Преобразователь 48 в 12 вольт
Вернуться в раздел электроники
Преобразователь из 48 в 12 вольт
Автор статьи: Токмаков Н.М., Сыктывкар, 2011г.
1. Обзор материала о протипах
Преобразователь напряжения из 48 вольт в 12 вольт достаточно не стандартен. Обычно напряжения 48 вольт редко применяются, но вот оказалось, что в электротранспорте такие напряжения возможны. Источниками питания 48 вольт обычно являются тяговые аккумуляторы. На самом деле диапазон напряжения может изменяться от 44 вольт до 56 вольт. Применить какие-то микросхемы довольно сложно, они требуют сложного питания. Оказалось, что наиболее простое устройство получается из электронного трансформатора для галогеновых ламп, что используются в домашнем дизайне.
Первое подключение купленного электронного трансформатора к четырем аккумуляторам с напряжением питания 49 вольт показало его работоспособность. Осталось только оптимизировать схему устройства под требуемое напряжение. Т.е. сделать схему с устойчивым запуском при пониженном питании и поднять выходное напряжение устройства, дополнить его выпрямителем. На приведенных выше снимках представлены возможные электрические схемы электронных трансформаторов.
В качестве донора для дальнейшей доработки можно использовать блок питания от компьютера и материнскую плату, они
содержать достаточное количество радиодеталей для любых манипуляций. Там, может быть не найдется только динистор DB3, но он и не потребуется если
не делать собственный преобразователь:
Для модернизации используем наиболее простой трансформатор с электромагнитным автогенератором.
Электронный трансформатор (см.
В настоящее время начался выпуск более продвинутых трансформаторов с микросхемой IR2161, которая обеспечивает как простоту конструкции электронного трансформатора и уменьшение числа используемых компонентов, так и высокими характеристиками. Использование этой микросхемы значительно увеличивает технологичность и надежность электронного трансформатора для питания галогенных ламп.
Входной резистор R1 (0,25ватт) – своеобразный предохранитель. Транзисторы типа MJE13003 прижаты к корпусу через
изоляционную прокладку металлической пластинкой. Даже при работе на полную нагрузку транзисторы греются слабо. После выпрямителя сетевого напряжения
отсутствует конденсатор, сглаживающий пульсации, поэтому выходное напряжение электронного трансформатора при работе на нагрузку представляет собой
прямоугольные колебания 40кГц, модулированные пульсациями сетевого напряжения 50Гц. Трансформатор Т1 (трансформатор обратной связи) – на ферритовом кольце,
обмотки подключенные к базам транзисторов содержат по пару витков, обмотка, подключенная к точке соединения эмиттера и коллектора силовых транзисторов – один
виток одножильного изолированного провода. В ЭТ обычно используются транзисторы MJE13003, MJE13005, MJE13007. Выходной трансформатор на ферритовом Ш-образном
сердечнике.
Чтоб задействовать электронный трансформатор в импульсном источнике питания, нужно подключить на выход выпрямительный мост на ВЧ мощных диодах
(обычные КД202, Д245 не пойдут) и конденсатор для сглаживания пульсаций. На выходе электронного трансформатора ставят диодный мост на диодах КД213, КД212
или КД2999. Нужны диоды с малым падением напряжения в прямом направлении, способные хорошо работать на частотах порядка десятков килогерц.
Вот исходные данные электронного трансформатора приобретенного для конвертации:
Для устойчивого запуска устройства необходимо сделать доработку, дополнив силовой трансформатор еще одной обмоткой, но и здесь необходимо давать устройству хотя бы 10% нагрузки:
Устройство можно доработать с целью защиты от перегрузок и коротких замыканий.
