается регулируемое выходное напряжение. Выходное напряжение остается постоянным при увеличении нагрузки до момента, когда будет достигнут заданный предел тока. В этот момент выходной ток становится постоянным, а выходное напряжение падает пропорционально дальнейшему увеличению нагрузки.На некоторых моделях блоков питания точка кроссовера обозначается светодиодными индикаторами на передней панели. Точка пересечения достигается, когда индикатор CV гаснет, а индикатор CC загорается.

Аналогично, переход из режима постоянного тока в режим постоянного напряжения автоматически происходит при уменьшении нагрузки. Хороший пример этого можно увидеть при зарядке 12-вольтовой батареи. Первоначально напряжение холостого хода источника питания может быть установлено равным 13,8 вольт. Низкий заряд батареи приведет к большой нагрузке на источник питания, и он будет работать в режиме постоянного тока, который можно отрегулировать для скорости зарядки 1 ампер.По мере того, как аккумулятор заряжается и его напряжение приближается к 13,8 вольт, его нагрузка уменьшается до точки, при которой он больше не требует полной зарядки в 1 ампер. Это точка кроссовера, когда источник питания переходит в режим постоянного напряжения.

В следующем списке спецификаций мы перечислим советы и вопросы, которые вы, возможно, захотите учесть при изучении характеристик источника питания. Внимательно читайте спецификации и всегда смотрите на мелкий шрифт.

Выход

Выходное напряжение и ток (или напряжения и токи для нескольких выходов), конечно, имеют фундаментальное значение.Если вы ищете источник питания для конкретного приложения, подумайте о том, чтобы быть консервативным и покупать больше возможностей, чем вам нужно – в проекты часто добавляются новые функции на поздних этапах цикла проектирования.

Советы и вопросы:

• Убедитесь, что выходной сигнал указан в допустимом диапазоне входного линейного напряжения (пример: некоторые импульсные источники питания должны быть снижены, например, до 90 В переменного тока).
• Некоторые блоки питания (обычно импульсные блоки питания) не рассчитаны на выходное напряжение до 0 В.
• Насколько припас может плавать над или под землей?
• Насколько выходной дрейф с течением времени? Типичное значение может составлять от 5 до 10 мВ в течение 10 часов при постоянной нагрузке и входном напряжении.
• Если на выходе фиксированное напряжение, можно ли его немного отрегулировать до желаемого значения?
• Проверьте, есть ли в источнике питания дистанционное зондирование. Дистанционное измерение использует две входные клеммы с высоким импедансом для измерения выходного напряжения источника питания. При подключении к нагрузке эта функция может корректировать падение напряжения в соединительных проводах питания и нагрузки.
• Некоторые блоки питания имеют защиту на выходе. Иногда это называют «лом», «защитой от перенапряжения» или «защитой от предельного напряжения». Эта функция либо ограничивает выходное напряжение до значения, установленного пользователем, либо отключает выход, если выходное напряжение достигает установленного предела. Цель состоит в том, чтобы обеспечить защиту цепей, чувствительных к напряжению. Пример: вы запитываете логическую схему на 5 В с источником питания, способным обеспечить выходное напряжение 40 В. Вы устанавливаете защиту источника питания от перенапряжения на 5.5 вольт. Тогда выходное напряжение никогда не будет превышать 5,5 вольт, независимо от того, на сколько вы поворачиваете ручку регулировки напряжения. Примечание: «лом» обозначает устройство (обычно SCR), которое закорачивает выход при превышении установленного предела напряжения. Поведение лома может быть нежелательным – хотя отключение цепи защитит ее, это также может вызвать проблему из-за отсутствия питания цепи!

Постановление

Регулировка нагрузки – это степень изменения выходного напряжения при изменении нагрузки, обычно от 0 до 100% номинального значения.Это можно легко и удобно измерить с помощью современных нагрузок постоянного тока. Типичные характеристики составляют от 0,1% до 0,01%. Если подумать, это отличное поведение – изменение до 1 части из 10 000 (это делается с помощью схем управления с отрицательной обратной связью).

