Простой блок питания 5 В 1 А
Очень часто для питания различных устройств, например, детские электронные игрушки, новогодние гирлянды, возникает необходимость в маломощном блоке питания 5 В, это довольно распространенный тип источника и, если для наладки собранного устройства подойдет лабораторный блок питания, то питать готовую конструкцию конечно же нужно собственным БП 5В.
В данной статье я постараюсь пошагово расписать построение трансформаторного блока питания на 5 вольт специально для начинающих радиолюбителей. Вообще написать статью о БП меня побудили предыдущие публикации:
Простая мигалка на светодиодах
Простейшая мигалка на светодиоде
Программируемый переключатель гирлянд
Светодиодная гирлянда на микроконтроллере
Переключатель ёлочной гирлянды на ШИМ
Во всех перечисленных схемах требуется блок питания 5 В как основной или дополнительный источник. Наш БП 5 В будет трансформаторным, а не импульсным. По моему скромному мнению трансформаторный блок питания собрать и настроить легче, возможно по стоимости и габаритам импульсный предпочтительней, но если у вас завалялся старенький и к тому, же тороидальный «транс» на 7 – 10 В, то как говорится сам бог велел.
Структурная схема блока питания на 5 В:
Каждый блок пронумерован А1-А6. На принципиальной схеме каждый блок будет выделен, так сказать для наглядности. Рассмотрим, что представляет из себя каждый блок.
Сетевой фильтр (А1).
Предназначен для подавления высоковольтных и высокочастотных сетевых помех. С высоковольтными помехами успешно справляется варистор. А высокочастотными помехами займется RC фильтр.
Варистор – это полупроводниковый элемент, характеризующийся сопротивлением. Работает следующим образом: в рабочем режиме сопротивление варистора достаточно велико, напряжение не превышает пороговое значение варистора, и ток через него не течет. Как только напряжение достигает «порога» – сопротивление варистора понижается практически до нескольких десятков Ом и ток начинает протекать через него. Кратковременные высоковольтные импульсы гасятся варистором, а более длительное перенапряжение, как правило, выводит его из строя, иногда даже с громким хлопком.
В нашей схеме блока питания 5 В будем использовать RC фильтр, он уступает по эффективности LC фильтру, но зато дешевле и для нашего маломощного БП вполне подойдет.
Раньше никто не «заморачивался» сетевым фильтром, а теперь, какую бы вы бытовую технику не разобрали, обязательно увидите варистор, RC или LC фильтры тоже встречаются, но реже. Вызвано это массовым использованием импульсных блоков питания, которые передают в сеть такую «кашу» помех, что не всякий потребитель выдержит, поэтому производители электротехники пытаются хоть как-то обезопасить свою продукцию. Одним словом не рекомендую убирать из схемы блока питания сетевой фильтр.
Трансформатор (А2).
В нашем БП 5 В трансформатор играет ключевую роль, именно он понижает (преобразует) сетевое питание 220 В в низковольтное. Трансформатор должен быть силовым, рассчитан на сетевую частоту 50 Гц, с первичной обмоткой на 220 В и одной вторичной обмоткой на 7 – 10 В. Номинальная мощность трансформатора 4 – 8 Вт.
Конструкция (тороидальный, броневой) в принципе особой роли не играет, какой найдете.
Еще такой момент, на трансформаторе указывают действующее значение напряжения (Uд), которое можно проверить, измерив вольтметром. А на выходе после фильтра (блок А4), по сути после диодного моста и сглаживающего конденсатора, мы получим амплитудное значение (Uа). Зависимость между амплитудным и действующим напряжениями такая:
Uа = 1,41xUд
Т.е. если в блоке питания вторичная обмотка трансформатора выдает 7 – 10 В, то на фильтре-конденсаторе (А4) мы приблизительно получим 10 – 14 В. Забегая наперед скажу, что для нас это не опасно, т.к. стабилизатор напряжения (А5) работает до 40 В на входе. Теоретически, да и практически, мы можем взять трансформатор с большим напряжением и на выходе стабилизатора получить необходимые 5 В. Куда денется разница? Правильно – в тепло! А нам это не надо, мы строим рациональный блок питания 5 В.
Выпрямитель (А3).
Превращает переменное напряжение на входе в постоянное на выходе.
Будем использовать двухполупериодный выпрямитель – диодный мост.
Фильтр (А4).
