Электрическая схема блока питания: ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СХЕМА БЛОКА ПИТАНИЯ

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СХЕМА БЛОКА ПИТАНИЯ

   Недавно меня попросили собрать какой-нибудь регулируемый источник напряжения с защитой от перегрузки, замыканий и встроенным зарядным устройством для большинства типов аккумуляторов. Тем более, что китайская промышленность присылает нам в основном дешёвые слабенькие адаптере, которыми вообще непонятно что питать — для мощных потребителей не подходят по току, а на слаботочные схемы, типа приёмников, дают кучу помех. Поэтому даже простой 20-ти ваттный трансформатор с регулилируемым компенсационным стабилизатором даст 100 очков форы таким псевдо БП. Электрическая схема на рисунке ниже.

   Данный блок питания был собран по простой электрической схеме из всего, что попало под руку. Два трансформатора ТП20-14 от маленьких чёрно-белых телевизоров Электроника-409, стрелочный вольтметр/амперметр от индикатора уровня записи кассетного магнитофона. Детали самые распространённые — из тех, что валяются у каждого радиолюбител по закромам. И помехоподавляющий металлических корпус из обрезков пластин алюминия.

   Только разьёмы для подключения проводов покупные — пружинящие педальки. Не знаю что вы подумали гляде на переднюю панель блока питания, но два цифровых индикатора АЛС не являются вольтметром, а просто индицируют режим стрелочного прибора (вольты В или амперы А), а второй АЛС показывает своим миганием процесс заряда. Режим измерения переключается кнопкой, расположенной под АЛС. 

   Ничего необычного в электрической схеме зарядного узла нет — напряжение подаётся на гнездо (и далее на аккумулятор) через резистор 50 Ом, который ограничивает ток до 0,2А — этого достаточно для большинства литий ионных и никель кадмиевых аккумуляторов. А процесс заряда контролируется по падению напряжения на резисторе, которое открывает транзистор управляющий мультивибратором. Причём чем больше зарядный ток — тем быстрее мигает буква З (тройка) на АЛС.

   Второй мультивибратор запускается срабатыванием токоограничителя и приводит к миганию синего светодиода — на корпусе сверху слева. Обмотки двух 16-ти вольтовых трансформаторов соединены паралельно, что обеспечило максимальный ток блока питания 1А, а регулировка напряжения получилась от 0 до 15В. Такую шкалу и наклеил на стрелочник, предварительно распечатав её на принтере.

   Данный блок питания — зарядное устройство, работает верой и правдой уже 6 лет, пережив за этот срок не один китайский адаптер:)

   Форум по схемам блоков питания

   Форум по обсуждению материала ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СХЕМА БЛОКА ПИТАНИЯ

Принципиальная Схема Компьютерного Блока Питания

Через переходные конденсаторы С5, С6 и ограничительные резисторы R5, R7 в базу ключевых транзисторов поступают управляющие сигналы, режекторная цепь R4C4 предотвращает проникновение импульсных помех в переменную электрическую сеть. Расположение элементов на плате Для начала взгляните на картинку, на ней подписаны все узлы блока питания, далее мы кратко рассмотрим их предназначение.


Структурная схема блока питания компьютера Схема блока питания компьютера кликните для увеличения. Управляющие импульсы на транзисторы преобразователя поступают через согласующий трансформатор Т2.

В случае их наличия заменить микросхему U4.
Зарядное устройство из компьютерного блока питания (ПОДРОБНО).

Все эти показатели изменяются из-за нестабильного напряжения, температуры и загруженности выхода преобразователя. Конечно, блоки питания современной аппаратуры хоть и имеют общие принципы работы, но схемотехнически отличаются достаточно сильно.

Проверить наличие на контакте PS-ON потенциала корпуса нуля , исправность микросхемы U4 и элементов ее обвязки.

Это связано с маленькой емкостью фильтра сетевого напряжения и в момент падения напряжения повышается ток ККМ, и в этот момент включается защита от короткого замыкания. Импульсный ток, возникающий в процессе заряда конденсаторов, установленных на входе, может стать причиной пробоя диодного моста; Дисковый термистор обозначен красным тестируем диоды или диодный мост на выходном выпрямителе, в них не должно быть обрыва и КЗ.

В этих БП используют специальный дроссель с индуктивностью выше чем на входе.

Это быстродействующие диоды с малым падением напряжения. Если БП, подключенный только к материнской плате не заработал, следует продолжить поиск неисправности и определить, какое из этих устройств неисправно.

Автомобильное зарядное из компьютерного блока питания ATX DELUX без схемы

Отзывы о сервисе

Работа источника питания. Отказ выходных транзисторов импульсного преобразователя чаще всего является следствием их длительного перегрева, вызванного перегрузкой или недостаточным охлаждением. Варисторы V3, V4 ограничивают выпрямленное напряжение при бросках сетевого напряжения выше принятых пределов. Схема выходного каскада изображена на рисунке.

Если напряжения в пределах нормы.

Понятное дело, что каждый день появляются все более новые и актуальные варианты, поэтому постараемся оперативно пополнять сборник схем более новыми вариантами.

Именно первый структурный элемент схемы представлен на рисунке.

Возможные неисправности БП Использование в течение многих лет отработанной схемы импульсного преобразователя позволило сделать ее крайне надежной. Этот фильтр позволяет подавлять помехи, неизбежно возникающие при работе импульсного БП, могут негативно воздействовать на работу теле- и радиоаппаратуры.

Сетевые фильтры, собранные по такой схеме, устанавливают в обязательном порядке во всех изделиях, в которых блок питания выполнен без силового трансформатора, в телевизорах, видеомагнитофонах, принтерах, сканерах и др. PS-ON Включение блока питания при замыкании вывода на массу.

Начальный ток затвора транзистора Q1 создается резистором R11R
переделка однотактного блока питания компьютера подробно

Распределение нагрузки и возможные неисправности

Проверка БП компьютера измерением величины сопротивления выходных цепей При ремонте БП некоторые виды его неисправности можно определить путем измерения омметром величины сопротивления между общим проводом GND черного цвета и остальными контактами выходных разъемов.

Главным достоинством являются высокие показатели КПД усилителей мощности и широкие возможности в использовании. Кроме основного контактного разъёма питания из блока выходят провода с колодками для подключения напряжения к жесткому диску, оптическому приводу SATA и MOLEX, дополнительное питание процессора, видеокарты, питание для флоппи-дисковода. Это снизит уровень шума, но не стоит так делать, если блок питания нагружен полностью.

Этот блок отвечает за управление силовыми транзисторами 4 блок , стабилизацию напряжения с помощью обратной связи , защиту от КЗ. Стабилизация выходных параметров устройства осуществляется с помощью широтно-импульсной модуляции управляющих сигналов. Если возникли проблемы с работой источника дежурного питания, то БП может после пуска сразу отключиться.

