Понадобился мне блок питания для самодельной мини-дрели, сделанной из моторчика на 17 Вольт. Пересмотрел много схем различных БП, но во всех использовался трансформатор, которого у меня нету, а покупать как-то неохота. Тогда решил поступить проще и собрать бестрансформаторный блок питания на данное напряжение – 17 Вольт. Схема довольно простая, на такой готовый блок питания нужно подавать 220 вольт переменного напряжения, короче питать схему от розетки, а на выходе мы получаем 17 вольт постоянного напряжения. Обычно источники питания такого типа применяют во всяких небольших бытовых вещах, например в фонарике с аккумулятором, в качестве зарядного, где нужен небольшой ток, до 150 mA или в электробритвах.Принципиальная схема бестрансформаторного блока питания
|
radioskot.ru
Бестрансформаторный блок питания повышенной мощности. Схема и описание
Когда мы имеем дело с устройствами, которые работают от источника питания с малым напряжением, у нас обычно есть несколько вариантов как их запитать. Помимо простых, но дорогих и громоздких трансформаторов можно использовать бестрансформаторный блок питания.
Например, можно получить 5 вольт из 220 вольт с применением гасящего резистора или используя реактивное сопротивление конденсатора. Однако, такое решение, подходит только для устройств, которые имеют очень малый ток потребления. Если нам нужен больший ток, например, для питания светодиодной цепи, то здесь мы столкнемся с ограничением по производительности.
Если какое-либо устройство потребляет большой ток и принципиально необходимо запитать его от сети 220 вольт, то есть одно оригинальное решение. Оно состоит в использовании для питания только части синусоиды во время ее роста и падения, т.е. в тот момент, когда напряжение сети будет равным или меньше, требуемого значения.
Описание работы бестрансформаторного блока питания
Особенность схемы заключается в управление моментом открытия транзистора MOSFET — VT2 (IRF830). Если текущее значение входного сетевого напряжения ниже, чем напряжение стабилизации стабилитрона VD5 минус падение напряжения на резисторе R3, то транзистор VT1 будет закрыт. Благодаря этому через резистор R4 идет положительное напряжение на транзистор VT2, в результате чего он находится в открытом состоянии.
Через транзистор VT2 в данный момент протекает ток и текущее значение сетевого напряжения заряжается конденсатор С2. Конечно, напряжение в сети падает до нуля, поэтому необходимо в цепь включить диод VD7, который препятствует разряду конденсатора обратно в схему блока питания.
Когда входное напряжение сети превышает пороговое, проходящий через стабилитрон VD5 ток приводит к открытию транзистора VТ1. Транзистор своим коллектором шунтирует затвор транзистора VT2, в результате VТ2 закрывается. Таким образом, конденсатор С2 заряжается только необходимым напряжением.
Мощный транзистор VТ2 открывается только при низком напряжении, так что его общая рассеивающая мощность в схеме очень мала. Безусловно, стабильность работы блока питания зависит от управляющего напряжения стабилитрона, поэтому, например, если мы хотим питать схему с микроконтроллером, то выход необходимо дополнить небольшим линейным стабилизатором.
Резистор R1 защищает цепь и уменьшает скачок напряжения при первом включении. Стабилитрон VD6 ограничивает максимальное напряжение на управляющем электроде транзистора VT2 в районе 15 вольт. Естественно при переключении транзистора VТ2 возникают электромагнитные помехи. Чтобы избежать передач помех в электросеть, во входной цепи используется простой LC фильтр, состоящий из L1 и С1 компонентов.
Предупреждение: Поскольку схема напрямую связана с электросетью, то есть не имеет гальванической развязки, необходимо соблюдать крайнюю осторожность при наладке и эксплуатации устройства.
Источник
www.joyta.ru
Содержание:
В каждой современной квартире имеется большое количество всевозможных гаджетов, требующих постоянного электрического питания. В основном они работают от различных батареек, с относительно коротким сроком службы. Многие хозяева пытаются подключать эти устройства через обычные сетевые блоки питания на 12 В, но в большинстве случаев это не очень удобно. Основная причина заключается в больших размерах и весе понижающих трансформаторов, которые требуют себе отдельного места. Выйти из положения поможет бестрансформаторный блок питания, изготовленный на основе гасящего конденсатора. Основным условием его нормальной работы является правильное выполнение всех необходимых расчетов. В этом случае данное устройство обеспечит надежное функционирование аппаратуры в полном автономном режиме. Общее устройство и принцип действияПредставленная схема отличается простотой, надежностью и эффективностью. Она может быть изготовлена не только методом навесного монтажа, но и в виде печатной платы. Данная схема на двенадцать вольт является рабочей, требуется лишь заранее рассчитать параметры балластового гасящего конденсатора и подобрать нужное значение тока для конкретного устройства. Практически можно сделать 5,5-вольтовый блок с возможностью увеличения напряжения до 25 В.