Предназначен для сглаживания напряжения после выпрямителя. Используется обычный электролитический конденсатор достаточно большой емкости. Чем больше емкость конденсатора, тем меньше пульсации. У конденсатора кроме емкости есть еще такой параметр как напряжение, будьте внимательны и берите конденсаторы с запасом. Мы условились, что в блоке питания на 5 В вторичная обмотка трансформатора (А2) будет на 7 – 10 В и с учетом повышения напряжения в 1,41 раз возьмем конденсатор не менее 25 В. В момент, когда конденсатор заряжается, протекающий через диодный мост ток увеличивается т.к. необходимо обеспечить и заряд и нагрузку. Обратное напряжение диода тоже велико – происходит суммирование входного и выходного напряжений. Поэтому диоды для выпрямителя нужно подбирать с запасом по параметрам.
Стабилизатор напряжения (А5).
Это микросхема, служит для стабилизации диапазона напряжений на входе в четко установленное значение на выходе.
Логично, что входное напряжение должно быть больше выходного, как правило, не менее чем на 3 В. Максимальный порог обычно ограничен 30 – 40 В. Стабилизатор лучше брать в корпусе TO220 и установить на радиатор, по крайней мере, в нашем блоке питания на 5 В я рекомендую это сделать.
Индикатор (А6).
В повседневной жизни мы уже настолько привыкли, что любая техника нам весело подмигивает светодиодом, когда мы ее включаем, то я решил, что индикатор рабочего режима не помешает в БП 5 В. Он состоит из светодиода и токоограничивающего резистора. Светодиод красного или зеленого цвета свечения на напряжение 1,5 В или 3 В, только посчитайте правильно сопротивление резистора. Сопротивление токоограничивающего резистора рассчитывается по формуле:
R = (Uпит – Uсвет)/Iсвет, где
Uпит – напряжение источника питания;
Uсвет – прямое напряжение светодиода;
Iсвет – прямой ток светодиода.
Рекомендую воспользоваться отличным калькулятором для расчета токоограничивающего резистора.
Пора переходить от теории к практике. Вашему вниманию предлагается принципиальная схема блока питания 5 В:
Для наглядности на схеме БП выделены блоки согласно структурной схемы. Пройдемся по схеме.
Первым идет предохранитель FU1, не забывайте про него в своих конструкциях, это очень важный элемент. Нередко, жертвуя собой, он спасает всю схему. Предохранитель должен быть рассчитан на ток 0,15 А, можно взять и мощней, но до 0,5 А, это на тот крайний случай когда 0,15 А сгорает. Все зависит от качества трансформатора. Больше 0,5 А не ставьте ни в коем случае!
Выключатель SA1 любой подходящий, лучше конечно если у него будет две группы контактов как показано на схеме. Отлично подойдет на 250 В, 6 А. Ставить с подсветкой в блок питания не советую, у нас в качестве индикатора будет светодиод который стоит на выходе БП и в отличии от неонки в кнопке сигнализирует о работе всех предстоящих компонентов.
Далее по схеме блока питания 5 В идет варистор RU1.
Можно любой, я поставил JVR-07N471K. Главное чтобы так называемое классификационное напряжение было 470 В, не меньше – будет греться, и не больше – будет пропускать перенапряжение.
Сопротивление резисторов R1 и R2 5 – 20 Ом, мощность до 2 Вт. Если при сборке блока питания эти резисторы у вас окажутся рядом – оденьте на них термоусадку или кембрик, таким образом, их нужно изолировать друг от друга, потому что собственная изоляция резисторов штука ненадежная. На предлагаемой ниже печатной плате эти резисторы разнесены, тем не менее, лишняя изоляция не повредит.
Конденсатор C1 неэлектролитический пленочный серии К73-17 номинальное напряжение 630 В, емкость 0,1 – 0,47 мкФ.
Про трансформатор Т1 для блока питания 5 В уже говорили, вкратце напомню – первичная обмотка 220 В, вторичная 7 – 10 В, мощность 4 – 8 Вт.
Диодный мост VD1 рекомендую брать готовый, конечно если есть желание можно спаять из диодов. При подключении смотрите маркировку на корпусе.
Если все же решили собрать из диодов, напомню, что на корпусе диода полоской маркируется катод, как определить катод на схеме смотрите рисунок, красным отмечена буква «К» это он и есть. Что касается параметров, для нашего БП 5 В берем мост с запасом, я выбрал KBL01.
Фильтр блока питания, он же конденсатор электролитический C2 типа К50-35. Электролитические конденсаторы имеют полярность, на корпусе маркируется минус, в схеме указывается плюс, будьте внимательны, если перепутаете ба-бах обеспечен. Тоже произойдет, если напряжение питания превысит номинальное конденсатора. Емкость 2200 – 4700 мкФ, меньше нельзя из-за роста пульсаций, больше – нет смысла. Напряжение 25 В и выше. Не забывайте мы условились, что в собираемом БП вторичная обмотка на 10 В, не больше, учитывая повышение в 1,41 раз, получаем с запасом 25 В. Вообще, при подборе трансформатора умножайте примерно на 1,5 подаваемое на конденсатор напряжение (т.е. с учетом 1,41) – это будет запас на прочность.