Вторая половина моста образована конденсаторами С1, С2, создающими делитель выпрямленного напряжения. Поэтому большинство неисправностей БП персональных компьютеров связаны либо со старением его компонентов, либо со значительными отклонениями питания или нагрузки от номинальных параметров. Двухзвенный фильтр выходного напряжения состоит из конденсатора С15, дросселя L3 и конденсатора С Это один из самых не надежных узлов блока питания и ремонтировать его сложно.

Установка компьютерного блока питания в корпус системного блока Для этого засовываете его в верхнюю часть системного блока, и затем фиксируете тремя или четырьмя винтами к тыловой панели системного блока. Возможные неисправности БП Использование в течение многих лет отработанной схемы импульсного преобразователя позволило сделать ее крайне надежной. По бокам тоже бывают наклейки, мешающие снять крышку, их нужно прорезать по линии сопряжения деталей корпуса БП.

Резистор R67 — нагрузка делителя. Диодный мостик — находится сразу за фильтром помех и позволяет преобразовать переменный электроток в постоянный пульсирующий. Такая упрощенная схема БП с использованием контроллера широтно-импульсной модуляции показана на следующем рисунке. В отличие от линейных, импульсные блоки питания компактнее и обладают высоким КПД и меньшими тепловыми потерями.

Если же отсутствует напряжение только на одном из управляемых силовых выходов, стоит в первую очередь обратить внимание на выпрямительный диод и фильтрующий конденсатор этой цепи. Неисправности компьютерного блока питания и способы их диагностирования и ремонта Приступая к поиску неисправности рекомендуется ознакомится со схемой компьютерного БП. Ground Масса. У него 20 выводов, на современных материнских платах подключается дополнительных 4 вывода. Но, из-за дороговизны, эти комплектующие могут отсутствовать.

Отрицательные напряжения -5 и В раз в десять слабее основных плюсовых, поэтому там стоят простые 2-х амперные диоды без радиаторов. Простой пример, если произошла утечка тока и человек дотронулся до корпуса системного блока его ударило бы током, но благодаря блоку питания этого не происходит. Единственная микросхема способна выполнять роль преобразователя и корректора КМ, что сокращает общее количество элементов в схеме БП. Кроме основного контактного разъёма питания из блока выходят провода с колодками для подключения напряжения к жесткому диску, оптическому приводу SATA и MOLEX, дополнительное питание процессора, видеокарты, питание для флоппи-дисковода.

как сделать лабораторный блок питания и зарядник из компьютерного блока питания АТХ ч.1

Что это такое

При этом на микросхеме U3 выв. В каждом блоке питания перед получением разрешения на запуск системы выполняется внутренняя проверка и тестирование выходного напряжения.

Не стоит забывать и о том, что перегрев выходного каскада может быть связан с накоплением большого количества пыли внутри блока питания. Подайте на блок сетевое питание.

Выходные каскады преобразователя Именно на этот элемент конструкции ложится основная нагрузка.

Проверка работоспособности К компьютеру ИП подключается через стандартизированный разъём, он универсален в большинстве блоков, за исключением специализированных источников питания, которые могут использовать ту же клеммную колодку, но с иной распиновкой, давайте рассмотрим стандартный разъём и назначение его выводов.

При ремонте блока питания АТХ обязательно понадобится цветовая маркировка выходящих из него проводов. Неисправности компьютерного блока питания и способы их диагностирования и ремонта Приступая к поиску неисправности рекомендуется ознакомится со схемой компьютерного БП.

Структурная схема

Как правило, их неисправность может быть обнаружена путем визуального осмотра. Плюс кулера к желтому проводу, а минус к красному. Еще лучше найти автомобильные или мотоциклетные 6В лампы накаливания и подключить несколько штук параллельно. В случае исправности элементов обвязки заменить U4.

На противоположный вход усилителя выв. Проверка блока питания Хотя импульсный БП и не относится к числу радиоэлектронных схем начального уровня, его диагностика и ремонт своими руками доступны многим людям, имеющим базовые знания и навыки в области радиоэлектроники. PS-ON Включение блока питания при замыкании вывода на массу. Включайте неизвестные блоки питания через лампочку, чтобы не повредить проводку и дорожки печатной платы.

Cхемы компьютерных блоков питания ATX

При этом через диод D5, подключенный к этой обмотке, заряжается конденсатор С7, и происходит намагничивание трансформатора. Ground Масса. При проверке блока желательно его отключить от материнской платы, это предотвратит превышение напряжений выше номинальных если блок всё же не исправен.

Фильтры этих источников -L6. В случае их выхода за эти пределы более чем на мкс на выходе 3 микросхемы U4 устанавливается высокий уровень напряжения, и источник питания выключается по входу 4 микросхемы U3. Такие модели более комфортны в использовании, поскольку создают меньше шума при малых нагрузках. Аналогичная ситуация возникает в условиях аварийной эксплуатации блока питания, связанной с короткими замыканиями в нагрузке, контроль которых осуществляется специальной схемой контроля.

КАК СДЕЛАТЬ РЕГУЛИРУЕМЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ СВОИМИ РУКАМИ

принцип работы, принципиальная схема и проверка его работоспособности

Сегодня комплектующие для десктопного ПК устаревают очень быстро. Единственным исключением является блок питания (БП). Конструкция этого устройства не претерпела серьезных изменений за последние 15 лет, когда на рынке появились БП форм-фактора ATX. Принцип работы и принципиальная схема блока питания для компьютера мало чем отличаются у всех производителей.

Структура и принцип работы

Типовая схема компьютерного блока питания стандарта ATX показана ниже. По своей конструкции это классический БП импульсного типа, основанный на ШИМ-контроллере TL 494. Сигнал к началу работы этого элемента поступает с материнской платы. До формирования управляющего импульса активным остается лишь источник дежурного питания, выдающий напряжение в 5 В.

Выпрямитель и ШИМ-контроллер

Чтобы было проще разобраться с устройством блока питания компьютера и принципом его работы, нужно рассмотреть отдельные структурные элементы. Начать стоит с сетевого выпрямителя.

Основная задача этого блока заключается в преобразовании переменного сетевого электротока в постоянный, который необходим для функционирования ШИМ-контроллера, а также дежурного источника питания. В состав блока входит несколько основных деталей:

• Предохранитель F1 – необходим для защиты БП от перегрузки.
• Терморезистор – он расположен в магистрали «нейтраль» и призван снижать скачки электротока, возникающие в момент включения ПК.
• Фильтр помех – в его состав входят дроссели L1 и L2, конденсаторы C1- C4, а также Tr1, имеющие встречную обмотку. Этот фильтр позволяет подавлять помехи, неизбежно возникающие при работе импульсного БП, могут негативно воздействовать на работу теле- и радиоаппаратуры.
• Диодный мостик – находится сразу за фильтром помех и позволяет преобразовать переменный электроток в постоянный пульсирующий. Для сглаживания пульсаций предусмотрен емкостно-индукционный фильтр.

На выходе из сетевого выпрямителя напряжение присутствует до того момента, пока БП не будет отключен от розетки. При этом ток поступает на дежурный источник питания и ШИМ-контроллер. Именно первый структурный элемент схемы представлен на рисунке.