Линейное регулирование – это степень изменения выхода при изменении входного переменного напряжения. Обычно он указывается как мВ на данное изменение входного сигнала или как процентное изменение во всем допустимом диапазоне входного сигнала. Типичные значения снова находятся в диапазоне 0.От 1% до 0,01%.

Для очень требовательных проектов можно узнать, как изменяется выход при изменении трех основных факторов: входного напряжения, нагрузки и температуры. Это редко указывается и, вероятно, придется измерить.

Вышеуказанные нормативные характеристики относятся к установившемуся режиму работы. Переходное поведение важно для некоторых приложений. Можно указать переходное время отклика, оно связано с тем, сколько времени требуется источнику питания для восстановления заданного значения после внезапного изменения нагрузки или выхода.Это может быть важной спецификацией, когда источник питания используется с цифровой схемой, которая потребляет энергию импульсами. Например, радиопередатчик быстро перейдет из состояния бездействия в состояние полной мощности, что приведет к скачкообразным изменениям в потребности в источнике питания. Источник питания с плохой переходной характеристикой (или нестабильной реакцией, вызывающей колебания) будет вредным для приложения, потому что он может быть не в состоянии обеспечить достаточную мощность, а его выходные переходные процессы могут быть связаны с цепью, которую он поставляет, что приведет к аномальное поведение.

Пульсация и шум

Не существует общепринятого метода измерения пульсаций и шума. Некоторые поставщики включают внешние схемы при проведении измерений, поэтому, чтобы дублировать их результаты, вам нужно будет связаться с ними, как они проводят свои измерения. Самый простой способ измерения – подключить осциллограф со связью по переменному току к выходу источника питания. Измерение может быть выполнено для синфазного шума (шум на обоих выходах + и – источника питания по отношению к заземлению источника питания переменного тока) или нормального (также называемого дифференциальным режимом) шума, который представляет собой шум, наблюдаемый между + и – клеммы источника питания.Примечание: поскольку внешняя сторона разъема BNC на многих прицелах подключена к заземлению, вам придется использовать изолирующий трансформатор для питания осциллографа или использовать дифференциальный усилитель для измерения шума в нормальном режиме.

Пульсации для линейных источников питания обычно измеряются при удвоенной частоте сети. Что касается импульсных источников питания, вам нужно проверить более высокие частоты, и вы можете увидеть скачки напряжения. Пульсация может быть определена как часть нефильтрованного переменного напряжения и шума, присутствующих на выходе фильтрованного источника питания при работе с полной нагрузкой, и обычно указывается в вольтах (среднеквадратичное значение).С другой стороны, шум обычно определяется как размах переменного напряжения и может быть определен как часть нефильтрованного и неэкранированного шума электромагнитных помех, присутствующего на выходе отфильтрованного источника питания при работе с полной нагрузкой.

Может быть важно знать, в какой полосе частот указан шум. Часто это 20 МГц, так как для его измерения используется осциллограф. Примечание: иногда рябь и шум обозначаются как PARD, что является аббревиатурой от «периодических и случайных отклонений».

Большинство линейных источников питания должны иметь пульсации менее 3 мВ RMS и менее 50 мВ пиковых значений для импульсных источников