Стабилизатор напряжения также важный компонент схемы блока питания на 5 В.
Есть отечественные, есть импортные аналоги выбирать вам. Я остановился на L7805A, максимальное входное напряжение – 35 В, выходное – 5 В, выходной ток до 1 А, корпус TO220. Конденсатор C3 рекомендуется для предотвращения самовозбуждения стабилизаторов. Подойдет обычный керамический многослойный серии К10-17Б, емкость 0,1 – 4,7 мкФ.
Последний элемент блока питания 5 В – индикатор работы. Светодиод HL1 и токоограничивающий резистор R3. Светодиод АЛ307БМ, сопротивление резистора согласно расчетам 300 Ом, мощность 0,125 Вт. У светодиода, как и у диода, есть катод, и анод не перепутайте при подключении. Определить полярность поможет мультиметр в режиме омметра или в режиме проверки диодов, при правильном подключении светодиод загорится.
5 В блок питания собран на одностороннем фольгированном стеклотекстолите размерами 60х26 мм. Предохранитель FU1, выключатель SA1 и трансформатор Т1 располагаются отдельно. Светодиод HL1 по желанию, его можно вынести на корпус.
Печатная плата блока питания 5 В со стороны элементов выглядит так:
А со стороны выводов элементов выглядит следующим образом:
Предлагаю вам скачать печатную плату блока питания 5 В в формате .
lay в конце этой статьи.
В наладке правильно собранный блок питания 5 В не нуждается.
Список файлов
bp_5v.lay
Печатная плата блока питания 5 В
Скачать
Простая схема блока питания
Если вы всерьез решили заняться радиолюбительством, то, в первую очередь, стоит задуматься о блоке питания. Рассмотрим схему простого блока питания. Она очень проста и позволяет регулировать напряжение в пределах Вольт и содержит минимум деталей. Все зависит от мощности и выходного напряжения трансформатора. Схема простого блока питания Здесь все предельно ясно, понижающий трансформатор переводит В в 25 В переменного тока.
Поиск данных по Вашему запросу:
Схемы, справочники, даташиты:
Прайс-листы, цены:
Обсуждения, статьи, мануалы:
Дождитесь окончания поиска во всех базах.
По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.
Содержание:
- Защита для блока питания
- Блок питания
- Как сделать импульсный блок питания своими руками – 3 лучшие схемы
- Простой регулируемый стабилизированный блок питания
- Схемы блоков питания своими руками
- Схема простого блока питания
- Простой БП своими руками
- Устройство и схема простого блока питания
- Cамодельный блок питания на 12 вольт
ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Простой блок питания своими руками
youtube.com/embed/wf4o6IWBPZs” frameborder=”0″ allowfullscreen=””/>Защита для блока питания
Самое простое, что нужно для получения постоянного напряжения, способного питать приборы, рассчитанные на 12 вольт — лампочки, светодиодные ленты и другое низковольтное оборудование. Понижающий трансформатор можно взять из старого блока питания компьютера или просто купить в магазине, чтобы не заморачиваться с обмотками и перемотками.
Однако чтобы выйти в конечном счете на искомые 12 вольт напряжения при работающей нагрузке, нужно взять трансформатор, понижающий вольт до Для моста можно взять четыре выпрямительных диода 1N, рассчитанных на нужный нам диапазон напряжений или аналогичные. Конденсатор должен быть емкостью не менее мкФ. Для хорошего качества выходного напряжения можно и больше, 1 мкФ или выше, но для питания осветительных приборов это совсем не обязательно. Диапазон рабочих напряжений конденсатора нужен, скажем, вольт до При выборе коробки важно учесть, что электрические схемы при работе разогреваются.
Поэтому коробку хорошо найти подходящую по размерам и с отверстиями для вентиляции. Можно купить в магазине или взять корпус от блока питания компьютера. Последний вариант может оказаться громоздким, но в нем как упрощение можно оставить уже имеющийся трансформатор, даже вместе с вентилятором охлаждения. На трансформаторе нас интересует низковольтная обмотка. Если она дает понижение напряжения с В до 16 В — это идеальный случай.
Если нет, придется ее перемотать. После перемотки и проверки напряжения на выходе трансформатора его можно закрепить на монтажной плате. И сразу продумать, как монтажная плата будет крепиться внутри коробки. У нее для этого имеются посадочные отверстия. Дальнейшие действия по монтажу будут проходить на этой монтажной плате, значит, она должна быть достаточной по площади, длине и допускать возможную установку радиаторов на диоды, транзисторы или микросхему, которые должны еще поместиться в выбранную коробку.