Основой устройства служит балластовый конденсатор, гасящий сетевое напряжение. После этого ток попадает в диодный выпрямитель, а второй конденсатор выполняет функцию фильтра. Иногда возникает необходимость быстро разрядить оба конденсатора. С этой целью в схеме предусмотрены резисторы R1 и R2. Еще один резистор R3 используется в качестве ограничителя тока при включении нагрузки. Расчет балластного конденсатора выполняется до сборки схемы. Для этого используется простая формула С = 3200хI/Uc, в которой I является током нагрузки (А), Uc – сетевым напряжением, С – емкостью конденсатора (мкФ). Чаще всего такие расчеты используются для светодиодов. В качестве примера можно взять любой прибор с током 150 мА. Это может быть обычная светодиодная лампа. Сетевое напряжение будет 230 В. Таким образом, 3200 х 0,15/230 = 2,08 мкФ. Номинал конденсатора выбирается наиболее близко к расчетному, то есть, его емкость составит 2,2 мкФ, а расчетное напряжение – 400 В. Такой простейший бестрансформаторный блок не имеет гальванической развязки с питающей сетью. В связи с этим должна быть обеспечена надежная изоляция всех соединений, а само устройство – помещено в корпус из диэлектрического материала. Основные рабочие схемыВ большинстве случаев используются две схемы источников БП. Как правило, каждый из них представляет собой бестрансформаторный блок питания с гасящим конденсатором, который служит основным элементом данных приборов. Теоретически считается, что в цепях переменного тока эти устройства вообще не потребляют мощности. Однако в реальности в конденсаторах возникают определенные потери, что приводит к выделению некоторого количества тепла. Поэтому все конденсаторы подвергаются предварительной проверке на возможность использования его в блоке питания. Для этого их подключают к электрической сети и отслеживают колебания температуры через некоторый промежуток времени. Если конденсатор заметно разогревается, то его нельзя использовать в качестве конструктивного элемента. Допускается лишь незначительный нагрев, неспособный повлиять на общую работоспособность устройства. 1. Представленные на рисунках источники питания имеют конденсаторный делитель. На рисунке 1 представлен делитель общего назначения на 5 В, рассчитанный на токовую нагрузку до 0,3 А. На рисунке 2 отображается схема источника бесперебойного питания, который применяется в электронно-механических кварцевых часах. В первой схеме делитель напряжения включает в себя бумажный конденсатор С1 и два оксидных конденсатора С2 и С3. Оба последних элемента составляют неполярное плечо, расположенное ниже С1. Его общая емкость составляет 100 мкФ. Составные части диодного моста, расположенные слева, выступают в качестве поляризующих диодов, предназначенных для оксидной пары С2 и С3. На схеме указаны номиналы элементов, в соответствии с которыми на выходе ток короткого замыкания будет равен 600 мА, а напряжение на конденсаторе С4 без нагрузки – 27 вольт. 2. Вторая схема бестрансформаторного блока питания предназначена для замены батареек (1,5В), используемых в качестве источника питания в электронно-механических часах. Напряжение, вырабатываемое блоком питания, составляет 1,4 В при средней токовой нагрузке 1 мА. Напряжение на конденсаторе С3 без нагрузки не превышает 12 В. Оно снимается с делителя, поступает на узел с элементами VD1 и VD2, где и происходит его выпрямление. В каждом из этих вариантов рекомендуется использовать два дополнительных резистора вспомогательного назначения. Первый элемент с сопротивлением от 300 кОм до 1 мОм подключается параллельно с гасящим конденсатором. С помощью данного резистора ускоряется его разрядка, после того как устройство отключено от сети. Другой резистор имеет сопротивление от 10 до 50 Ом и считается балластным. Он подключается в разрыв какого-либо сетевого провода последовательно с гасящим конденсатором. Данный резистор ограничивает ток, проходящий через диодный мост при подключении устройства к сети. Оба резистора должны обладать мощностью рассеяния не менее 0,5 Вт, позволяющей предотвратить вероятные поверхностные пробои этих деталей действием высокого напряжения. Балластный резистор снижает нагрузку на стабилитрон, но одновременно наблюдается рост средней мощности, потребляемой самим блоком питания. Расчеты основных параметровДля того чтобы устройство было работоспособным и надежно функционировало, необходимо выполнить предварительный расчет бестрансформаторного блока питания. С этой целью потребуется рассчитать основные параметры:
|
electric-220.ru
Бестрансформаторный блок питания | kavmaster
Данная схема бестрансформаторного блока питания для светодиодов и светодиодной ленты достаточно проста и эффективна. Собрать её можно как навесным монтажом так и изготовить для неё печатную плату. Схема блока питания проверенна и полностью рабочая, а с помощью простой формулы для расчета гасящего конденсатора (балластового), можно легко подобрать необходимый ток для питания светодиодов.