Схема работает следующим образом. Короткое замыкание в лампе приведёт к значительному повышению тока через транзисторы, что приведёт к их перегреву и выходу из строя. Однако, этот ток приведёт к росту напряжения на Re. Это приведёт к открытию транзистора TRs, что будет предотвращать срабатывание диака в начале каждого цикла. Rs и Cs нужны для задержки включения транзистора, предотвращая срабатывание защиты при зажигания лампы (когда нить лампы холодная, она имеет маленькое сопротивление, что приводит к протеканию большого тока через транзисторы. Её сопротивление увеличивается с прогревом лампы и ток через транзисторы нормализуется). Диод Ds обеспечивает нормальную работу данного фильтра. Через некоторое время (несколько циклов работы) конденсатор Cs разряжается и будет не в состоянии удерживать TRs в открытом состоянии и будет предпринята попытка рестарта. Если неисправность не устранена, защита вновь сработает. Таким образом ограничивается рассеиваемая транзисторами энергия.
Предлагаемый способ работы защиты не выдерживает критики. Я имею ввиду сьем напряжения с резистора включенного в эмиттер нижнего транзистора. При величине резистора уже 3 ома, устройство не запускается. Более работоспособен вариант с трансформаторов в эмиттерной цепи. Первичная обмотка составляет два витка, вторичная 7-8 витков на ферритовом колечке размерами 10х6х6 (снимаем с материнской платы), такое же как в трансформаторе обратной связи.
К сожалению этот вид защиты от перегрузки можно использовать только при питании от источника переменного напряжения. При работе от источников постоянного тока (напряжения), какими являются к примеру аккумуляторы, запуск генерации происходит один раз – при включении, поэтому такой способ защиты не годится.
2. Поставим задачу изготовить собственный преобразователь напряжения
Для начала отрабатываем схему в макетном варианте, для удобства отладки делаем макетную плату из подручного материала.
Цель макетирования: подобрать типы транзисторов, желательно отечественного производства, подобрать намоточные параметры трансформаторов с
кольцами снятыми с блоков питания и материнских плат от персональных компьютеров.
Сразу сообщаю,что экспериментальным путем определилась непригодность к использованию мощных транзисторов типа КТ829, С2335. Отлично работают
КТ817Г, MJE13003, MJE13007. Последние применяются в источниках питания блоков питания компьютеров. Были опробованы транзисторы КТ815Г, они работают, но нагрев
несколько выше указанных.
Ферритовые сердечники добываем в блоках питания – силовой трансформатор Тр2 (размер 27х14х10) и из материнской платы Тр1 (размер 10х6х6).
Трансформаторы в современных платах закуклены компаундом, что удобно для наматывания обмоток. После каждого слоя обмоток накладываем изолирующий материал,
например лакоткань, фторопластовую пленку или хотя бы изоленту. В одном из вариантов силовой трансформатор сделан из двух сложенных колец размерами 23х14х10,
ниже на снимке он изображен.
Обмотку для силового трансформатора делаем из витого провода ПЭВ-2 0.5 сложенным из нескольких жилок. Первичную обмотку делаем из тройного провода, вторичную не менее 5 жилок. Длина провода около 2 метров для первичной обмотки, вторичной пропорционально меньше. Свивание удобно делать дрелью, закрепив один конец жгута проводов в тисках или привязав к дверной ручке. Не перестарайтесь с завивкой, шаг намотки не следует делать менее 7-8 мм.
Пришлось купить единственный элемент – динистор DB3. Остальные элементы нашлись в донорах. Диод КД522 обозначенный в схеме указан условно, на платах есть в изобилии импульсные диоды. Предостерегаю от применения силовых диодов. Устройство не войдет в режим генерации. Они легко отличаются по габаритным размерам.
При наладке устройства пришлось поменять местами выводы обмотки w4. При применении заведомо исправных элементов преобразователь начинает работать сразу.
Входящий предохранитель можно заменить резистором 3 ома мощностью 2 вт. Я считаю такой вариант более оптимальным в связи с тем, что при
отключении нагрузки частота генерации резко возрастает на столько что транзисторы не будут успевать закрываться. При таком раскладе резистор будет служить ограничителем
сквозного тока через транзисторы.
Печатная плата имеет размеры 80 х 100 мм. Транзисторы следует разместить на отдельных радиаторах или на общем радиаторе, но
через изолирующие прокладки. В наших донорных устройствах имеются кремний-органические прокладочки. При их отсутствии можно воспользоваться слюдяными
прокладками из магазинов “Радиокомпоненты”.
ПРОДОЛЖЕНИЕ СЛЕДУЕТ.