Диодный мост собираем на монтажной плате, должен получиться такой ромбик из четырех диодов.
Причем левая и правая пары состоят одинаково из диодов, подключенных последовательно, а обе пары параллельны друг другу.
Один конец каждого диода маркирован полоской — это обозначен плюс. Сначала паяем диоды в парах друг к другу. Последовательно — это значит плюс первого соединен с минусом второго. Свободные концы пары тоже получатся — плюс и минус. Параллельно соединить пары — значит спаять оба плюса пар и оба минуса. Вот теперь имеем выходные контакты моста — плюс и минус. Или их можно назвать полюсами — верхним и нижним.
Остальные два полюса — левый и правый — используются как входные контакты, на них подается переменное напряжение с вторичной обмотки понижающего трансформатора. А на выходы моста диоды подадут пульсирующее знакопостоянное напряжение. Если теперь подключить параллельно с выходом моста конденсатор, соблюдая полярность — к плюсу моста — плюс конденсатора, он напряжение начнет сглаживать, причем настолько хорошо, насколько велика у него емкость. Электролитический конденсатор — прибор небезопасный.
При неверном подключении, при подаче на него напряжения вне рабочего диапазона или при большом перегреве он может взорваться. При этом разлетается по округе все его внутреннее содержимое — лохмотья корпуса, металлической фольги и брызги электролита. Что весьма опасно.
Ну вот и получился у нас самый простой если не сказать, примитивный блок питания для приборов напряжением 12 V DC, то есть постоянного тока. Сопротивление, нарисованное на схеме — это эквивалент нагрузки.
Нагрузка должна быть такова, чтобы ток, ее питающий, при подаваемом напряжении в 12 В не превысил 1 А. Можно рассчитать мощность нагрузки и сопротивление по формулам. Решить проблему можно несколькими способами:. На рисунке ниже представлено развитие предыдущей простой схемы включением на выходе микросхемы вольтового стабилизатора LM Это уже лучше, но максимальный ток в нагрузке такого блока стабилизированного питания по-прежнему не должен превышать 1 А.
Более мощным блок питания можно сделать, добавив в схему несколько мощных каскадов на транзисторах Дарлингтона типа TIP Один каскад даст прибавку нагрузочного тока в 5 А, шесть составных транзисторов, подключенных параллельно, обеспечат нагрузочный ток в 30 А.
Схема, обладающая такой выходной мощностью, требует соответствующего охлаждения.
Транзисторы должны быть обеспечены радиаторами. Возможно, понадобится и дополнительный вентилятор охлаждения. Кроме того, можно защититься еще плавкими предохранителями на схеме не показано.
На рисунке показано подключение одного составного транзистора Дарлингтона, дающего возможность увеличения выходного тока до 5 ампер. Можно увеличивать и дальше, подключая новые каскады параллельно с указанным. Одним из главных бедствий в электрических цепях является внезапное короткое замыкание в нагрузке. При этом, как правило, возникает ток гигантской силы, который сжигает все на своем пути.
В этом случае сложно придумать такой мощный блок питания, который способен это выдержать. Тогда применяют схемы защиты, начиная от плавких предохранителей и кончая сложными схемами с автоматическим отключением на интегральных микросхемах. Сохранить моё имя, email и адрес сайта в этом браузере для последующих моих комментариев.
На его выходе будет такое же синусоидальное напряжение, только пониженное до примерно 16 вольт по холостому ходу — без нагрузки. Выпрямитель в виде диодного моста. Электролитический конденсатор большой емкости, который сглаживает полусинусоиды напряжения, делая их приближающимися к прямой линии на уровне в 16 вольт.
Это сглаживание тем лучше, чем больше емкость конденсатора. Понравилась статья? Поделиться с друзьями:. Вам также может быть интересно. Компоненты 0. Современное разнообразие осветительных систем позволяет организовать освещение в любых условиях — в промышленных помещениях,.
Стабильность напряжения — это весьма важная характеристика электропитания для большинства электронных устройств. В них. Многие задаются вопросом, как правильно паять SMD-компоненты. Но перед тем как разобраться с этой. Огромное разнообразие конденсаторов позволяет использовать их практически в любой схеме.
Для правильного подбора параметров. Для работы люминесцентных, энергосберегающих, светодиодных ламп и панелей необходимо наличие в цепи элементов, обеспечивающих.