* Практический пример : Вот несколько примеров измерений пульсации и шума.Выход блока питания B&K Precision 9130, установленного на 9 В, был подключен через коаксиальный кабель 50 Ом (с использованием адаптера с двумя банановыми вилками) к цифровому запоминающему осциллографу B&K Precision 2534 (полоса пропускания 60 МГц). Вход осциллографа был связан по переменному току (канал был проверен, чтобы убедиться, что связь по переменному току не оказывала заметного влияния на амплитуду входного сигнала вплоть до 30 Гц). Прицел питался от изоляционного трансформатора медицинского назначения, поэтому измерение шума было дифференциальным, а не синфазным.Не было измеримых пульсаций в линии электропередач, и шум был в основном широкополосным с некоторыми всплесками с основной частотой 40 МГц. Эти шипы не от этого источника питания, потому что i) они присутствовали при выключенном источнике питания и ii) они присутствовали на других приборах на скамейке автора, также выключенных. Вероятно, это цифровые помехи от компьютера автора, проходящие через линию электропередачи. 9130 должен иметь уровень шума менее 3 мВ (среднеквадратичное значение); эта конкретная поставка соответствовала спецификации.Обратите внимание, что это примерные измерения и не предназначены для определения каких-либо конкретных характеристик источников питания 9130 в целом. Тем не менее, мы надеемся, что это показывает, что такая «простая» вещь, как подключение одного кабеля к источнику питания и выполнение измерения, включает в себя ряд вещей, о которых следует подумать. Если бы автор использовал на входе фильтр нижних частот 20 МГц, он бы не тратил время на отслеживание этого паразитного шума.

Рисунок 2: (A) Типичный тепловой шум (B) Более медленный захват (A), показывающий всплеск (~ 15 мВ) (C&D) Подробности всплеска

Температура

Поскольку компоненты, из которых состоят блоки питания, чувствительны к температуре, неудивительно, что блоки питания в целом также могут быть чувствительными к температуре.Это верно даже тогда, когда дизайнеры стараются минимизировать влияние температуры. Современные источники питания лабораторного качества должны иметь температурный коэффициент ниже 0,05% на C. Обычно это указывается в диапазоне рабочих температур, который часто составляет от 0 до 40 ˚C. Обычно подразумевается или предполагается, что источник питания испытывается при постоянной нагрузке без колебаний линии переменного тока.

Вход переменного тока

Источники питания большей мощности могут использовать трехфазное питание. Они могут быть более экономичными и немного более эффективными, чем однофазные источники питания, хотя частота пульсаций будет выше.

Изоляция: определяется как напряжение постоянного или переменного тока, которое может подаваться между входом и выходом без нарушения питания. Типичные числа от 500 до 1500 В. Изоляция источника питания между входом и выходом или шасси обеспечивается изоляцией, обеспечиваемой трансформатором источника питания.

Некоторые источники питания содержат фильтрующие конденсаторы большой емкости, которые, по сути, вызывают короткое замыкание на выпрямитель при первом включении источника питания. В некоторых источниках питания есть схемы, позволяющие минимизировать пусковой ток или распределить его по времени («плавный пуск»).

Спецификация удержания определяет, как долго вход переменного тока может отключиться, а источник питания будет оставаться в режиме регулирования. Заряд, накопленный на конденсаторах фильтра, используется для подачи питания при отключенном входе переменного тока.

По мере увеличения стоимости энергии эффективность энергоснабжения становится все более важной. Эффективность – это выходная мощность, деленная на входную, и, конечно же, всегда будет меньше 100% (обычно она преобразуется в проценты). Лучшие расходные материалы могут быть эффективными на 90% или лучше.Линейные источники питания обычно намного менее эффективны, чем импульсные источники питания.

Точность отслеживания

Некоторые блоки питания с двумя или более выходами могут иметь функцию отслеживания. Здесь один выход будет отслеживать выходное напряжение другого выхода. Это полезно при подаче питания на цепи, которым нужна положительная и отрицательная шина. Спецификация точности отслеживания определяет, насколько точно второй вывод отслеживает вывод первого вывода.

Изоляция по постоянному току

Изоляция означает, насколько клеммы + или – могут быть «плавающими» над или под землей линии питания.Эта спецификация часто включает выходное напряжение источника питания. Важно не превышать спецификацию, так как это может вызвать пробой диэлектрика внутреннего компонента и / или воздействие опасного напряжения. Довольно часто два блока питания подключаются последовательно, чтобы получить более высокое напряжение, чем может обеспечить любой из них. Например, рассмотрим следующую схему:

В, _из будет суммой напряжений, установленных на источнике питания 1 и источнике питания 2. Обратите внимание, что эта последовательная работа должна быть такой, чтобы ток не превышал ток источника питания с минимальным номинальным током.