​Он представляет собой преобразователь малой мощности импульсного типа. В его основе лежит транзистор Т11, задачей которого является генерация питающих импульсов для микросхемы 7805.

После транзистора ток сначала проходит через разделительный трансформатор и выпрямитель, основанный на диоде D 24. Используемая в этом БП микросхема обладает одним довольно серьезным недостатком – высоким падением напряжения, что при больших нагрузках может вызвать перегрев элемента.

Основой любого преобразователя импульсного типа является ШИМ-контроллер. В рассматриваемом примере он реализован с помощью микросхемы TL 494. Основная задача модуля ШИМ (широтно-импульсная модуляция) заключается в изменении длительности импульсов напряжении при сохранении их амплитуды и частоты. Полученное выходное напряжение на импульсном преобразователе стабилизируется с помощью настройки длительности импульсов, которые генерирует ШИМ-контроллер.

Выходные каскады преобразователя

Именно на этот элемент конструкции ложится основная нагрузка. Это приводит к серьезному нагреву коммутирующих транзисторов Т2 и Т4. По этой причине они установлены на массивные радиаторы. Однако пассивное охлаждение не всегда позволяет справляться с сильным тепловыделением, все БП оснащены кулером. Схема выходного каскада изображена на рисунке.

​

Перед выходным каскадом расположена цепь включения БП, основанная на транзисторе Т9. При пуске блока питания на этот элемент конструкции напряжение в 5 В подается через сопротивление R 8. Это происходит после формирования сигнала к пуску ПК на материнской плате. Если возникли проблемы с работой источника дежурного питания, то БП может после пуска сразу отключиться.

Сейчас все производители используют практически аналогичные схемы блоков питания компьютеров. Вносимые ими изменения не оказывают серьезного влияния на принцип работы устройства.

Распиновка главного коннектора

Сначала БП форм-фактора ATX для соединения с системной платой оснащались разъемом на 20 пин. Однако совершенствование вычислительной техники привело к необходимости использовать дополнительно еще 4 контакта. Современные блоки питания могут оснащаться 24-пиновым разъемом в одном корпусе или иметь 20+4 пин. Все контакты коннекторов стандартизованы и вот основные из них:

• +3,3 В – питание материнской платы и центрального процессора.
• +5 В – напряжение необходимо для работы некоторых узлов системной платы, винчестеров и внешних устройств, подключенных к портам USB.
• +12 В – управляемое напряжение, используемое HDD и кулерами.
• -5 В – начиная с версии ATX 1.3 не используется.
• -12 В – сегодня применяется крайне редко.
• Ground – масса.

Распределение нагрузки и возможные неисправности

Напряжение, выдаваемое источником питания, предназначено для различных нагрузок. Таким образом, в зависимости от конфигурации конкретного ПК, потребление энергии в каждой цепи источника питания может меняться. Именно поэтому в технических характеристиках БП указывается не только общая мощность устройства, но и максимальное потребление электротока для каждого типа выходного напряжения.

При апгрейде «железа» ПК следует помнить об этом факте. Например, установка мощного современного видеоускорителя приводит к резкому повышению нагрузки в цепи 12 В. Чтобы ПК работал корректно, возможно потребуется и замена блока питания. Чаще всего неполадки с работой БП связаны со старением элементов его конструкции либо существенным недостатком мощности.

Не стоит забывать и о том, что перегрев выходного каскада может быть связан с накоплением большого количества пыли внутри блока питания. Электролитические конденсаторы, установленные в сетевом выпрямителе и выходных каскадах, больше других деталей склонны к старению.

В первую очередь это касается продукции малоизвестных брендов, использующих дешевые комплектующие. По сути, именно элементная база и качество деталей отличает хорошие устройства от дешевых. Провести ремонт БП самостоятельно может только человек, имеющий определенный набор знаний в области электроники. Однако современные устройства, изготовленные известными брендами, отличаются высокой надежностью. При соблюдении правил обслуживания ПК, проблемы с ними возникают очень редко.

Электрическая схема блока питания

На данный момент в современном мире одну из главенствующих позиций занимает производство электронной аппаратуры. Только одних мобильных телефонов и смартфонов (за период весна – лето) в 2013 году было продано более 435 миллионов. И это далеко не предел, утверждают производители.

Но, как известно, если автомобиль не едет без мотора, то и любое электронное устройство не может обойтись без блока питания. Известно огромное количество различных устройств, которые можно объединить одним словосочетанием – «Электрическая схема блока питания».

Самая простейшая электрическая схема блока питания состоит из источника тока (батарейки или аккумулятора) с выключателем. Во многих устройствах применяют блок питания, составленные из нескольких батарей или аккумуляторов (ноутбуки, пульты, магнитофоны, плееры, детские игрушки и так далее). Но это все простейшие блоки питания.

Как известно, батарейки быстро выходят из строя, а аккумуляторы имеют тенденцию – разряжаться. И поэтому более совершенная электрическая схема блока питания состоит из множества деталей (в основном полупроводниковых: диодов, транзисторов, микросхем), источником тока которых служит электрическая сеть.

Электрическая схема блока питания бывает трех видов:

• С повышением напряжения или тока.
• С понижением напряжения или тока.
• Сглаживающие фильтры, выпрямители или стабилизаторы входного напряжения или тока (без повышения или понижения напряжения).

Они в свою очередь подразделяются на блоки питания постоянного и переменного тока.

Электрическая схема блока питания постоянного тока

Самая простая электрическая схема блока питания постоянного тока (без повышения или понижения напряжения) состоит из одного диода (выпрямителя), вставленного в разрыв одного из проводов осветительной сети. Это, так называемый, однополупериодный выпрямитель. Но такая электрическая схема, применяется в основном, для зарядки аккумуляторов дома (из-за дешевизны). Так же однополупериодные выпрямители ставят в импульсных блоках питания после разделительного трансформатора.

Более совершенна электрическая схема с двуполупериодным выпрямителем (два диода соединенные встречно — параллельно), которая применяется и в зарядных блоках и в китайских черно-белых телевизорах. Но и эта схема далека от идеала. На практике (в большинстве случаев) применяют мостовые схемы выпрямителей.

Более сложна электрическая схема блока питания с повышением или понижением напряжения. Различают два вида таких блоков питания:
1. трансформаторный — на входе этого блока питания стоит понижающий или повышающий трансформатор, далее идет выпрямитель, а затем стабилизатор или импульсный блок питания.
2. безтрансформаторный – на входе стоит фильтр, выпрямитель, а затем стабилизатор или импульсный блок питания.

Трансформаторы, в основном, бывают:

• Повышающими – когда количество витков первичной обмотки меньше количества витков последующих обмоток. Применяются в ламповой аппаратуре, в телевизорах и дисплеях с электронно-лучевой трубкой (ТВС, ТДКС)
• Понижающими – когда количество витков первичной обмотки больше количества витков последующих обмоток. Применяются почти везде.
• Трансформаторы с переменным коэффициентом трансформации (и с понижением и с повышением) Применяются в ламповой аппаратуре, в телевизорах и дисплеях с электронно-лучевой трубкой (ТВС, ТДКС)

Рассмотрим, как работает электрическая схема трансформаторного блока питания.