Блок питания
Этот блок питания на микросхеме LM, не требует каких — то особых знаний для сборки, и после правильного монтажа из исправных деталей, не нуждается в наладке. Несмотря на свою кажущуюся простоту, этот блок является надёжным источником питания цифровых устройств и имеет встроенную защиту от перегрева и перегрузки по току. Микросхема внутри себя имеет свыше двадцати транзисторов и является высокотехнологичным устройством, хотя снаружи выглядит как обычный транзистор. Вернуться назад 80 1 2 3 4 5.
Схема простого блока питания на транзисторах и выходными параметрами от 0 до 24 вольт и током до 2 А.
Как сделать импульсный блок питания своими руками – 3 лучшие схемы
Как самому собрать простой блок питания и мощный источник напряжения. Порой приходится подключать различные электронные приборы, в том числе самодельные, к источнику постоянного напряжения 12 вольт. Блок питания несложно собрать самостоятельно в течении половины выходного дня.
Поэтому нет необходимости приобретать готовый блок, когда интереснее самостоятельно изготовить необходимую вещь для своей лаборатории. Блок питания 12в Каждый, кто захочет сможет изготовить 12 – ти вольтовый блок самостоятельно, без особых затруднений. Кому-то необходим источник для питания усилителя, а кому запитать маленький телевизор или радиоприемник Шаг 1: Какие детали необходимы для сборки блока питания Для сборки блока, заранее подготовьте электронные компоненты, детали и принадлежности из которого будет собираться сам блок
Простой регулируемый стабилизированный блок питания
Доброго времени суток форумчане и гости сайта Радиосхемы! Желая собрать приличный, но не слишком дорогой и крутой блок питания, так чтоб в нём всё было и ничего это по деньгам не стоило, перебрал десятки вариантов. В итоге выбрал лучшую, на мой взгляд, схему с регулировкой тока и напряжения, которая состоит всего из пяти транзисторов не считая пары десятков резисторов и конденсаторов. Тем не менее работает она надёжно и имеет высокую повторяемость.
Эта схема уже рассматривалась на сайте, но с помощью коллег удалось несколько улучшить её.
В большинстве современных электронных устройств практически не используются аналоговые трансформаторные блоки питания, им на смену пришли импульсные преобразователи напряжения. Чтобы понять, почему так произошло, необходимо рассмотреть конструктивные особенности, а также сильные и слабы стороны этих устройств.
Схемы блоков питания своими руками
Для получения полноценного усилителя мощности НЧ требуется хороший источник питания, приведена схема простого блока питания для УМЗЧ. От параметров источника питания качество звучания зависит не чуть не меньше, чем от самого усилителя и относится халатно к его изготовлению не следует Принципиальная схема простого бестрансформаторного блока питания из доступных деталей, два варианта. В своих конструкциях радиолюбители очень часто применяют бестрансформаторные маломощные источники питания. Обычно, они представляют собой своеобразный симбиоз параметрического стабилизатора Схема простого блока питания, который может отключаться от сети через некоторое время после включения.
Схема простого блока питания
Вот и собрано очередное устройство, теперь встаёт вопрос от чего его питать? Блок питания, о нём и пойдёт речь. Схема его очень проста и надёжна, она имеет защиту от КЗ, плавную регулировку выходного напряжения. Транзисторы были взяты из старого советского телевизора, транзисторы VT2, VT3 можно заменить на один составной например КТ Схема повторялась много раз в настройке не нуждается. Фотографии двух блоков приведены ниже С большим радиатором 2А и маленьким 0,6А. Амперметр: для него берём резистор на 0,27 ома!!! Средний балл статьи: 0 Проголосовало: 0 чел.
Как работает простой и мощный импульсный блок питания. Автор: Макаров Дмитрий Структурная схема импульсного блока питания Рисунок 3.
Простой БП своими руками
Войти Регистрация. Логин: Пароль Забыли? Популярные ICO. Обзор ICO Agrotechfarm: цели, преимущества, токены.
Устройство и схема простого блока питания
Схема блока питания на рис. Данный блок питания средней мощности с регулируемым выходным напряжением 0…24 В последнее значение зависит oт типа примененного трансформатора и током до 2 А.
Также есть защита от короткого замыкания и контроль, выходного напряжения. Мощности хватает даже для проверки современных автомагнитол с большой выходной мощностью. Выходное напряжение устанавливают с помощью переменного резистора R3.
О двух вариантах исполнения: на биполярных и полевых транзисторах. К слову сказать, именно тот конструктив был позже переделан на новую элементную базу и об этом будет рассказано в самом конце.