Чтобы быть уверенным, что вы соблюдаете технические требования производителя по изоляции постоянного тока, убедитесь, что ни одно из напряжений на любом из внешних проводов относительно земли не превышает спецификации изоляции постоянного тока.

Теория работы

Есть два основных способа работы источников питания: линейное регулирование и режим переключения.

Линейный регламент

Принцип действия источника питания с линейным регулированием показан на следующей схеме:

Входное напряжение обычно поступает от трансформатора, двухполупериодного выпрямителя и конденсаторного каскада фильтра.Выходное напряжение сравнивается с опорным напряжением (полученным, например, из настроек передней панели источника питания), и разница подается на транзистор, чтобы пропустить через него больший или меньший ток. Транзистор обычно биполярный или MOSFET (иногда как часть управляющей ИС для небольших источников питания) и работает в своей линейной области (отсюда и название «линейное» регулирование). Стратегия линейного регулирования имеет преимущества простоты, низкого уровня шума, быстрого времени отклика и отличного регулирования.Недостатком является то, что они неэффективны, так как всегда рассеивают мощность. В приведенной выше схеме вы можете видеть, что транзистор имеет V _на – V _{на выходе} . Умножьте эту разницу на ток, чтобы получить рассеиваемую мощность. При большой разнице напряжений (т. Е. При низком выходном напряжении источника питания) и большом токе общий КПД может упасть почти до 10%. Максимальный КПД для линейного источника питания обычно составляет около 60%. Типичный средний КПД находится в диапазоне 30-40%.

Режим переключения

Примечание. В этом разделе мы будем называть импульсный источник питания сокращенно SMPS.

Проблемой типичного линейного источника питания является размер и вес трансформатора. Размер нужен из-за низкой частоты (от 50 до 60 Гц). При той же выходной мощности размер трансформатора уменьшается (сильно) с увеличением частоты (до определенного значения). SMPS использует это преимущество, разделяя форму волны переменного тока на множество мелких частей и изменяя их до желаемого уровня напряжения с помощью трансформатора гораздо меньшего размера.Ключевым фактом является то, что переключающий элемент (транзистор) либо выключен, либо полностью включен (насыщен). Падение напряжения на транзисторе невелико (как для биполярного транзистора, так и для полевого МОП-транзистора), что означает, что в нем тратится мало энергии. Когда он выключен, мощность не рассеивается. Это одно из преимуществ эффективности ИИП.

Конденсаторы фильтра также могут быть меньше на этих более высоких частотах, и дроссели более эффективны. Нижний предел частоты составляет 25 кГц (чтобы оставаться выше диапазона человеческого слуха), а современный верхний предел в настоящее время составляет около 3 МГц.Большинство импульсных источников питания используют частоты в диапазоне от 50 кГц до 1 МГц.

Паразитное поведение и скин-эффект в проводимости становятся важными на более высоких частотах переключения, особенно потому, что формы волны представляют собой прямоугольные волны и богаты гармониками. В пассивных элементах, таких как конденсаторы и катушки индуктивности, ESR (эквивалентное последовательное сопротивление) становится важным и приводит к неэффективности. Резисторы должны быть неиндуктивными. Тщательно продуманные, оптимизированные схемы переключения режимов могут обеспечить эффективность 95%, но типичный SMPS имеет КПД около 75%, что все же намного лучше, чем у типичного линейного источника питания.Это одна из причин, по которой они повсеместно используются в персональных компьютерах.

Еще одним преимуществом SMPS является то, что переключение может модулироваться различными способами в зависимости от условий нагрузки. Выход источника питания регулируется с помощью цепи обратной связи, которая регулирует время (рабочий цикл), с которым MOSFETs включаются или выключаются.

Преимущества импульсных источников питания не связаны с некоторыми затратами. Более высокие частоты и переключение означают более высокие уровни электромагнитных помех (EMI), как излучаемых, так и кондуктивных.Это может вернуть коммутационный шум в линию электропередачи. Управляющая электроника также стала более сложной (особенно в последнее время из-за желания иметь более высокие коэффициенты мощности).