Напряжение сети (220 вольт), проходя через трансформатор, повышается или понижается. Следующий за ним выпрямитель, выделяет постоянную составляющую, которая фильтруется конденсаторами и поступает на стабилизатор или преобразователь напряжения, а затем далее на схему самого устройства.

Если стабилизатор только стабилизирует (оставляет на одном уровне) величину выходного напряжения, то преобразователь действует совсем иначе.

Преобразователь состоит из задающего генератора и ключей. Задающий генератор, генерируя сигнал, раскачивает ключи, и они начинают колебаться с частотой генератора, выпуская (в основном) синусоидальный сигнал переменного тока. Причем, если частота задающего генератора больше частоты входного сигнала, то преобразователь может выдавать повышенное напряжение. Так действуют блоки питания в аккумуляторах мобильных телефонов.

Электрическая схема безтрансформаторного блока питания.

Стоящий на входе сглаживающий фильтр предупреждает и сглаживает обратные импульсы с блока питания в осветительную сеть. Стоящий после него выпрямитель выделяет из переменной составляющей постоянное напряжение ток. Это напряжение поступает в преобразователь на высоковольтном транзисторе, с которого идет на импульсный трансформатор, где понижается. Пониженное импульсное напряжение поступает на однополупериодные выпрямители, затем на стабилизаторы (если они нужны) и далее на электрическую схему изделия.

Так работают все современные блоки питания компьютеров, телевизоров, дисплеев и другой аппаратуры

Схемы блоков питания и зарядных устройств, самодельные источники питания

Импульсный блок питания для ноутбука на микросхеме MC33374 (19V, 6A)

Простая схема импульсного источника питания на основе микросхемы MC33374.Напряжение от электросети поступает на диодный мостовой выпрямитель на диодах D1-D4. Конденсатор С1 на напряжение не ниже 400V, он сглаживает пульсации выпрямленного тока. Первичная обмотка Т1 подключена к выходному ключу …

1 168 0

Блок питания автомобильного усилителя Jensen (4*40 Вт, 12В в +-30В)

Принципиальная схема импульсного блока питания автомобильного усилителя Jensen (4х40 Вт), преобразователь +12В в +- 30В. Схема упрощена — не показаны каскады защиты от перегрузок усилителей по току и термозащиты. Группы электролитических конденсаторов показаны как один конденсатор суммарной …

1 348 0

Схема таймера для зарядки автомобильных аккумуляторов (реле времени)

Современные зарядные устройства для автомобильных аккумуляторов очень легки и компактны, сделаны по импульсной схеме, и управляются контроллерами, но бывалые автолюбители предпочитают пользоваться тяжелыми и громоздкими зарядными устройствами, состоящими из мощного низкочастотного трансформатора …

0 95 0

Зарядное устройство для Ni-Cd и Ni-MH аккумуляторов (MAX713)

Описывается схема несложного зарядного устройства для зарядки Ni-Cd и Ni-MH аккумуляторов. Имеется переключатель, при помощи которого можно выбрать батарею из скольких аккумуляторных элементов питания нужно зарядить, — из 1-го, 2-х или 3-х. Традиционная зарядка Ni-Cd и Ni-MH аккумуляторов током …

1 460 0

Зарядное устройство для батареи из двух Ni-MH аккумуляторов АА от USB

Несмотря на то, что сейчас есть очень много портативной аппаратуры, питающейся от встроенных аккумуляторов, остается еще и много аппаратуры, рассчитанной на питание от гальванических элементов типо-размера «ААА» или «АА». Это создает определенные трудности эксплуатации, потому …

1 702 0

Простейшее зарядное устройство для двух Ni-Mh пальчиковых аккумуляторов типа AA

Сейчас уже почти вся портативная электроника питается от встроенных аккумуляторов и заряжается от универсальных зарядных устройств с разъемами типа USB. Но, несмотря на это, большинство портативных радиовещательных приемников по-прежнему питаются от гальванических батарей …

1 725 0

Как из бесперебойника (UPS, ИБП) сделать лабораторный блок питания (0-12В, 5А)

Как неисправный или устаревший источник бесперебойного питания (UPS) переделать в лабораторный источник питания для радиолюбителя. Основное назначение источников бесперебойного питания (ИБП) — непродолжительное питание различной офисной техники (в первую очередь, компьютеров) в аварийных …

4 3272 1

Мощный линейный источник питания на полевых транзисторах (13В, 20А)

Схема мощного источника питания на полевых транзисторах, обеспечивающего стабилизированное напряжение 13В при токах до 20А и больше.

2 7461 4

Схема мощного двухполярного стабилизатора напряжения для УМЗЧ (41В, 4А)

Описание и принципиальная схема мощного двуполярного стабилизатора напряжения для питания усилителей мощности звуковой частоты, 2 х 41В, ток 4А. Компенсационные стабилизаторы напряжения непрерывного действия последовательного типа обладают невысоким КПД, однако большим коэффициентом стабилизации …

1 1347 0

Стабилизированный лабораторный блок питания на 1,3-30V при токе 0-5A

Приводится принципиальная схема самодельного блока питания позволяющего получить напряжения от 1,3В до 30В при токах от 0А до 5А, работает в режиме стабилизации напряжения и тока.

3 5844 0

1 2  3  4  5  … 23 

Радиодетали, электронные блоки и игрушки из китая:

3.4. Принципиальная схема. Импульсные блоки питания для IBM PC

3.4. Принципиальная схема

Импульсные источники питания данного класса имеют несколько различных модификаций схемотехнической реализации отдельных вспомогательных узлов. Принципиальных различий в их рабочих характеристиках нет, а разнообразие объясняется множеством производителей блоков питания. Поэтому при описании узлов и каскадов источников питания и особенностей их функционирования будут также приведены и графические иллюстрации вариантов их исполнения. Для подробного обсуждения принципа построения и функционирования блока питания компьютеров типа AT/XT в качестве базовой выбрана модель, принципиальная схема которой показана на рис. 3.2.

Рис. 3.2. Принципиальная схема импульсного блока питания

На принципиальной схеме не показан сетевой выключатель, так как он относится к системному модулю компьютера. В самом блоке питания по входу первичной электрической сети установлен предохранитель – необходимый элемент системы защиты. Предохранитель предназначен для отключения импульсного источника питания от питающей сети при возникновении в нем неисправностей и не используется для сохранения работоспособности активных элементов источника питания, так как обладает высокой тепловой инерционностью. Процессы пробоя развиваются лавинообразно, остановить их может только электронная защита. Предохранитель способен лишь предотвратить лавинообразное нарастание процесса, который разрушает конструктивные элементы блока питания и повреждает проводники печатной платы.