Cамодельный блок питания на 12 вольт
Всем давно известно, что без нормального регулируемого блока питания не возможно запустить ни один девайс сделанный своими руками. На этом рисунке изображена простая для изготовления схема регулируемого блока питания. Схема регулируемого блока питания на транзисторах. Скачать схему регулируемого блока питания. Эта схема очень неприхотлива в радиодеталях по этому, собрать её может каждый начинающий радиолюбитель практически из того, что имеется под рукой.
Для питания различных электронных устройств нам в большинстве случаев необходимо постоянное напряжение определенной величины.
Для этого кроме батареек и аккумулятором мы можем использовать вторичные источники напряжения, так называемые блоки питания, функция которых заключается в том, что бы преобразовать сетевое переменное напряжение в постоянное напряжение необходимой величины. Если рассмотреть схему простейшего блока питания, то увидим, что она состоит из трансформатора Т1, диодного моста D1 и сглаживающего конденсатора С1. Трансформатор Т1 необходим для преобразования переменного в данном случае сетевого напряжения в более низкое переменное напряжение.
Простая схема питания 12 В, 3 А
от Ayesha Khan
14 645 просмотровВведение:
Каждое электронное устройство должно питаться от источника переменного или постоянного тока.
Чтобы удовлетворить требования к источнику питания постоянного тока, мощность переменного тока преобразуется в постоянный ток с помощью простых схем, что дает на выходе неизменную и полностью контролируемую мощность постоянного тока. Регулируемые источники питания также известны как линейные источники питания.
Простая схема регулируемого источника питания в основном состоит из обычного источника питания с устройством, которое регулирует выходное напряжение в соответствии с требованиями. Здесь мы создадим схему с диапазоном выходного напряжения до 12 В и выходным током до 3 А, которую можно использовать в приложениях, требующих выходного тока до 3 А. Это простая встроенная схема, состоящая из нескольких блоков, подробное объяснение которых приведено ниже.
Купить на Amazon
Hardware Component
The following components are required to make a 12V Power Supply Circuit
| S.No | Components | Value | Quantity |
|---|---|---|---|
1. | Transformer | 1 | |
| 2. | Bridge Rectifier | 5A | 1 |
| 3. | Zener diode | 12V | 1 |
| 4. | Transistor | 2N3055 | 1 |
| 5. | Resistor | 680 Ohms | 1 |
| 6. | Electrolyte Capacitor | 5000uF | 1 |
| 7 | Керамический конденсатор | 0,01 мкФ | 1 |
0007
Цепь источника питания 12 В
Описание работы:
В схеме используются трансформатор, мостовой выпрямитель, транзистор 2N3055, стабилитрон и несколько пассивных компонентов.
Схема на выходе даст постоянное напряжение 12В и ток до 3А.
Трансформатор представляет собой электрическое устройство, которое по принципу электромагнитной индукции передает энергию от одной цепи к другой без изменения частоты. Трансформатор является основной частью источника питания, который получает 230 В переменного тока на первичной обмотке и понижает его до 12 В переменного тока на вторичной обмотке. Следующий блок в последовательности представляет собой мостовой выпрямитель, в котором используются диоды для преобразования мощности переменного тока в постоянный посредством однополупериодного или двухполупериодного выпрямления. Выход трансформатора подается на мостовой выпрямитель, который преобразует сигнал переменного тока в пульсирующий сигнал постоянного тока. Выходной сигнал постоянного тока имеет фиксированную полярность, а его величина зависит от времени.
Прежде чем продолжить, пульсирующий сигнал постоянного тока, полученный от выпрямителя, фильтруется с помощью конденсатора, чтобы получить непульсирующий сигнал постоянного тока.
Следующий блок известен как регулятор напряжения, который состоит из стабилитрона и резистора. Резистор работает как источник ограничения тока, а стабилитрон работает как источник ограничения напряжения. Стабилитрон не может ограничивать напряжение при малой мощности, поэтому требуется резистор. Далее используется транзистор 2N3055, который работает как усилитель тока, получая опорное напряжение от стабилитрона, работающего в схеме усилителя с общей базой. Последний блок устраняет пульсации непульсирующего сигнала постоянного тока с помощью конденсатора, и, наконец, на выходе достигается постоянное напряжение постоянного тока без пульсаций.
Области применения:
Блок питания 12 В используется во многих приложениях, некоторые из них перечислены ниже:
- В большинстве цифровых устройств используется питание 12 В, таких как DVD-плееры, аудиоаппаратура, ЖК-экраны, жесткие диски и т. д.
- Сотовые телефоны , фонари и электромобили также используют источник питания постоянного тока для работы.
- Электроника В проектах «Сделай сам» используются источники питания 12 В постоянного тока.
- Для передачи голоса, аналоговых сигналов или данных используется источник питания 12 В постоянного тока.