Импульсные источники питания могут с трудом вырабатывать низкое напряжение. Это связано с тем, что транзистор должен переключать ток, то есть SMPS не может работать, пока не будет протекать достаточный ток. Из-за этого импульсные источники питания часто имеют минимальное выходное напряжение.

Применение источника питания

http: // www.amtex.com.au/ApplicationNotesPower.htm

Использование источника питания для создания смещения постоянного тока с помощью функционального генератора

Если источник сигнала, такой как функциональный генератор, не имеет возможности смещения постоянного тока, вы можете эффективно добавить эту функцию, используя источник питания постоянного тока. Как и в спецификации на изоляцию постоянного тока источника постоянного тока, важно, чтобы такой режим работы источника сигнала был разрешен производителем и чтобы вы не превышали спецификации. Вам также понадобится источник сигнала, выходные клеммы которого (обычно разъем BNC) изолированы от земли.Если разъем не изолирован от земли, прибор можно изолировать от земли линии питания с помощью изолирующего трансформатора. Однако металлическое шасси инструмента может быть выше или ниже потенциала земли при смещении постоянного тока, поэтому примите соответствующие меры против поражения электрическим током. Способ подключения показан на следующей схеме.

Причина, по которой это может быть полезно, заключается в том, что сигнал функционального генератора затем может быть вставлен в схему, которая смещена выше или ниже земли (или источник питания постоянного тока может подавать смещение, например, для транзистора).Вы должны быть осторожны, чтобы не превысить текущие возможности функционального генератора.

Источники питания: вопросы и советы

Как измерить эффективность источника питания?

Если для вас важна эффективность, вы должны тщательно ее измерить. Для типичного источника питания постоянного тока, работающего от сети переменного тока, вам необходимо измерить входную мощность переменного тока и мощность постоянного тока, выдаваемую источником, как показано на следующей диаграмме:

Наверное, лучший инструмент для измерения мощности переменного тока, используемой источником постоянного тока, – это осциллограф.Вам нужно будет измерить переменное напряжение и переменный ток, поступающие в блок питания. Лучшим подходом, вероятно, является использование неиндуктивного токового шунта для измерения тока и двух независимых дифференциальных усилителей для измерения входного переменного напряжения источника питания и переменного напряжения на шунте. Форма волны мощности может быть получена путем умножения формы волны тока и напряжения с помощью осциллографа. При подходящей полосе пропускания осциллографа и усилителей это будет точное измерение, покажет вам коэффициент мощности и расскажет о любых гармониках / переходных процессах линии питания, связанных с работой источника постоянного тока.Если ваш осциллограф не может выполнить умножение, вы все равно можете измерить среднеквадратичные значения напряжения и тока, измерить коэффициент мощности и умножить эти три вместе.

Для измерения мощности, потребляемой нагрузкой, вы можете использовать измерители напряжения и тока источника постоянного тока, если вы знаете, что они точны. Для подтверждения вы можете вместо этого использовать нагрузку постоянного тока с такими же характеристиками нагрузки.

Тогда измеренный КПД в процентах будет

.

, где P _в – измеренная входная мощность переменного тока, а P _out – измеренная выходная мощность постоянного тока, оба в одних и тех же блоках питания.

Почему существует такая большая разница в ценах на блоки питания?

Аналогичный вопрос можно задать об автомобилях. Оба вопроса имеют один и тот же ответ: существует множество факторов, и простой ответ, вероятно, невозможен. Некоторые из факторов:

• Имя и репутация продавца

• Насколько консервативен дизайн

• Количество и тип конкурирующих единиц

• Сертификаты (e.г., безопасность, EMI и др.)

• Надежность конструкции (и усилия, затраченные на проверку конструкции)

• Качество используемых компонентов и конструкции

• Количество функций

При оценке источника питания (или любого другого оборудования) следует учитывать общую стоимость владения. Включите стоимость ежегодных калибровок и любые предполагаемые потери из-за недоступности или необходимости ремонта или замены устройства в случае его выхода из строя.Через десять или более лет эти затраты могут легко превысить первоначальную стоимость источника питания.