Терморезистор TR1, также подключенный по входу первичной цепи, имеет отрицательный коэффициент сопротивления. Этот элемент имеет максимальное значения сопротивления в холодном состоянии, то есть в момент включения источника. Основным назначением терморезистора TR1 является ограничение пускового тока, протекающего по входной цепи блока питания. При включении источника питания возникает скачок тока, так как конденсаторы сглаживающего фильтра C10 и C11 в начальный момент времени не заряжены и их сопротивление крайне мало. По мере их заряда уровень тока, протекающего по входным цепям блока питания, постепенно снижается. Под действием тока терморезистор TR1 медленно разогревается, а его сопротивление снижается. После выхода на рабочий режим сопротивление TR1 имеет значение десятых долей Ома и практически не влияет на общие энергетические показатели блока питания.

После терморезистора и предохранителя в первичную цепь источника питания включен сетевой фильтр. В конструкции фильтра использованы элементы, которые должны обеспечивать значительный уровень затухания помех, проникающих в источник питания и исходящих из него. В отсутствие сетевого фильтра блок питания можно применять только в идеальных условиях, при полном отсутствии приборов, способствующих возникновению помех. Но даже в этом случае целесообразность его установки вполне оправдана, так как фильтр значительно ограничивает уровень паразитных колебаний, проникающих в сеть от самого источника с импульсным преобразователем. Конструкцию входного фильтра рассчитывают из условий, обеспечивающих работу блока питания при кратковременных бросках и провалах сетевого напряжения. Стандарт отечественной сети переменного тока допускает изменение напряжения в диапазоне 220 В ±15 %. Но стандарт не может предусмотреть уровней кратковременных импульсных помех, источником которых являются приборы и устройства на основе электродвигателей, электромагнитных пускателей. Импульсные помехи от таких приборов могут проникать во вторичные цепи источника питания и оказывать негативное влияние на функционирование нагрузочных элементов. Наличие входного фильтра способствует устранению или значительному ослаблению влияния внешних помех на работоспособность блока питания и элементов нагрузки, подключенных к его вторичным цепям.

Помехоподавляющий фильтр представляет собой звено П-типа, состоящее из конденсаторов C1 – C4 и дросселя T, две обмотки которого намотаны в одном направлении на общий сердечник из материала с высоким значением магнитной проницаемости. Обмотки имеют одинаковое количество витков. Конденсаторы C3 и C4 включены последовательно, точка их соединения подключается к корпусной клемме блока питания. В отечественной сети выполняется заземление нулевого провода и поэтому точка соединения обязательно должна подключаться через корпус к «нулю». Таким образом, один из конденсаторов C3, C4 оказывается зашунтированным, а второй подключается параллельно конденсатору C2. Если корпус источника питания с таким фильтром оставить без подключения к защитному «нулю», то в средней точке емкостного делителя образуется напряжение, равное половине входного питающего напряжения.

Емкостное сопротивление конденсаторов C1 и C2 фильтра на частоте питающей сети достаточно большое и составляет примерно 145 кОм. Такое сопротивление не оказывает заметного влияния на помехи с частотой, близкой к частоте промышленной сети. Импульсные же помехи, имеющие спектр от десятков килогерц до нескольких мегагерц, замыкаются через малое сопротивление этих конденсаторов, и поэтому происходит значительное снижение их уровня. Полностью нейтрализовать помеху, проникающую из сети, одними конденсаторами не удается, и для более глубокой фильтрации применяется индуктивный элемент – дроссель Т1. По конструкции и техническому смыслу дроссель T1 больше похож на трансформатор, поэтому в специальной литературе иногда его называют нейтрализующим трансформатором. Каждая из обмоток дросселя включена в цепь потенциального проводника. По одной из обмоток протекает ток прямого направления, по второй – возвратный ток. Направление токов противоположно, но их величины абсолютно одинаковы. Токи, протекающие по каждой из обмоток, будут создавать магнитные потоки, равные по величине, но противоположные по направлениям. Взаимно противоположные потоки будут компенсировать друг друга. Ни один из потоков не будет преобладающим, а значит, не будет происходить намагничивание сердечника и индуктивность обмоток дросселя будет иметь максимально возможное значение. Это положение справедливо независимо от уровня тока потребления блока питания. Магнитные потоки, создаваемые колебаниями помехи, также взаимно компенсируются. Индуктивное сопротивление обмоток дросселя прямо пропорционально частоте протекающего тока. На частоте сети его величина относительно небольшая, но для высокочастотных колебаний помех она значительна. Затухание помех растет по мере увеличения их частоты. Установка отдельных дросселей на каждом отдельном проводнике будет производить значительно меньший эффект. В выпрямителе сетевого напряжения устанавливаются НЧ диоды. Ток, протекающий через сетевой выпрямитель, имеет пульсирующий характер, определяемый частотой переключения силовых транзисторов импульсного преобразователя. В моменты изменения полярности напряжения на диодах D1 – D4 выпрямителя происходит перезарядка их внутренней емкости. Этот процесс занимает определенный временной интервал. Диоды, изменяющие свое проводящее состояние на закрытое, не могут переключиться мгновенно, и некоторое время остаются открытыми. В это время одна пара диодов еще не закрыта, а вторая – постепенно открывается и начинает пропускать ток. Возникают сквозные токи, которые возбуждают кратковременные помеховые колебания. Подавление помех такого типа выполняют конденсаторы C2 – C4, подключенные к защитному заземлению или «нулю». Все конденсаторы сетевого фильтра рассчитаны на максимальное рабочее напряжение 1 кВ.

С помощью селектора уровня входного напряжения S1 выполняется переключение входной цепи блока питания для работы от сетевого напряжения с номинальными уровнями 220 или 115 В. Переключатель имеет только два состояния: замкнутое и разомкнутое. Разомкнутое состояние переключателя устанавливается, когда напряжение сети равно 220 В. Контакты переключателя замыкаются для подключения блока питания к сети с пониженным напряжением. Естественно, что при сохранении энергетического баланса, ток потребления и соответственно нагрузка на входные цепи источника питания при пониженном входном напряжении увеличивается в два раза по сравнению с режимом работы от 220 В. Действие переключателя достаточно подробно рассмотрено в главе 2 при описании аналогичного узла источника питания для компьютеров ATX форм-фактора. Следует еще раз отметить, что коммутация переключателя S1 при его замыкании переводит схему выпрямителя на работу в режиме удвоителя напряжения. Основная же цель установки переключателя заключается в сохранении уровня постоянного напряжения питания на силовом каскаде. Когда происходит коммутация транзисторов полумостового усилителя, на силовой трансформатор подается импульсное напряжение, полный размах которого равен напряжению питания силового каскада. Сохранение этого напряжения на неизменном уровне позволяет использовать все элементы силового каскада без каких-либо модификаций. В этом случае отпадает необходимость применения транзисторов для силового каскада с повышенным напряжением коллектор-эмиттер, а также не происходит коммутации обмоток трансформатора для изменения коэффициентов трансформации.