Схема бестрансформаторного блока питания
В данной схеме, используется балластовый конденсатор C1, который гасит сетевое напряжение, после чего, ток поступает на диодный выпрямитель собранный на диодах VD1-VD4. Конденсатор C2 используется в качестве фильтра. Для быстрой разрядки конденсаторов C1 и С2, в схеме предусмотрены резисторы R2 и R3. Резистор R1 ограничивает ток при включении нагрузки.
Перед сборкой схемы, необходимо рассчитать конденсатор C1 так как именно от его номинала, зависит ток который блок питания способен обеспечить. Для расчета госящего конденсатора, используют простую формулу:
С = 3200∙I/Uc где:
- I — ток нагрузки в A
- Uc — напряжение сети
- С — в микрофарадах
Для примера, светодиодная лента длиной 30 см. по параметрам, потребляет ток максимум 400 Ma, но конечно же не желательно питать её максимальным током, ограничим его до 150 Ma. Напряжение сети составляет 230 вольт, значит нам нужно 3200×0.15÷230=2.08 мкФ.
Теперь осталось подобрать номинал конденсатора близких к расчетному, это будет 2.2 мкФ не менее 400 Вольт! На этом все, осталось только применить его по назначению.
Внимание! Данная схема бестрансформаторного блока питания, не имеет гальванической развязки с питающей сетью. Поэтому будьте осторожны при монтаже данной схемы, соблюдайте технику безопасности! Все соединения элементов, должны быль изолированны или помещены в пластиковых корпус!
>> Светодиодные ленты и блоки питания <<
Похожее
kavmaster.ru
Бестрансформаторное сетевое питание
Схемы бестрансформаторного питания: с балластным резистором, с балластным конденсатором, с импульсным преобразователем
Доброго дня уважаемые радиолюбители!
Приветствую вас на сайте “Радиолюбитель“.
Сегодня мы рассмотрим несколько схем, предназначенных для питания радиолюбительских устройств без использования сетевого трансформатора – бестрансформаторные источники питания.
Сразу отмечу, что такие источники питания представляют определенную опасность для человека – неосторожное обращение и неминуемое поражение электрическим током. Такие схемы стоит применять только если обеспечивается их надежная изоляция и не требуется постоянное присутствие человека.
Кроме того, использовать такие источники питания целесообразно только при небольших токах нагрузки.
Сегодня мы рассмотрим два типа таких схем:
– с балластным резистором
– с балластным конденсатором
Есть еще третий вариант – с импульсным AC/DC преобразователем, но они более сложны, и требуют применения специализированных микросхем.
Балластные резисторы и конденсаторы гасят излишек сетевого напряжения. Поэтому, резисторы должны быть большой мощности, а конденсаторы – должны быть пленочными (к примеру К73-17) и рабочим напряжением не менее 630 вольт.
Все схемы несложные, и особых пояснений не требуют.
Первая схема:
Диоды VD1-VD4 должны выдерживать обратное напряжение не ниже 400 вольт.
Резисторы R1, R2 – балластные для стабилитрона.
R3 – выбирается с учетом, чтобы выходное напряжение не изменялось при любом токе нагрузки.
С1, R3, С2 – фильтр сглаживающий пульсации.
Вторая схема:
Аналогично первой схеме, но параллельно включенные резисторы заменяются включенными последовательно.
RC фильтр заменен LC фильтром.
Максимально допустимый ток через дроссель должен быть с запасом больше, чем ток нагрузки.
Третья схема:
Классическая схема источника питания с балластным конденсатором С1.
Резистор R1 – обязательный в подобных схемах, ограничивает начальный ток заряда конденсатора С2.
Резистор R2 разряжает конденсатор С1 при выключении от сети.
Сборку диодов VD1.1 и VD1.2 можно заменить на 1N4004…1N4007.
Конденсатор С2 сглаживает сетевые пульсации, С3 – устраняет ВЧ-помехи.
Выходное напряжение зависит от параметров стабилитрона и тока нагрузки.
Четвертая схема:
Стабилитроны VD3 и VD4 – выполняют предварительное ограничение напряжения и должны быть повышенной мощности (1-3 ватта).
Пятая схема:
Двухполупериодный выпрямитель с диодным мостом VD1 и светодиодной индикацией включения.
Резистор R3 определяет ток в нагрузке.
Выходное напряжение зависит от параметров стабилитрона и тока нагрузки.
Шестая схема:
Двухполярный источник питания
Для полной симметрии схемы необходим одинаковый ток нагрузки по цепям +5 вольт и -5 вольт.
Седьмая схема:
Разделение выходного напряжения на две отдельные ветви для исключения взаимных помех.
Подойдет для питания микроконтроллера или управления тиристором.