Что лучше: режим переключения или линейный?

Это зависит от того, что вы подразумеваете под словом «лучший». Вы можете получить некоторые рекомендации из следующей таблицы:

Тип	Сильные стороны	Слабые стороны
Линейная	Низкий уровень шума и электромагнитных помех Хорошая регулировка линии и нагрузки Быстрая переходная характеристика Может производить очень низкий выходной ток	Низкий КПД (в среднем 30-40%) Масса (трансформатор) Радиаторы большего размера Дороже для большей мощности
Режим переключения	Высокая эффективность (в среднем 75%, в некоторых случаях около 95%) Более доступный для большей мощности Легче	Невозможно подавать низкое напряжение, требуется минимальный ток Больше шума (включая импульсный шум и нарушения ЭМС) Намного более медленный переходной отклик по сравнению с линейным

Дополнительные комментарии по этим двум типам см. В разделе «Теория работы».

Все большую популярность приобретают гибридные технологии, использующие как линейные, так и переключающие схемы. Целью этого подхода является создание источников питания, характеристики которых сочетают в себе преимущества технологий линейного и импульсного режимов.

Что такое лом?

Это защитное устройство, используемое на выходе источников питания (обычно SCR) для короткого замыкания выхода, если выходное напряжение превышает установленный уровень. См. Раздел «Выход» в разделе «Характеристики источника питания».

Как лучше всего проверить блок питания под нагрузкой?

Безусловно, отличный способ – протестировать его с реальной нагрузкой, которую он предназначен, если это возможно. Однако это может не повлиять на поставку настолько, чтобы много рассказать о ее пригодности и надежности для вашего приложения. Отличным инструментом для проверки блоков питания является нагрузка постоянного тока. Их можно запрограммировать на применение самых разных нагрузок к источнику питания, и они могут делать это безостановочно. После того, как определенная поставка квалифицирована, они становятся хорошими инструментами для текущей или входящей проверки.

Как измерить пульсацию и шум?

Это можно сделать с помощью осциллографа или широкополосного среднеквадратичного вольтметра переменного тока. Но есть нюансы, о которых следует знать – см. Раздел «Пульсация и шум» в разделе «Характеристики источника питания».

Сопротивление провода и контакта

Контактное сопротивление в плохих соединениях или плохо выполненных механических соединениях может добавить значительные нагрузки, особенно в сильноточных устройствах. Плохое или корродированное гофрированное соединение может иметь сопротивление в сотни миллиомов или даже выше ома.Это снижает эффективность и создает горячие точки. Если вам когда-либо приходилось чистить клеммы аккумулятора на вашем автомобиле, чтобы он завелся, вы видели проблему.

Медный провод 10 калибра имеет сопротивление немногим более 3 Ом / м. Для цепи с проводом длиной 10 м это 30 мОм. Таким образом, соединение 100 мОм будет обеспечивать 75% сопротивления проводки (а также терять 75% мощности, потерянной в проводке).

Плохие соединения относительно легко найти, если вы можете получить доступ к проводу под нагрузкой. Цифровой мультиметр можно использовать для измерения падения напряжения на соединениях (будьте осторожны, когда по проводам передаются значительные напряжения).Зная ток (измерьте его с помощью накладного амперметра постоянного тока, если измеритель источника питания не подходит), вы можете рассчитать сопротивление соединения. Если провод изолирован, доступны специальные пробивающие изоляцию щупы, такие как CalTest Electronics CT3044 или Pomona 5913. Если вы используете пробивные щупы, сначала отключите питание – случайная дуга может повредить острые наконечники (кроме потенциальная угроза безопасности).

Могу ли я подключиться параллельно?