Вернуться в раздел электроники
Блок питания своими руками
Вопрос изготовления блока питания своими руками довольно часто интересует не только радиолюбителей, собирающих приёмники, усилители, измерительные приборы, множество программируемых конструкций на микросхемах и транзисторах, электронных игрушек и т. д., для работы которых необходимо низковольтное питание от 1.5 до 12В, но и тех людей кому требуется подключить переносные, малогабаритные электроприборы, различные устройства, электроинструменты и т.п., работающие от пониженного, постоянного, стабилизированного или не стабилизированного напряжения, к сети переменного тока через адаптер или самодельный блок питания, одна из возможных конструкций которого описана в этой статье. Здесь вы узнаете, как сделать блок питания своими руками, из каких основных узлов он состоит, как провести нужные расчёты, подобрать необходимые радиоэлементы, смонтировать и настроить готовую конструкцию.
На рисунке ниже представлена упрощённая структурная и, можно сказать, классическая схема блока питания. При желании её можно дополнить блоками защиты от короткого замыкания, перегрузок, блоком индикации и плавной или ступенчатой регулировкой выходного напряжения. Это конечно повысит надёжность работы и функциональность блока питания, а также сделает его использование более простым и удобным.
Трансформатор понижающий.
Преимущество переменного тока над постоянным в том, что его сила и напряжение легко трансформируются (преобразуются). Потери энергии при нагреве проводов ЛЭП (линий эл. передач) зависят от силы передаваемого тока. Передаваемая же мощность зависит от произведения силы тока на напряжение (P = I · U). Т.е. мощность можно передавать большим напряжением (сотни тысяч вольт) и малым током или наоборот. В первом случае потери энергии при нагреве меньше, поэтому ЛЭП высоковольтны. Преобразование U и I ЛЭП производится при помощи силовых трансформаторов. Для преобразования энергии электрической сети в бытовой аппаратуре применяют сетевые трансформаторы, которые работают на фиксированной частоте переменного тока. В России – 50 Гц, в США – 60 Гц, в авиации, ракетной технике и т. д. для снижения габаритов и массы электрооборудования – от 400 Гц до 2400 Гц. Стационарная аппаратура: телевизоры, усилители НЧ, компьютеры и т.п. в качестве источника энергии используют сеть переменного тока напряжением 220 В.
Для справки: ввод в действие нового стандарта качества электроэнергии в Российской Федерации под наименованием:
ГОСТ Р 54149 – 2010
Электрическая энергия
Совместимость технических средств электромагнитная
Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего значения
Приказом Росстандарта определен с 01.01.2013г. С практической точки зрения, при расчете вторичных обмоток трансформатора блока питания нас будет интересовать 4 пункт этого документа, а именно, подпункты: 4.2.2 и 4.2.3.1
4. Показатели и нормы качества электрической энергии.
4.2.2 Медленные изменения напряжения.
В электрических сетях низкого напряжения стандартное номинальное напряжение электропитания Uном равно 220 В (между фазным и нулевым проводниками) и 380 В (между фазными проводниками), а с переходом на ГОСТ 29322 Uном предполагается изменить – 230 В и 400 В соответственно.
4.2.3.1 Одиночные быстрые изменения напряжения.
В электрических сетях низкого напряжения одиночные быстрые изменения напряжения обычно не превышают 5% Uном, но изменения до 10% Uном с малой продолжительностью при некоторых обстоятельствах могут происходить несколько раз в день.
Другими словами, напряжение в электроосветительной сети (в розетках) предполагается повысить с 220 В до 230 В, а отклонения напряжения от номинального значения могут достигать ± 10%, т.е. при Uном 220 В в электророзетке может оказаться как 190 В, так и 240 В. На практике же в отдаленных населенных пунктах, в гаражах, а так же в частном секторе падения напряжения более значительны, особенно при использовании населением самодельных сварочных аппаратов (при сварке, в момент зажигания дуги, а тем более, при залипании электрода иногда сеть “проседает” очень значительно, вплоть до отключения бытовой техники: телевизоров, холодильников).
Вывод: при рассчете блока питания ориентироваться на худшие показатели.