Стабилитрон VD1 ограничивает напряжение на уровне 5,6 вольт, диоды VD2 и VD3 снижают его до +4,8 … +5 вольт.
Восьмая схема:
Получение двух напряжений от источника питания.
Суммарный ток нагрузки состоит из токов двух каналов.
При значительных колебаниях тока нагрузки стабилизатор следует выбирать повышенной мощности.
Девятая схема:
Вместо одного, применяются два балластных конденсатора, что позволяет выбирать их с меньшим рабочим напряжением.
Ну а напоследок, все-таки приведу одну схему импульсного бестрансформаторного преобразователя напряжения:
Типовая схема включения импульсного AC/DC преобразователя напряжения на специализированной микросхеме фирмы ROHM.
radio-stv.ru
Снова блок питания, на этот раз 24 Вольта, 20 Ампер и 480 Ватт
По большому счету блоки питания друг от друга особо ничем не отличаются, но в этот раз все пошло по другому, отличалось многое, и об этом я и расскажу, выделяя ключевые моменты, думаю что это будет полезно.Постараюсь сделать обзор коротким, ну или по крайней мере не очень длинным 🙂
Отличия начались еще с упаковки. Для начала в коробке было специальное “окошко”, через которое видно наклейку с наименованием БП, удобно.
Во вторую очередь оказалось, что БП запаян в пленку, что также раньше мне не встречалось.
Внешне блок питания практически не отличается от предыдущей модели мощностью 360 Ватт, те же размеры, такая же решетка вентилятора.
В своих обзорах я практически всегда показываю фото клеммника. Начал я так делать после комментария, где мне писали что бывают БП, где крышка не открывается полностью, и вот мне тоже попался такой блок. Позже выяснилось, что это можно исправить, но “из коробки” крышка полностью не открывалась, неудобно.
Маркировка клемм не в виде наклейки, а проштампована на крышке. Также сделана предупреждающая надпись около вентилятора.
Крышка довольно тонкая, в одном месте ее даже продавило.
Как водится, есть и резистор для подстройки выходного напряжения, а также светодиод индикации работы.
Блок питания промаркирован как S-480-24. Выходной ток 20 Ампер. Я наверное никогда не пойму, зачем БП маркируют как LED Power supply, при чем здесь светодиоды если Бп универсальный, видимо так они лучше продаются.
Присутствует предупреждающая наклейка, а также переключатель 110/220 Вольт.
Выпущен БП в конце 2016 года, можно сказать что свежий.
Когда я снял крышку, то на некоторое время даже завис 🙂 Ну наконец то что-то отличное от уже набивших оскомину классических БП на базе TL494. Внутри практически пусто, как говорится -это жжж.. неспроста.
Корпус также немного отличается, обычно крышка крепится на шести винтах, в данном случае два винта и пара выступов вверху.
Чтобы было лучше понятно разницу между “классическим” БП и этим, я сделал пару фото в сравнении с предыдущим БП 12 Вольт 360 Ватт.
Первым делом осмотр крепления силовых элементов. И хотя если транзисторы или диоды стоят парами, то 99% что проблем не будет, я все равно продолжаю осматривать крепеж.
Транзисторы и диоды прижаты планками к алюминиевому корпусу. Но теплораспределительных пластинок нет, т.е. силовые элементы просто прижаты к самому корпусу.
Замечаний нет, все ровно и аккуратно, даже накидали теплопроводящей пасты, сначала может показаться что ее уж слишком много, но на самом деле под элементами остался совсем тонкий слой.
Если внимательно посмотреть на второе фото, то можно заметить маркировку на печатной плате, судя по которой плата проектировалась для БП мощностью 360 Ватт.
Охлаждает начинку вентилятор диаметром 60мм. По ощущениям довольно производительный, впрочем об этом говорит и соотношение мощности к его размеру. Шумит не очень сильно, но заметно.
Первым же тестом идет измерение диапазона регулировки выходного напряжения.
1. Исходно БП был настроен на чуть большее чем 24 Вольта напряжение.
2. Минимально можно выставить около 14 Вольт, но работает БП в таком режиме нестабильно, пришлось переключить тестер в режим отображения минимальных и максимальных значений. Судя по всему БП в таком режиме недогружен, ШИМ контроллеру не хватает питания и он делает постоянный рестарт.
3. Стабильно БП начинает работать ближе к напряжению в 20 Вольт.
4. Максимально получилось выставить около 27 Вольт.
5. Выставляем штатные 24 Вольта и замечаем две вещи. Регулировка довольно грубая, непонятно зачем сделали регулировку аж от 14 Вольт, вполне могли урезать диапазон до 20-27, было бы более плавно.
6. Но проблема в другом, по мере прогрева выходное напряжение немного “плывет” вверх, это можно заметить по параметру МАХ и времени рядом.