Таким образом, существует ряд приложений, в которых используются источники питания 12 В постоянного тока.
Похожие сообщения:
How to Easily Design Power Supplies (Part 1)
This article is part of the Power Management series: How to Easily Design Power Supplies
Members can download this статья в формате PDF.
Что вы узнаете:
- Как импульсные блоки питания изменили пространство проектирования источников питания.
- Коэффициент изоляции в источниках питания: гальваническая развязка по сравнению с неизолированной.
- Наиболее распространенные неизолированные топологии.
Эта серия дает обзор возможностей дизайна источников питания.
В нем будут рассмотрены основные и часто используемые топологии изолированных и неизолированных источников питания, а также их преимущества и недостатки. Также будут рассмотрены электромагнитные помехи (EMI) и вопросы фильтрации. Этот мини-учебник призван обеспечить упрощенное понимание и новую оценку искусства проектирования источников питания.
Большинство электронных систем требуют определенного преобразования напряжения между напряжением источника питания и напряжением схемы, которая должна быть запитана. Когда батареи разряжаются, напряжение падает. Некоторое преобразование постоянного тока может гарантировать, что гораздо больше энергии, хранящейся в батарее, будет использоваться для питания схемы. Кроме того, например, с линией 110 В переменного тока мы не можем напрямую питать полупроводник, такой как микроконтроллер.
Поскольку преобразователи напряжения, также называемые источниками питания, используются почти в каждой электронной системе, с годами они оптимизировались для различных целей.
Конечно, некоторые из обычных целей для оптимизации — это размер решения, эффективность преобразования, EMI и стоимость.
Простейший источник питания: LDO
Одной из самых простых форм источника питания является регулятор с малым падением напряжения (LDO). LDO — это линейные регуляторы, а не импульсные стабилизаторы. Линейные регуляторы помещают перестраиваемый резистор между входным напряжением и выходным напряжением, что означает, что выходное напряжение фиксируется независимо от того, как изменяется входное напряжение и какой ток нагрузки проходит через устройство. На рис. 1 показан основной принцип работы этого простого преобразователя напряжения.
В течение многих лет типичный силовой преобразователь состоял из трансформатора с частотой 50 или 60 Гц, подключенного к электросети, с определенным соотношением обмоток для создания нерегулируемого выходного напряжения — на несколько вольт выше необходимого напряжения питания. в системе. Затем с помощью линейного регулятора это напряжение преобразовывалось в хорошо отрегулированное по мере необходимости для электроники.
На рис. 2 показана блок-схема этой концепции.
Проблема с базовой настройкой в Рисунок 2 заключается в том, что трансформатор 50/60 Гц относительно громоздкий и дорогой. Кроме того, линейный регулятор рассеивает довольно много тепла, поэтому общий КПД системы низок и избавиться от вырабатываемого тепла сложно при высокой мощности системы.
Импульсные источники питания спешат на помощь
Чтобы избежать недостатков источников питания, как показано на рис. 2 , были изобретены импульсные источники питания (SMPS). Они не зависят от переменного напряжения 50 или 60 Гц. SMPS потребляют постоянное напряжение, иногда выпрямленное переменное напряжение, и генерируют переменное напряжение гораздо более высокой частоты, чтобы использовать трансформатор гораздо меньшего размера. В неизолированных системах они могут выпрямлять напряжение с помощью LC-фильтра для создания постоянного выходного напряжения.
Преимуществами SMPS являются небольшой размер решения и относительно низкая стоимость.
Генерируемое переменное напряжение не обязательно должно быть синусоидальным. Простая форма сигнала ШИМ будет работать очень хорошо, и ее легко сгенерировать с помощью генератора ШИМ и переключателя.
Вплоть до 2000 года биполярные транзисторы были наиболее часто используемыми переключателями. Они будут работать хорошо, но будут иметь относительно низкую скорость переключения. Они были не очень энергоэффективными, ограничивая частоту переключения 50 кГц или, может быть, 100 кГц.
Сегодня мы используем переключающие МОП-транзисторы вместо биполярных транзисторов, что позволяет значительно ускорить переходы при переключении. Это, в свою очередь, снижает потери при переключении, позволяя использовать частоты переключения до 5 МГц. Такие высокие частоты переключения позволяют использовать очень маленькие катушки индуктивности и конденсаторы в силовом каскаде.
Импульсные регуляторы обладают многими преимуществами. Как правило, они обеспечивают энергоэффективное преобразование напряжения, позволяют повышать и понижать напряжение, а также имеют относительно компактные и недорогие конструкции.