Подбирая трансформатор для блока питания, предпочтение стоит отдать тороидальному. При одинаковой мощности он компактнее и легче, чем обычный с ш-образным сердечником, крепеж проще – одним винтом, за счет более равномерного распределения обмоток по всей окружности сердечника длина провода в обмотке меньше, сопротивление и рассеяние меньше – КПД выше. Экономичен, низкий уровень шума, поскольку вибрация между витками ленты исключена, т.к. обмотки плотно стягивают сердечник. А главное, если у тороидального транса напряжение на вторичке не соответствует расчетному, то его легко подкорректировать, домотав или сбросив витки, к тому же тор дешевле.
Прежде чем приступить к рассчетам и подбору радиоэлементов, желательно ответить на вопрос: “зачем нужен этот блок”. Определиться с его силовыми характеристиками: максимальными током I, напряжением U и мощностью P, которые он должен будет длительно отдавать в нагрузку.
1) Обычно параметры будущего блока питания известны заранее, поскольку делается он под конкретную нагрузку (в тех паспорте, которой обязательно указаны номинальное значение питающего напряжения Uном, потребляемый ею ток Iпотр и мощность P).
Нагрузкой может быть:
а) двигатель микродрели для высверливания отверстий под выводы радиодеталей при ремонте радиоэлектронной аппаратуры или для гравировки по стеклу и металлу, а так же ювелирных работ, на корпусе которого, к примеру, выбито: U – 27B, I – 0,5 A.
б) маломощный – 12Вт паяльник, в паспорте которого отмечено: Uпит – 12В, Iпотр – 1А, для пайки микросхем, а особенно их выпойки с целью предотвращения перегрева и последующего за ним отслоения дорожек на платах, ремонтируемой телеаппаратуры и прочей бытовой электроники.
в) светодиодная лента на 12В; 24В, мощностью 2.4Вт/м; 4.8Вт/м; 14Вт/м для подсветки мебели, потолков, стен, ступеней, фасадов, букв, новогодних украшений.
г) телефоны, вместо зарядных устройств которых, можно применить самодельный блок питания.
д) компрессор автомобильный для накачки мячей, колес велосипеда, а также покраски, к примеру, корпуса того же блока с помощью аэрографа.
е) автомобиль легковой, используя блок питания в качестве пускозарядного устройства.
Дальнейшее наращивание мощности самодельного источника энергии для домашнего применения вряд ли целесообразно, если только не возникнет желание освоить навыки электросварщика. По сути, сварочный аппарат – это тот же блок питания, мощности которого достаточно для плавления металла 🙂 В вышеперечисленных примерах все просто, т.к. исходные данные указаны, поэтому конструируя блок, творческие муки минимальны.
2) Иногда бывает не очень просто понять, на какие U и I делать блок, поскольку хочется подключить к нему все, что только есть, а если чего-то еще нет, но может появиться, то и это тоже – как бы универсальный источник «на все случаи жизни» – лабораторный блок питания. Здесь уже творчеству нет предела: особое управление, электронная индикация, всевозможные защиты, разнообразие выходных клемм, охлаждение, минимальные габариты при внушительной мощности, дизайн и т.д. Да, тяжёлый случай. Но если все-таки рассматривать лабораторный блок питания, его характеристики будут определяться:
1) самой мощной нагрузкой из тех, что есть в наличии или может появиться в перспективе.
2) габаритными размерами блока, уместными в каждом конкретном случае.
В общем, придется решить, что важнее:
а) если мощность блока – тогда подбирать корпус, способный вместить в себя мощные, а значит более объёмные детали.
б) если габариты блока – тогда подбирать детали такого размера, мощности, что бы они влезли в корпус.
Тут одни компромиссы. Правильное решение найти можно – наверное, это нечто среднее. В имеющийся корпус упаковать максимальную мощность или наоборот.
Начинающим радиолюбителям можно посоветовать 12-вольтовый БП, однополярный, с током нагрузки один-два ампера и регулировкой выходного напряжения: плавной при помощи регулировочного сопротивления или ступенчатой, используя переключатель галетного типа ПГ3, это избавит от необходимости при каждом включении выставлять напряжение, ориентируясь на показания мультиметра, соответственно не нужно устанавливать внутренний индикатор выходного напряжения (цифровой или стрелочный), что значительно упростит конструкцию, так же можно быть уверенным, что напряжение на выходных клеммах не собьется случайно при работе.