Раз уж измерял напряжение, то попутно измерил емкость входных и выходных конденсаторов.
Входные имеют суммарную емкость в 313 мкФ, что маловато для мощности 480 Ватт, с выходными картина не лучше, около 7000мкФ, тоже хотелось бы больше. Но как я неоднократно указывал, у брендовых БП емкость выходных конденсаторов примерно такая же при подобных характеристиках БП.
Вот теперь можно спокойно разобрать и посмотреть, какие отличия нам приготовили китайские инженеры.
Первый “сюрприз” ждал меня практически сразу. Еще при разборке я обратил внимание, что мест для винтов крепления платы пять, а самих винтов всего четыре. Но отсутствовал не средний, как обычно, а угловой.
Забегая немного вперед, скажу, винт нашелся когда я случайно стукнул плату уже ближе к концу осмотра, предположительно он был под трансформатором. Непорядок.
На входе блока питания установлен фильтр от помех, поступающих со стороны блока питания в сеть. Фильтр набран в типичной для подобных БП конфигурации.
1. Перед фильтром установлен предохранитель и пара термисторов для ограничения пускового тока. Иногда меня спрашивают, а зачем отмечают в таких БП фазу и ноль. Дело в том, что в БП один предохранитель и стоит он обычно по линии фазы, соответственно при выходе БП из строя электроника не только обесточится, а и не будет под потенциалом фазы.
2. Дальше идет помехоподавляющий конденсатор и двухобмоточный дроссель, намотанный довольно толстым проводом.
3. Все помехоподавляющие конденсаторы, которые влияют на безопасность, применены правильного Y2 типа. В фильтре использован только один простой высоковольтный конденсатор, но его применение не снижает уровень безопасности.
4. Диодный мост набран из четырех диодов 1N5408, что на мой взгляд не очень хорошо при таких мощностях, спасает ситуацию только активное охлаждение. Зато рядом видно место под установку конденсатора. На это место можно установить конденсатор на напряжение 400-450 Вольт и он будет “помогать” уже установленным.
Необычно выглядят четыре фильтрующих конденсатора вместо привычных двух. На корпусе значок известной фирмы, но не обольщайтесь, это не фирменные конденсаторы. Внешне это заметно по кривизне термоусадки вверху корпуса.
Заявленная емкость фильтра 470мкф, включение 2S2P, реальная емкость 313мкФ, я не думаю что реальные фирменные конденсаторы имели бы такой разброс, да и сам габарит говорит за себя.
Что интересно, трансформатор применен примерно того же размера, что и в предыдущем БП 360 Ватт. Но работает обозреваемый БП на частоте в 2 раза больше, чем у предыдущего.
1. В этот раз применены полевые транзисторы, а не привычные по предыдущим обзорам, биполярные. Транзисторы IRFP460, но судя по внешнему виду транзисторы отличаются, что может говорить об их БУшности, потому как на нормальном производстве обычно транзисторы из одной партии, не говоря о внешнем виде.
2. Примерно та же картина и с выходными диодыми сборками. Обе имеют маркировку 43CTQ100, но при этом разные внешне.
3. Выходной дроссель намотан в четыре провода и имеет относительно небольшой размер, особенно в сравнении с предыдущими моделями БП, которые я обозревал.
4. Выходные конденсаторы неизвестного производителя, напряжение 35 Вольт, емкость 2200мкФ.
Выходной помехоподавляющий дроссель привычно отсутствует, да и вообще в мощных БП (по крайней мере китайских) попадается крайне редко.
Рядом с конденсаторами находится мощный резистор, “благодаря” которому при прогреве “уползает” выходное напряжение.
Обычно в обзорах я осматриваю печатную плату и чаще всего пишу – плата чистая, пайка аккуратная, но не в этом случае, здесь все наоборот.
Но кроме всего прочего меня удивила разводка печатной платы. Чаще всего рекомендуется размещать силовые узлы как можно ближе друг к другу. А если сказать точнее, то – связанные силовые узлы.
В данном случае мы видим кучу длинных дорожек идущих от силовых транзисторов к трансформатору, параллельно им идет дорожка питания, а также общий провод. На мой личный взгляд такое решение не очень правильно и чревато большими помехами в радиоэфире. Ситуацию спасает только полностью металлический корпус блока питания, который рекомендуется заземлить.
Выходная часть большей частью представляется из себя полностью залуженные полигоны, что правильно при таких токах.
Но если посмотреть чуть ниже, то мы увидим жменьку радиодеталей, это элементы цепи обратной связи, с другой стороны платы, сразу над ними, расположен нагрузочный резистор (нарисовал на фото), который ощутимо греется. Нагрев влияет на компоненты и напряжение “плывет”, не помогают даже точные резисторы. В данном случае это не страшно, так как уход небольшой, но он есть. Перфекционисты могут просто поднять резистор над платой и попутно уменьшить нагрев стоящего рядом электролитического конденсатора.