Нагрузке для работы требуется n источников питания, поэтому используется n + 1 источник питания, что позволяет одному из них выйти из строя.Диоды должны изолировать источники питания друг от друга (они могут понадобиться, а могут и не понадобиться; опять же, спросите своего поставщика). Для источников питания может потребоваться соединить вместе линии управления, чтобы они могли разумно распределять нагрузку. Требование состоит в том, чтобы на выходе каждого источника было одинаковое напряжение, чтобы они поровну распределяли нагрузку. Проводка должна быть короткой, и каждая ветвь должна быть одинаковой для каждого источника питания.

М. Шварц, Передача информации, модуляция и шум, 2-е изд., McGraw-Hill, 1970, ISBN 07-055761-6.

http://www.abbottelectronics.com/engineer/glossary.htm

http://www.currentsolutions.com/knowledge/glossary.htm

Регулировка линии

Насколько изменяется напряжение или ток нагрузки, когда источник питания работает при различных линейных напряжениях в заданном диапазоне. Обычно указывается в процентах от общего напряжения или тока, доступного от источника питания. Рейтинг «0%» означал бы идеальное регулирование.

Регулировка нагрузки

Насколько изменяется напряжение или ток нагрузки между работой источника питания на холостом ходу и при полной нагрузке.Обычно указывается в процентах от общего напряжения или тока, доступного от источника питания. Рейтинг «0%» означал бы идеальное регулирование.

КПД

Измеренный в процентах, он указывает количество выходной мощности по сравнению с мощностью, потребляемой в системе.

EMI

Электромагнитные помехи

Пусковой ток

Начальная величина тока, потребляемого источником питания при запуске.Иногда его называют пусковым током, и обычно он на несколько значений превышает установившееся значение источника питания.

Инвертор

Электрическое устройство, используемое для преобразования постоянного тока в переменный ток.

Дистанционное зондирование

Предоставляется в некоторых приборах, которые можно использовать для измерения напряжения тестируемого устройства на его клеммах, чтобы обеспечить точные показания для компенсации падений напряжения на выводах, подключенных к прибору и тестируемому устройству.

Постоянное напряжение

Стабилизированный источник питания, который подает постоянное напряжение на нагрузку, даже когда сопротивление нагрузки изменяется до значения, не превышающего предельный ток источника питания.

Постоянный ток

Регулируемый источник питания, который подает постоянный ток на нагрузку даже при изменении сопротивления нагрузки. Обратите внимание, что источник питания должен соответствовать закону Ома.

Предел тока

Значение, заданное как предел тока, который может выдавать блок питания.Когда ток достигает предела, типичный источник питания CV / CC переключается из режима CV в режим CC. Это также известно как точка пересечения.

Защита от перегрузки

Функция защиты в большинстве источников питания постоянного тока, предотвращающая потребление каким-либо устройством большей мощности, чем предназначены для производства этих источников.

Защита от перенапряжения

Защита, используемая во многих источниках питания, ограничивает величину выходного напряжения.

Параллельная работа

Этот режим работы, применяемый во многих источниках питания с двойным и тройным выходом, позволяет подключать два или более независимых выхода параллельно для увеличения токового выхода.

Последовательная работа

Режим работы во многих источниках питания с двойным и тройным выходом, в котором два или более независимых выхода соединяются последовательно для увеличения выходного напряжения.

PARD

Периодические (пульсации) и случайные (шум) отклонения выходного напряжения от заданного значения.

ШИМ

Широтно-импульсная модуляция

Разрешение

Наименьшее изменение напряжения или тока, которое может быть выполнено регулировкой органов управления.

Тепловая защита

Защита от повреждения источника питания из-за чрезмерной температуры.

Переходное время восстановления

Время, необходимое источнику питания для восстановления своей выходной мощности после ступенчатого изменения.

AC

Переменный ток. Описывает напряжение и ток, которые меняются по амплитуде, обычно синусоидальной формы по времени. Электропитание переменного тока почти повсеместно используется для распределения электроэнергии.

Blackout

Потеря мощности переменного тока.

Понижение напряжения

Запланированное снижение напряжения переменного тока энергокомпанией для противодействия чрезмерному спросу.