Недостатки заключаются в том, что их не так просто спроектировать и оптимизировать, и они генерируют электромагнитные помехи из-за переходов переключения и частоты переключения. Доступность регуляторов SMPS, а также инструментов проектирования источников питания, таких как LTpowerCAD и LTspice, значительно упростили этот сложный процесс проектирования. С помощью таких инструментов процесс проектирования схемы SMPS может быть полуавтоматизирован.
Изоляция в источниках питания
При проектировании источника питания первым вопросом должен быть вопрос о том, требуется ли гальваническая развязка. Гальваническая развязка используется по нескольким причинам. Это может сделать схемы более безопасными; позволяет работать с плавающей системой; и предотвращает распространение шумовых токов заземления через различные электронные устройства в одной схеме. Двумя наиболее распространенными изолированными топологиями являются обратноходовой и прямой преобразователи. Однако для более высокой мощности используются другие изолированные топологии, такие как двухтактная, полумостовая и полная мостовая.
Если гальваническая развязка не требуется, то в большинстве случаев используется неизолированная топология. Для изолированных топологий всегда требуется трансформатор, который имеет тенденцию быть дорогим, громоздким и часто труднодоступным в готовом виде с точными требованиями к заказному блоку питания.
Наиболее распространенные топологии, когда изоляция не требуется
Buck
Наиболее распространенной топологией неизолированного SMPS является понижающий преобразователь. Он также известен как понижающий преобразователь. Он принимает положительное входное напряжение и генерирует выходное напряжение ниже входного. Понижающий преобразователь — это одна из трех основных топологий импульсных источников питания, для которых требуется всего два ключа, катушка индуктивности и два конденсатора.
На рис. 3 показан основной принцип топологии понижающего преобразователя. Переключатель на стороне высокого напряжения подает на вход импульсы тока и генерирует напряжение в узле переключателя, чередующееся между входным напряжением и напряжением земли.
LC-фильтр принимает это импульсное напряжение на коммутационном узле и генерирует выходное напряжение постоянного тока. В зависимости от рабочего цикла ШИМ-сигнала, управляющего переключателем верхнего плеча, генерируется различный уровень постоянного выходного напряжения. Этот понижающий преобразователь постоянного тока очень энергоэффективен, относительно прост в сборке и требует небольшого количества компонентов.
Понижающий преобразователь подает импульсный ток на вход, а на выход подается непрерывный ток, поступающий от катушки индуктивности. По этой причине понижающий регулятор очень шумит на входе и не так шумит на выходе. Понимание этого важно при проектировании систем с низким уровнем шума.
Boost
Помимо топологии buck, второй базовой топологией является топология boost или step-up (рис. 4) . В нем используются те же пять основных силовых компонентов, что и в понижающем преобразователе, но они переставлены таким образом, что индуктор расположен на стороне входа, а переключатель верхнего плеча — на стороне выхода.
Топология повышения используется для повышения определенного входного напряжения до выходного напряжения, которое выше, чем входное напряжение.
При выборе повышающего преобразователя важно помнить, что повышающие преобразователи всегда указывают в своих спецификациях максимальный номинальный ток переключения, а не максимальный выходной ток. В понижающем преобразователе максимальный ток переключения напрямую связан с максимально достижимым выходным током, не зависящим от отношения входного и выходного напряжений. В повышающем стабилизаторе коэффициент напряжения напрямую влияет на возможный максимальный выходной ток, основанный на фиксированном максимальном токе ключа. При выборе подходящей микросхемы повышающего стабилизатора вам необходимо знать не только требуемый выходной ток, но также входное и выходное напряжение разрабатываемой схемы.
Повышающий преобразователь имеет очень низкий уровень шума на входе, поскольку индуктор на линии с входным соединением предотвращает быстрые изменения тока.
Однако на стороне выхода эта топология довольно шумная. Мы видим только импульсный ток, протекающий через внешний переключатель, и, таким образом, выходная пульсация вызывает больше беспокойства по сравнению с топологией buck.
Buck-Boost
Третья базовая топология, состоящая только из пяти основных компонентов, представляет собой инвертирующий повышающе-понижающий преобразователь (рис. 5) . Название происходит от того факта, что этот преобразователь принимает положительное входное напряжение и преобразует его в отрицательное выходное напряжение. Кроме того, входное напряжение может быть выше или ниже абсолютного инвертированного выходного напряжения. Например, выходное напряжение –12 В может быть сгенерировано из 5 В или 24 В на входе. Это возможно без каких-либо специальных модификаций схемы.
В инвертирующей повышающе-понижающей топологии катушка индуктивности подключается от коммутационного узла к земле. На стороне входа, а также на стороне выхода преобразователя протекает импульсный ток, что делает эту топологию относительно шумной с обеих сторон.