А вот за резисторы под сетевым фильтром спасибо. Мало того что резисторы стоят как минимум парами, а в цепи питания ШИМ контроллера так вообще 4 штуки. Так еще и присутствуют резисторы до диодного моста и после. Первые разряжают входной помехоподавляющий конденсатор, вторые, конденсаторы фильтра питания.
БП собран на базе популярного ШИМ контроллера UC2845, потому получается, что БП однотактный. Еще одно важное отличие, так как предыдущие были на базе TL494. По сути оба ШИМ контроллера разработаны примерно в одно время, потому на данный момент являются самыми классическими среди применяемых в БП. Данная особенность является плюсом, так как такие БП проще в ремонте.
Не обошлось и без косяков. Вообще китайский БП и косяки, братья навек, меняется только уровень.
В данном случае сразу был обнаружен неприпаянный вывод снаббера одного из выходных диодов, не очень хорошо.
Кроме этого по всей плате видны мелкие шарики припоя, а также следы от пайки в ванне. Данные следы могут либо вообще не повлиять, либо просто выгореть при первом включении и также никак не повлиять, либо вывести БП из строя. Исправляеются недоработки очень просто, но технолог на производстве явно получает свою зарплату зря, если он там вообще есть.
Блок питания с такой схемотехникой я еще не обозревал, потому вдвойне было интересно начертить его схему. Если на фото кажется что деталей в нем совсем мало, то глядя на схему такое ощущение пропадает.
Дальше я разбил схему на условные узлы, цвета могут быть малоконтрастны, извините, выбор небольшой.
1. Красный – силовая высоковольтная (горячая) часть
2. Синий – выходная низковольтная (холодная) часть, узел обратной связи и схема питания вентилятора.
3. Зеленый – ШИМ контроллер и его штатная обвязка.
4. Оранжевый – предположительно узел плавного старта и защиты от КЗ на выходе.
5. Неизвестный мне цвет – диод около трансформатора, узел защиты от насыщения трансформатора.
Номиналы и позиционные обозначения в большинстве соответствуют реальности, но номиналы некоторых SMD конденсаторов указаны ориентировочно, так как я не выпаивал их из платы.
Данный БП построен по однотактной прямоходовой (Forward) схемотехнике, тогда как более распространенные маломощные однотактные БП строятся по однотактной обратноходовой (Flyback).
На блок схеме я выделил цветом узлы прямоходового преобразователя (справа), которых нет в схеме обратноходового (слева). В прямоходовом добавлен диодов, дроссель и одна из обмоток трансформатора включена в обратной полярности (это важно).
Кроме того есть еще одно отличие, в случае прямоходовой схемы у сердечника трансформатора не делают зазор, который обязателен в обратноходовой схеме.
Прямоходовая схемотехника (особенно однотактная) очень похожа на классический понижающий (stepdown) преобразователь.
В обоих схемах входной ключ “накачивает” выходной дроссель, а в паузе через диод отдает энергию в нагрузку. Только в случае прямоходомого БП в роли ключа выступает как сам транзистор, так и трансформатор и один из выходных диодов.
Покажу сходные узлы, они обозначены одним цветом для наглядности. Думаю что теперь понятно, почему выше я писал, что фильтрующего выходного дросселя в этом БП нет, потому как тот что установлен является накопительным. Закорачивать этот дроссель категорически нельзя.
Обычно прямоходовая схема используется при больших мощностях, а обратноходовая при малых. Обусловлено это тем, что у обратноходовой схемы трансформатор имеет зазор и размеры трансформатора начинают становиться существенными, кроме того контролировать выбросы труднее и схема может работать менее стабильно.
Но у прямоходовых мощных схем также хватает сложностей. В данном случае в схему добавлен дополнительный диод и обмотка трансформатора. Эта цепь необходима для защиты трансформатора от насыщения при нештатных ситуациях (например КЗ в нагрузке). В цветном варианте схемы этот узел отмечен “неизвестным цветом”.
Цитата, описывающая этот узел, взята отсюда (внимание, возможна навязчивая реклама).
Данная схема имеет несколько существенных недостатков. Во-первых, работа с однополярными токами в обмотках трансформатора требует мер по снижению одностороннего намагничения сердечника. Во-вторых, при размыкании ключа энергия, накопленная в индуктивности намагничения трансформатора, не может «разрядиться» самостоятельно, поскольку все выводы трансформатора «повисают в воздухе». В этом случае возникает индуктивный выброс — повышение напряжения на силовых электродах ключевого транзистора, что может привести к его пробою. В-третьих, короткое замыкание выходных клемм преобразователя обязательно выведет силовую часть из строя, следовательно, требуются тщательные меры по защите от КЗ.