Диодный мост выпрямителя нагружен на два электролитических конденсатора C10 и C11, включенных последовательно, а таже на силовой каскад импульсного преобразователя. Конденсаторы входят в состав фильтра, сглаживающего выпрямленное пульсирующее напряжение. Параллельно каждому из конденсаторов С10 и С11 сглаживающего фильтра включены высокоомные резисторы соответственно R17 и R18, создающие цепь разряда конденсаторов при отключении источника питания от сети. Резисторы выбраны с такими номиналами сопротивления, чтобы не оказывать влияния на работу ВЧ преобразователя.

Вся остальная электрическая схема блока питания предназначена непосредственно для генерации, усиления импульсных сигналов и их преобразования во вторичные напряжения, поступающие на элементы нагрузки. Этапы функционирования импульсного преобразователя приведены ниже в последовательности, соответствующей изложению материала в главе 2.

Но прежде чем перейти к детальному разбору функционирования отдельных каскадов, следует дать общую схему развития процессов, происходящих в блоке питания непосредственно после его включения в сеть. Именно начальный этап включения блоков питания для компьютеров AT/XT коренным образом отличается от более поздних модификаций, используемых в ATX системах.

В блоке питания, схема которого представлена на рис. 3.2, нет узла, аналогичного вспомогательному автогенератору ATX преобразователя, от которого блок управления получает первичное питание для запуска генератора импульсных последовательностей. Поэтому одним из основных вопросов при подключении к питающей сети такого источника является обеспечение начального запуска и первичная запитка узла управления. Решение этой проблемы заключается в особой конструкции силового каскада преобразователя и, в частности, в способе подключения трансформатора внешнего возбуждения T2 к базовой цепи транзистора Q5. Вторичная цепь T2 имеет три обмотки. Две из них традиционно подключены к базовым цепям силовых транзисторов Q5 и Q6, а третья – к эмиттеру транзистора Q5 и через конденсатор C15 с первичной обмоткой импульсного трансформатора T4. Базовая цепь каждого силового транзистора соединена со своим коллектором через резистор с большим сопротивлением. Таким образом, через резисторы R27 и R29 на базы транзисторов Q5 и Q6 подается положительное смещение. Благодаря этим двум особенностям происходит полное открывание одного из силовых транзисторов Q5 или Q6, в результате которого на вторичных обмотках появляется импульс напряжения. Этим импульсным напряжением заряжаются емкости конденсаторов C18 и C17, образующие сглаживающий фильтр. Положительная обкладка конденсатора C17 подключена к выводу питания IC1/12 микросхемы ШИМ регулятора. Уровня напряжения на конденсаторах C17 и C18 и энергии их заряда оказывается достаточно для запуска микросхемы IC1 и получения на выходах IC1/8,11 последовательностей импульсов. Через каскады промежуточного усилителя, выполненного на транзисторах Q3 и Q4, импульсы управления подаются в базовые цепи силовых транзисторов Q5 и Q6. Возникает устойчивый колебательный процесс переключения силовых транзисторов, происходящий под управлением импульсов, формируемых схемой управления. Когда импульсные колебания принимают установившийся характер, напряжения на вторичных обмотках нарастают до номинальных уровней, и происходит формирование сигнала «питание в норме». Далее начинает действовать система слежения за выходным уровнем напряжения канала +5 В и регулирования поступления энергии во вторичные цепи. Если нагрузка каналов находится в определенных пределах, источник питания обеспечивает энергетическую поддержку вторичных цепей. При резком и неконтролируемом отклонении уровня нагрузки, приводящего к КЗ по одному из каналов, включается система блокировки схемы управления и отключения силового каскада.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА ИМПУЛЬСНОГО БЛОКА ПИТАНИЯ КОМПЬЮТЕРА

ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА ИМПУЛЬСНОГО БЛОКА ПИТАНИЯ КОМПЬЮТЕРА СТАТЬЯ ПОДГОТОВЛЕНА НА ОСНОВЕ КНИГИ А. В. ГОЛОВКОВА и В. Б ЛЮБИЦКОГО «БЛОКИ ПИТАНИЯ ДЛЯ СИСТЕМНЫХ МОДУЛЕЙ ТИПА IBM PC-XT/AT» ИЗДАТЕЛЬСТВА «ЛАД и Н» ПРИМЕР ПОСТРОЕНИЯ ОДНОГО ИЗ ИМПУЛЬСНЫХ БЛОКОВ ПИТАНИЯ    Подводя итог всему сказанному, для полноты картины приведем в качества примера полное описание принципиальной схемы для одного из 200-ваттных импульсных блоков питания (производство Тайвань PS6220C) (рис. 56).     Переменное напряжение сети подается через сетевой выключатель PWR SW через сетевой предохранитель F101 4А, помехоподавляющие фильтры, образованные элементами С101, R101, L101, С104, С103, С102 и дроссели И 02, L103 на:     • выходной трехконтактный разъем, к которому может подстыковываться кабель питания дисплея;     • двухконтактный разъем JP1, ответная часть которого находится на плате.     С разъема JP1 переменное напряжение сети поступает на:     • мостовую схему выпрямления BR1 через терморезистор THR1;     • первичную обмотку пускового трансформатора Т1. Рисунок 56. Схема электрическая принципиальная импульсного блока питания ИБП PS-6220C     На выходе выпрямителя BR1 включены сглаживающие емкости фильтра С1, С2. Терморезистор THR ограничивает начальный бросок зарядного тока этих конденсаторов. Переключатель 115V/230V SW обеспечивает возможность питания импульсного блока питания как от сети 220-240В, так и от сети 110/127 В.     Высокооомные резисторы R1, R2, шунтирующие конденсаторы С1, С2 являются симметрирующими (выравнивают напряжения на С1 и С2), а также обеспечивают разрядку этих конденсаторов после выключения импульсного блока питания из сети. Результатом работы входных цепей является появление на шине выпрямленного напряжения сети постоянного напряжения Uep, равного +310В, с некоторыми пульсациями. В данном импульсном блоке питания используется схема запуска с принудительным (внешним) возбуждением, которая реализована на специальном пусковом трансформаторе Т1, на вторичной обмотке которого после включения блока питания в сеть появляется переменное напряжение с частотой питающей сети. Это напряжение выпрямляется диодами D25, D26, которые образуют со вторичной обмоткой Т1 двухполупериодную схему выпрямления со средней точкой. СЗО — сглаживающая емкость фильтра, на которой образуется постоянное напряжение, используемое для питания управляющей микросхемы U4.     В качестве управляющей микросхемы в данном импульсном блоке питания традиционно используется ИМС TL494.     Питающее напряжение с конденсатора СЗО подается на вывод 12 U4. В результате на выводе 14 U4 появляется выходное напряжение внутреннего опорного источника Uref=-5B, запускается внутренний генератор пилообразного напряжения микросхемы, а на выводах 8 и 11 появляются управляющие напряжения, которые представляют собой последовательности прямоугольных импульсов с отрицательными передними фронтами, сдвинутые друг относительно друга на половину периода. Элементы С29, R50, подключенные к выводам 5 и 6 микросхемы U4 определяют частоту пилообразного напряжения, вырабатываемого внутренним генератором микросхемы.     Согласующий каскад в данном импульсном блоке питания выполнен по бестранзисторной схеме с раздельным управлением. Напряжение питания с конденсатора СЗО подается в средние точки первичных обмоток управляющих трансформаторов Т2, ТЗ. Выходные транзисторы ИМС U4 выполняют функции транзисторов согласующего каскада и включены по схеме с ОЭ. Эмиттеры обоих транзисторов (выводы 9 и 10 микросхемы) подключены к «корпусу». Коллекторными нагрузками этих транзисторов являются первичные полуобмотки управляющих трансформаторов Т2, ТЗ, подключенные к выводам 8, 11 микросхемы U4 (открытые коллекторы выходных транзисторов). Другие половины первичных обмоток Т2, ТЗ с подключенными к ним диодами D22, D23 образуют цепи размагничивания сердечников этих трансформаторов.     Трансформаторы Т2, ТЗ управляют мощными транзисторами полумостового инвертора.     Переключения выходных транзисторов микросхемы вызывают появление импульсных управляющих ЭДС на вторичных обмотках управляющих трансформаторов Т2, ТЗ. Под действием этих ЭДС силовые транзисторы Q1, Q2 попеременно открываются с регулируемыми паузами («мертвыми зонами»). Поэтому через первичную обмотку силового импульсного трансформатора Т5 протекает переменный ток в виде пилообразных токовых импульсов. Это объясняется тем, что первичная обмотка Т5 включена в диагональ электрического моста, одно плечо которого образовано транзисторами Q1, Q2, а другое — конденсаторами С1, С2. Поэтому при открывании какого-либо из транзисторов Q1, Q2 первичная обмотка Т5 оказывается подключена к одному из конденсаторов С1 или С2, что и обуславливает протекание через нее тока в течение всего времени, пока открыт транзистор.     Демпферные диоды D1, D2 обеспечивают возврат энергии, запасенной в индуктивности рассеяния первичной обмотки Т5 за время закрытого состояния транзисторов Q1, Q2 обратно в источник (рекуперация).     Цепочка С4, R7, шунтирующая первичную обмотку Т5, способствует подавлению высокочастотных паразитных колебательных процессов, которые возникают в контуре, образованном индуктивностью первичной обмотки Т5 и ее меж-витковой емкостью, при закрываниях транзисторов Q1, Q2, когда ток через первичную обмотку резко прекращается.     Конденсатор СЗ, включенный последовательно с первичной обмоткой Т5, ликвидирует постоянную составляющую тока через первичную обмотку Т5, исключая тем самым нежелательное подмагничивание его сердечника.     Резисторы R3, R4 и R5, R6 образуют базовые делители для мощных транзисторов Q1, Q2 соответственно и обеспечивают оптимальный режим их переключения с точки зрения динамических потерь мощности на этих транзисторах.     Протекание переменного тока через первичную обмотку Т5 обуславливает наличие знакопеременных прямоугольных импульсных ЭДС на вторичных обмотках этого трансформатора.     Силовой трансформатор Т5 имеет три вторичные обмотки, каждая из которых имеет вывод от средней точки.     Обмотка IV обеспечивает получение выходного напряжения +5В. Диодная сборка SD2 (полумост) образует с обмоткой IV двухполупериодную схему выпрямления со средней точкой (средняя точка обмотки IV заземлена).     Элементы L2, СЮ, С11, С12 образуют сглаживающий фильтр в канале +5В.     Для подавления паразитных высокочастотных колебательных процессов, возникающих при коммутациях диодов сборки SD2, эти диоды за-шунтированы успокаивающими RC-цепочками С8, R10nC9, R11.     Диоды сборки SD2 представляют собой диоды с барьером Шоттки, чем достигается необходимое быстродействие и повышается КПД выпрямителя.     Обмотка III совместно с обмоткой IV обеспечивает получение выходного напряжения +12В вместе с диодной сборкой (полумостом) SD1. Эта сборка образует с обмоткой III двухполупериодную схему выпрямления со средней точкой. Однако средняя точка обмотки III не заземлена, а подключена к шине выходного напряжения +5В. Это даст возможность использовать диоды Шоттки в канале выработки +12В, т.к. обратное напряжение, прикладываемое к диодам выпрямителя при таком включении, уменьшается до допустимого для диодов Шоттки уровня.     Элементы L1, С6, С7 образуют сглаживающий фильтр в канале +12В.     Резисторы R9, R12 предназначены для ускорения разрядки выходных конденсаторов шин +5В и +12В после выключения ИБП из сети.     RC-цепочка С5, R8 предназначена для подавления колебательных процессов, возникающих в паразитном контуре, образованном индуктивностью обмотки III и ее межвитковой емкостью.     Обмотка И с пятью отводами обеспечивает получение отрицательных выходных напряжений -5В и-12В.     Два дискретных диода D3, D4 образуют полумост двухполупериодного выпрямления в канале выработки -12В, а диоды D5, D6 — в канале -5В.     Элементы L3, С14 и L2, С12 образуют сглаживающие фильтры для этих каналов.     Обмотка II, также как и обмотка III, зашунтиро-вана успокоительной RC-цепочкой R13, С13.     Средняя точка обмотки II заземлена.     Стабилизация выходных напряжений осуществляются разными способами в разных каналах.     