Емкостная связь

Два отдельных проводника всегда образуют конденсатор. Чем они ближе, тем больше вероятность того, что колебания напряжения на одном проводе будут электростатически индуцированы на другом проводе (в отличие от индуктивной связи).

Индуктивная связь

Когда в одном проводе протекает изменяющийся ток, в соседнем проводе индуцируется напряжение из-за магнитного поля, вызванного током (в отличие от емкостной связи).

Пик-фактор

В сигнале переменного тока пик-фактор – это отношение пикового значения к среднеквадратичному значению.

DC

Постоянный ток. Используется для описания неизменного напряжения, тока или электрической мощности.

Drift

Изменение во времени выходного напряжения или тока.

Электронная нагрузка

Тип прибора, который служит в качестве нагрузки, обычно динамической, и может использоваться для тестирования источников питания и источников питания.

ESR

Эквивалентное последовательное сопротивление. Простая «последовательная» модель конденсатора или катушки индуктивности помещает чистое реактивное сопротивление последовательно с чистым резистором, величина которого обычно называется ESR. Часто измеряется на электролитических конденсаторах большего размера, и высокое значение ESR обычно указывает на неисправный конденсатор.

Заземление

Электрическое заземление в системе переменного тока – это провод, который соединен с землей, отсюда и название «земля». Причина такого подключения кроется в необходимости защиты пользователей электрического оборудования от поражения электрическим током.Электроэнергия доставляется к месту использования с помощью трансформатора, установленного на опоре или другого типа. Выход такого трансформатора состоит, по существу, из двух выводных проводов, между которыми имеется напряжение использования. По ряду сложных причин, связанных с безопасностью, один из этих выводных проводов трансформатора подключается к земле с помощью медной шины, вбитой в землю.

Минимальная нагрузка

Если указан для источника питания, это минимальный ток нагрузки, который должен быть получен от источника питания, чтобы он соответствовал его рабочим характеристикам.

Скачок

Кратковременное повышение напряжения в сети переменного тока.

Выходное сопротивление

Отношение изменения выходного напряжения к изменению тока нагрузки.

Коэффициент мощности

Отношение активной и полной мощности. Это определяет, сколько тока требуется для выработки определенного количества энергии. Всегда желательно, чтобы это отношение было как можно ближе к 1. Система с более низким коэффициентом мощности означала бы большие потери мощности для выполнения того же объема работы по сравнению с системой с более высоким коэффициентом мощности.

Пульсации напряжения

Часть нефильтрованного переменного напряжения и шума на выходе фильтрованного источника питания, работающего при полной нагрузке. Обычно указывается в среднеквадратичных значениях напряжения переменного тока (с нулевыми пульсациями напряжения, представляющими идеально отфильтрованный источник питания).

Пульсации тока

Часть нефильтрованного переменного тока на выходе фильтрованного источника питания.

RMS

Среднеквадратичное значение. Для любой формы сигнала среднеквадратичное значение представляет собой квадратный корень из среднего значения суммы квадратов выбранных значений.Для непрерывной функции применима аналогичная интегральная формула.

Защитное заземление

Цепь, предназначенная для отвода опасного напряжения (из-за дефекта или аварии), тем самым защищая людей от случайных ударов. Металлические крышки инструментов и приборов заземлены (и, следовательно, называются защитным заземлением). Таким образом, если электрически «горячий» провод внутри устройства случайно касается металлического корпуса, подключение к защитному заземлению означает, что металл будет оставаться рядом с потенциалом земли.Обычно в таком состоянии срабатывает автоматический выключатель.

Температурный диапазон

Диапазон, в котором блок питания должен работать. Он также может обозначать диапазон температур, в котором может храниться источник питания.

Истинная мощность

Также называемая реальной мощностью, обычно измеряется в ваттах.

Полная мощность

Произведение среднеквадратичного значения тока и среднеквадратичного напряжения, обычно измеряемое в единицах ВА (вольт-амперы).