Недостаток, связанный с намагничением сердечника однополярными токами, присущ всем однотактным схемам, и с ним успешно бо-рятся введением немагнитного зазора. Для борьбы с перенапряжениями используется дополнительная обмотка, «разряжающая» индуктивный элемент в фазе холостого хода током г3, как показано на рисунке
Дабы не перегружать читателей ненужной информацией, завязываю с теорией и перехожу к практике, а точнее к тестам.
Тестовый стенд стандартен для моих обзоров и состоит из:
1. Электронная нагрузка
2. Мультиметр
3. Осциллограф
4. Тепловизор
5. Термометр
6. Ваттметр, обзора нет.
7. Ручка карандаш и бумажка. 
Уже на холостом ходу присутствуют небольшие пульсации, в данном случае некритичные.
Для теста использовалась комбинация из резисторов и электронной нагрузки.
1. Сначала было подключено два резистора, которые обеспечивали ток нагрузки около 4.8 Ампера, электронная нагрузка добавляла нагрузку до 5 Ампер.
Пульсации на мой взгляд великоваты для 25% нагрузки.
2. Та же пара резисторов с током 4.8 Ампера + 5.2 на электронной, в сумме 10 Ампер.
Пульсации более 100мВ, выходное напряжение немного поднялось, что хоть и является побочным эффектом, но в данном случае полезным.
1. Два резистора 4.8 Ампера + 10.2 на электронной, в сумме 15 Ампер.
Пульсации выросли, причем довольно существенно. На осциллографе выставлено 50мВ на клетку, щуп в положении 1:1, дальше можете посчитать сами.
Выходное напряжение еще немного поднялось.
2. В дополнение к двум нагрузочным резисторам добавил третий, в сумме получилось 7.2 Ампера + электронная 12.8, в сумме 20 Ампер ток нагрузки.
Пульсации еще выросли и стали очень ощутимыми, на установленном пределе измерения еле хватает экрана оциллографа.
Выходное напряжение также немного поднялось, но отмечу один момент. Выше я писал, что по мере прогрема напряжение растет, в процессе теста напряжение стояло жестко. Колебания если и были, то в пределах одного последнего знака. Т.е. подняли ток нагрузки, напряжение поднялось и не меняется до следующего шага теста, так что здесь плюс.
Измерение КПД стало уже неотъемлемой частью моих тестов БП, не обошел я вниманием и этот экземпляр, тем более что он имеет другую схемотехнику.
В итоге у меня вышло:
Вход — Выход — КПД.
7.1 — 0 — 0
144 — 120 — 83,3%
277 — 240 — 86,6%
414 — 360 — 86,9%
556 — 480 — 86,3%
На мой взгляд КПД находится на довольно приличном уровне, лучше чем у предыдущих БП, обзоры которых я делал.
Теперь по поводу температуры и ее распределения между элементами.
Больше всего нагревается входной диодный мост и трансформатор, но в обоих случаях температура находится далеко от критичной, потому я вполне могу сказать, что БП мог бы выдать и 550-600 Ватт. Особенно отмечу низкую температуру силовых транзисторов, они не прогревались выше 52 грудсов даже при максимальной мощности.
Тест проходил стандартно, 20 минут прогрев на 25% мощности, потом 20 минут на 50% и т.п. Общее время теста составило около полтора часа так как последний тест я решил немного продлить.
По большому счету не имело значения сколько бы я тестировал этот БП, так как термопрогрев у устройств с активным охлаждением наступает очень быстро и что через 20 минут, что через час, температура будет почти неизменной. У БП с пассивным охлаждением это время гораздо больше, потому я стараюсь тестировать их дольше.
Но не обошлось и без одной не очень приятной мелочи, свойственной блокам питания с активным охлаждением. Дело в том, что нормальная температура компонентов сохраняется в основном благодаря постоянному току воздуха внутри корпуса. Когда я снимал крышку для тестов, то отмечал быстрый рост температуры. К сожалению данная особенность свойственна всем БП имеющим активное охлаждение и при нагрузке выше 50% с остановленным вентилятором обычно заканчивается печально.
Чаще всего такое происходит из-за перегрева силового трансформатора. Я частенько отмечаю важность контроля температуры именно трансформатора, так при нагреве выше определенной температуры феррит теряет свои свойства.
Если объяснить “на пальцах”, то происходит следующее:
Представьте себе насос (транзисторы инвертора), схему управления (ШИМ контроллер), баллон (трансформатор) и клапан (выходные диоды).
Насос качает воду (допустим) в баллон, потом пауза, выходной клапан сливает воду, потом цикл повторяется.