Целесообразно присвоить положениям галетника наиболее распространееные уровни напряжения: 1.5В и 3В – пальчиковые батарейки, 3.5В – телефонный аккумулятор, 5В – питание микросхем, 6В – аккумуляторы, 9В – крона, и один вывод зарезервировать для подстройки недостающих напряжений. К примеру, в одиннадцатом положении переключателя предусмотреть плавную регулировку выходного напряжения при помощи подстроечного резистора, доступ к которому возможен через отверстие в корпусе под отвертку.
Перед расчётом, сборкой и настройкой БП необходимо определиться с его эл.схемой, разработать которую Вы сможете самостоятельно, исходя из требуемых характеристик и возможностей, следующим образом: на рисунке изображена схема подключения понижающего трансформатора к эл.сети. Перечертите её “один в один” в тетрадь по математике, мощность трансф. и напряжение вторичной(ых) обмотки пока не указывайте – это чуть позже. Затем подключите (т.е. дочертите) к этому трансф. блоку, к точкам 1 и 2 вторичной обмотки, блок выпрямителя, состоящий из диодного моста и сглаживающего фильтра – конденсатора и т.д.
Выпрямитель двухполупериодный.
Фильтр сглаживающий.
— простой выпрямитель от \$12V_{AC}\$ до \$12V_{DC}\$
\$\начало группы\$Я хочу переоборудовать выход блока питания \$12V_{AC}\$ для использования \$12V_{DC}\$ для питания некоторых наружных светодиодов.
Блок питания в его нынешнем виде будет зажигать светодиоды (с легким мерцанием из-за обратной полярности переменного тока), но мне сказали, что это может сократить срок службы светодиодов, если они переполярны в течение длительного времени.
Итак, может ли кто-нибудь предложить простую схему выпрямителя, которую я мог бы построить, или указать мне правильное направление, для которого подходит один из этих выпрямителей Maplin (я не уверен, к чему именно относятся спецификации)?
- блок питания
- диоды
- выпрямитель
Вы можете посмотреть ответы на этот вопрос.
Подача переменного тока на светодиод не является хорошей идеей. Мерцание не является основной проблемой (может быть едва заметно), но светодиоды имеют ограниченное обратное напряжение, обычно около 5В. Таким образом, 12 В, которые вы используете, слишком высоки и могут вывести из строя ваш светодиод.
Вам нужен выпрямитель, за которым следует конденсатор (для выравнивания выпрямленного напряжения). Вы можете использовать выпрямитель, как в вашей ссылке Maplin, или использовать дискретные диоды.
Диоды 1A, такие как 1N4001, являются стандартными и прекрасно подходят для нескольких стандартных светодиодов. Для конденсатора я использую 2000 мкФ / А, как правило, поэтому, если ваши светодиоды потребляют 100 мА, вы можете использовать электролитический конденсатор 220 мкФ / 25 В. Убедитесь, что конденсатор установлен правильно; он может взорваться, если вы перевернете его.
Напряжение постоянного тока будет около 15 В (\$12 В \times \sqrt{2} – 2 В\$ ), поэтому в зависимости от типа используемого светодиода рекомендуется разместить несколько светодиодов последовательно, в противном случае у вас будет большое падение напряжения на последовательном резисторе = менее эффективное.
\$\конечная группа\$ 6 \$\начало группы\$Выпрямитель не нужен. Проблема в том, что светодиоды подвергаются слишком большому обратному напряжению, преобразование в 12 В постоянного тока — только одно из решений. Вы можете управлять светодиодами с помощью переменного напряжения, если вы реализуете некоторую схему, чтобы минимизировать их обратное напряжение.
Это можно сделать с помощью одного дополнительного диода одним из трех способов:
- Поместите диод встречно-параллельно светодиоду так, чтобы он проводил ток во время отрицательного полупериода. Это снижает обратное напряжение до 1 В или меньше, с чем светодиод может легко справиться.