Чем больше нужна мощность, тем больше воды мы качаем в баллон. Но тут происходит перегрев, объем нашего баллона уменьшается раз в 5, но схема управления этого не знает и пытается качать как и раньше. Так как баллон стал меньше, то насос начинается работать с большой перегрузкой, а дальше два варианта, либо лопнет баллон, либо сгорит насос. Так как баллон очень крепкий, то выгорает насос, чаще всего унося с собой и схему управления и предохранитель.
Потому важно следить не за транзисторами, температура которых можно достигать и 150 градусов, а за трансформатором, у которого предел 110-120 градусов.
Блок питания не имеет контроля работы вентилятора и термозащиты, потому в случае его остановки (пыль, заклинивание), скорее всего сгорит. Такая ситуация с многими блока питания и потому важно следить за состоянием системы охлаждения.
На фото видно рост температуры трансформатора, где буквально за 20 секунд она поднимается с 92 градусов до 100 при снятой крышке. На самом деле температура изначально была ниже, просто она успела подрасти пока я открыл крышку и делал первое фото.
Зато в процессе теста нагрузочные резисторы грелись от души, температура около 250 градусов даже при обдуве, температура электронной нагрузки была существенно ниже, хотя на ней рассеивалось почти в 2 раза больше. Зато после последжних тестов у моей нагрузки в итоге подгорел один из термовыключателей и она норовила выключиться гораздо раньше чем достигала перегрева, никак не займусь новой версией.
Выводы.
Не буду расписывать преимущества и недостатки, а постараюсь дать выжимку из того, что я увидел.
Блок питания прошел тест под полной нагрузкой, нагрев был в пределах нормы и даже ниже ее, что дает возможность предположить нормальную работы и при заметно больших мощностях.
Но вот качество изготовления сильно хромает, также расстраивает заниженная емкость входных и низкое качество выходных конденсаторов. Данное устройство больше похоже на конструктор для сборки нормального БП, но укомплектованный абы как.
Получается что с одной стороны ругать не хочется, ведь БП работает, и работает нормально, с другой мелочи в виде капелек припоя, выпадающего винтика и т.п. требуют “доработки напильником”.
Магазин дал купон для обзора – S480power, с ним цена выходит $22.99. На мой личный взгляд, даже с такими недоработками цена вполне адекватна, если не страшит перспектива проверки и доработки, то вполне нормально. Если хотите вариант купил и пользуйся, то лучше взять Менвелл, но цена будет выше. Купон будет действовать две недели.
На этом все, как обычно жду вопросов, а также комментариев. Ну а меня ждет блок питания мощностью 600 Ватт.
www.kirich.blog
Простой бестрансформаторный блок питания | all-he
Опробовав несколько схем маломощных импульсных блоков питания, пришел к выводу, что если не нужна гальваническая развязка от сети и блок планируется маломощный, то бестрансформаторная схема наилучший вариант.
Где можно использовать такой бестрансформаторный блок питания? Область применения достаточно широка — от зарядных устройств до маломощных лабораторных БП.
Блок не боится коротких замыканий на выходе и перепадов сетевого напряжения, работает стабильно и бесшумно, к тому же легко повторяем, и содержит минимальное количество используемых компонентов.
Схема бестрансформаторного блока питания состоит из пленочного конденсатора и диодного выпрямителя, если планируется изготовить зарядное устройство для герметичных свинцово-гелиевых аккумуляторов, то стабилизировать выходное напряжение не нужно, а вот для более серьезных дел нужна стабилизация.
Я даже заряжал таким бестрансформаторным блоком питания мобильный телефон, заряжает и достаточно хорошо.
Основное достоинство схемы заключается в том, что номинал выходного тока можно настроить исходя из нужд, подбором емкости конденсатора.
В моем случае использован пленочный конденсатор на 400 Вольт, емкость 0,47мкФ, что соответствует току 32-35мА, конденсатор 1мкФ обеспечит на выходе ток 72-75мА.
Конденсатор желательно подобрать с напряжением 400 Вольт, но отлично справляются и конденсаторы с рабочим напряжением 250 Вольт.
Резистор параллельно конденсатору нужен для разрядки последнего, после отключения схемы.
Диодный выпрямитель тоже подбирается исходя от номинала выходного тока, отлично справляются обычные выпрямительные диоды типа 1N4007 — самый распространенный вид выпрямительных диодов. Обратное напряжение этих диодов составляет 1000 Вольт при токе до 1 Ампер.
Стабилизацию к схеме можно реализовать достаточно простым образом — дополнением стабилитрона и интегрального стабилизатора. В качестве стабилизатора можно использовать микросхемы из серии 78ХХ, к примеру — для получения выходного напряжения 5 Вольт, применяется стабилизатор 7805. Стабилизатор не нуждается в дополнительном охлаждении, если ток БП не более 0,5Ампер, а для получения такого тока нужно использовать конденсатор или батарею конденсаторов с емкостью 5,5-6мкФ.
all-he.ru