- Установите второй светодиод антипараллельно первому. Это позволяет светодиодам попеременно проводить положительные и отрицательные циклы. Если важна эффективность, это лучше, чем метод 1, поскольку мощность рассеивается в виде света, а не тепла от стандартного выпрямительного диода. Обратное напряжение, наблюдаемое любым светодиодом, будет равно прямому напряжению. Проверьте таблицу, это может быть или не быть в порядке.
- Поместите выпрямительный диод последовательно со светодиодом. Ток утечки светодиода при обратном смещении намного больше, чем у выпрямительного диода, поэтому напряжение на светодиоде будет низким. Это экономит энергию за счет отсутствия проводимости во время отрицательного полупериода, но снижает светоотдачу. Возможно, вам придется увеличить ток для компенсации.
Более изящным решением было бы поместить стандартный выпрямительный диод (такой, как упомянутый 1N4001) встречно-параллельно со светодиодом, это привело бы к отрицательному полупериоду, таким образом подвергая светодиод только небольшому обратному смещению около 1 вольт.
\$\конечная группа\$ 7Зарегистрируйтесь или войдите в систему
Зарегистрируйтесь с помощью Google Зарегистрироваться через Facebook Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и парольОпубликовать как гость
Электронная почтаТребуется, но никогда не отображается
Опубликовать как гость
Электронная почтаТребуется, но не отображается
Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie
.Как сделать регулируемый блок питания 12В || Beginnertopro.in
Введение:
В этом уроке мы собираемся сделать блок питания 1,5–12 В с переменным током 2 А. Использование микросхемы регулятора напряжения LM317.
LM317:
Характеристика:
- Диапазон выходного напряжения Регулируется от 1,25 В до 37 В
- Выходной ток больше 2 А
- Ограничение тока короткого замыкания
- Защита от тепловой перегрузки
- Выходная компенсация безопасной зоны
Описание:
Устройство LM317 представляет собой регулируемый трехконтактный регулятор положительного напряжения, способный подавать ток более 1,5 А в диапазоне выходного напряжения от 1,25 В до 37 В. Для установки выходного напряжения требуется всего два внешних резистора. Напряжение. Устройство имеет типичную линейную регулировку 0,01% и типичную регулировку нагрузки 0,1%. Он включает в себя ограничение тока, защиту от тепловой перегрузки и защиту безопасной рабочей зоны. Защита от перегрузки остается работоспособной, даже если клемма ADJUST отключена.
Требуемые детали:
1. LM317
Купить2. Конденсатор 2 X 100 мкФ
Купить
3. Потенциометр 5K
Купить сейчас4. Резистор 240 Ом.
Купить5. Красный светодиод
Купить6. Пара крокодиловых булавок
Купить7. Резистор 120 Ом.
Купить8. Проволока и инструменты.
Процедура:
- Теперь давайте посмотрим на диод IN4001
- Мы получим 12 В переменного тока от трансформатора, теперь нам нужно преобразовать эти 12 В переменного тока в 12 В постоянного тока, создав схему выпрямителя с использованием 4 диодов IN4001.
- Теперь подключите 4 диода IN4001, как показано на схеме ниже.
- Теперь подключите выход 12 В переменного тока преобразователя к цепи выпрямителя, как показано на схеме ниже.
- Теперь подключите два провода к двум другим клеммам цепи выпрямителя.
- Теперь подключите конденсатор 100 мкФ к выходу 12 В постоянного тока. Обратите внимание, что перед подключением конденсатора проверьте VCC и GND выхода 12 В постоянного тока цепи выпрямителя, затем подключите клемму +ve конденсатора к клеммам 12V Vcc и -ve. клемму конденсатора к GND выхода 12 В постоянного тока.
- Теперь подключите Vcc 12 В постоянного тока к контакту 3 LM317.
- Теперь подключите резистор 240 Ом между выводами 1 и 2 LM317.
- Теперь подключите контакт 1 потенциометра 5k к контакту регулировки, т. е. контакт 1 LM317, а другой контакт потенциометра 5K к GND источника постоянного тока 12 В.