Отрицательные выходные напряжения -5В и -12В стабилизируются при помощи линейных интегральных трехвыводных стабилизаторов U4 (типа 7905) и U2 (типа 7912).     Для этого на входы этих стабилизаторов подаются выходные напряжения выпрямителей с конденсаторов С14, С15. На выходных конденсаторах С16, С17 получаются стабилизированные выходные напряжения -12В и -5В.     Диоды D7, D9 обеспечивают разрядку выходных конденсаторов С16, С17 через резисторы R14, R15 после выключения импульсного блока питания из сети. Иначе эти конденсаторы разряжались бы через схему стабилизаторов, что нежелательно.     Через резисторы R14, R15 разряжаются и конденсаторы С14, С15.     Диоды D5, D10 выполняют защитную функцию в случае пробоя выпрямительных диодов.     Если хотя бы один из этих диодов (D3, D4, D5 или D6) окажется «пробитым», то в отсутствие диодов D5, D10 ко входу интегрального стабилизатора U1 (или U2) прикладывалось бы положительное импульсное напряжение, а через электролитические конденсаторы С14 или С15 протекал бы переменный ток, что привело бы к выходу их из строя.     Наличие диодов D5, D10 в этом случае устраняет возможность возникновения такой ситуации, т.к. ток замыкается через них.     Например, в случае, если «пробит» диод D3, положительная часть периода, когда D3 должен быть закрыт, ток замкнется по цепи: к-а D3 — L3 -D7- D5- «корпус».     Стабилизация выходного напряжения +5В осуществляется методом ШИМ. Для этого к шине выходного напряжения +5В подключен измерительный резистивный делитель R51, R52. Сигнал, пропорциональный уровню выходного напряжения в канале +5В, снимается с резистора R51 и подается на инвертирующий вход усилителя ошибки DA3 (вывод 1 управляющей микросхемы). На прямой вход этого усилителя (вывод 2) подается опорный уровень напряжения, снимаемый с резистора R48, входящего в делитель VR1, R49, R48, который подключен к выходу внутреннего опорного источника микросхемы U4 Uref=+5B. При изменениях уровня напряжения на шине +5В под воздействием различных дестабилизирующих факторов происходит изменение величины рассогласования (ошибки) между опорным и контролируемым уровнями напряжения на входах усилителя ошибки DA3. В результате ширина (длительность) управляющих импульсов на выводах 8 и 11 микросхемы U4 изменяется таким образом, чтобы вернуть отклонившееся выходное напряжение +5В к номинальному значению (при уменьшении напряжения на шине +5В ширина управляющих импульсов увеличивается, а при увеличении этого напряжения -уменьшается).     Устойчивая (без возникновения паразитной генерации) работа всей петли регулирования обеспечивается за счет цепочки частотно-зависимой отрицательной обратной связи, охватывающей усилитель ошибки DA3. Эта цепочка включается между выводами 3 и 2 управляющей микросхемы U4 (R47, С27).     Выходное напряжение +12В в данном ИБП не стабилизируется.     Регулировка уровня выходных напряжений в данном ИБП производится только для каналов +5В и +12В. Эта регулировка осуществляется за счет изменения уровня опорного напряжения на прямом входе усилителя ошибки DA3 при помощи подстроечного резистора VR1.     При изменении положения движка VR1 в процессе настройки ИБП будет изменяться в некоторых пределах уровень напряжения на шине +5В, а значит и на шине +12В, т.к. напряжение с шины +5В подается в среднюю точку обмотки III.     Комбинированная зашита данного ИБП включает в себя:     • ограничивающую схему контроля ширины управляющих импульсов;     • полную схему защиты от КЗ в нагрузках;     • неполную схему контроля выходного перенапряжения (только на шине +5В).     Рассмотрим каждую из этих схем.     Ограничивающая схема контроля использует в качестве датчика трансформатор тока Т4, первичная обмотка которого включена последовательно с первичной обмоткой силового импульсного трансформатора Т5.     Резистор R42 является нагрузкой вторичной обмотки Т4, а диоды D20, D21 образуют двухпо-лупериодную схему выпрямления знакопеременного импульсного напряжения, снимаемого с нагрузки R42.     Резисторы R59, R51 образуют делитель. Часть напряжения сглаживается конденсатором С25. Уровень напряжения на этом конденсаторе пропорционально зависит от ширины управляющих импульсов на базах силовых транзисторов Q1, Q2. Этот уровень через резистор R44 подается на инвертирующий вход усилителя ошибки DA4 (вывод 15 микросхемы U4). Прямой вход этого усилителя (вывод 16) заземлен. Диоды D20, D21 включены так, что конденсатор С25 при протекании тока через эти диоды заряжается до отрицательного (относительно общего провода) напряжения.     В нормальном режиме работы, когда ширина управляющих импульсов не выходит за допустимые пределы, потенциал вывода 15 положителен, благодаря связи этого вывода через резистор R45 с шиной Uref. При чрезмерном увеличении ширины управляющих импульсов по какой-либо причине, отрицательное напряжение на конденсаторе С25 возрастает, и потенциал вывода 15 становится отрицательным. Это приводит к появлению выходного напряжения усилителя ошибки DA4, которое до этого было равно 0В. Дальнейший рост ширины управляющих импульсов приводит к тому, что управление переключениями ШИМ-ком-паратора DA2 передается к усилителю DA4, и последующего за этим увеличения ширины управляющих импульсов уже не происходит (режим ограничения), т.к. ширина этих импульсов перестает зависеть от уровня сигнала обратной связи на прямом входе усилителя ошибки DA3.     Схема защиты от КЗ в нагрузках условно может быть разделена на защиту каналов выработки положительных напряжений и защиту каналов выработки отрицательных напряжений, которые схемотехнически реализованы примерно одинаково.     Датчиком схемы защиты от КЗ в нагрузках каналов выработки положительных напряжений (+5В и +12В) является диодно-резистивный делитель D11, R17, подключенный между выходными шинами этих каналов. Уровень напряжения на аноде диода D11 является контролируемым сигналом. В нормальном режиме работы, когда напряжения на выходных шинах каналов +5В и +12В имеют номинальные величины, потенциал анода диода D11 составляет около +5,8В, т.к. через делитель-датчик протекает ток с шины +12В на шину +5В по цепи: шина +12В — R17- D11 — шина +56.     Контролируемый сигнал с анода D11 подается на резистивный делитель R18, R19. Часть этого напряжения снимается с резистора R19 и подается на прямой вход компаратора 1 микросхемы U3 типа LM339N. На инвертирующий вход этого компаратора подается опорный уровень напряжения с резистора R27 делителя R26, R27, подключенного к выходу опорного источника Uref=+5B управляющей микросхемы U4. Опорный уровень выбран таким, чтобы при нормальном режиме работы потенциал прямого входа компаратора 1 превышал бы потенциал инверсного входа. Тогда выходной транзистор компаратора 1 закрыт, и схема ИБП нормально функционирует в режиме ШИМ.     В случае КЗ в нагрузке канала +12В, например, потенциал анода диода D11 становится равным 0В, поэтому потенциал инвертирующего входа компаратора 1 станет выше, чем потенциал прямого входа, и выходной транзистор компаратора откроется. Это вызовет закрывание транзистора Q4, который нормально открыт током базы, протекающим по цепи: шина Upom — R39 — R36 -б-э Q4 — «корпус».     Открывание выходного транзистора компаратора 1 подключает резистор R39 к «корпусу», и поэтому транзистор Q4 пассивно закрывается нулевым смещением. Закрывание транзистора Q4 влечет за собой зарядку конденсатора С22, который выполняет функцию звена задержки срабатывания защиты. Задержка необходима из тех соображений, что в процессе выхода ИБП на режим, выходные напряжения на шинах +5В и +12В появляются не сразу, а по мере зарядки выходных конденсаторов большой емкости. Опорное же напряжение от источника Uref, напротив, появляется практически сразу же после включения ИБП в сеть. Поэтому в пусковом режиме компаратор 1 переключается, его выходной транзистор открывается, и если бы задерживающий конденсатор С22 отсутствовал, то это привело бы к срабатыванию защиты сразу при включении ИБП в сеть. Однако в схему включен С22, и срабатывание защиты происходит лишь после того как напряжение на нем достигнет уровня, определяемого номиналами резисторов R37, R58 делителя, подключенного к шине Upom и являющегося базовым для транзистора Q5. Когда это произойдет, транзистор Q5 открывается, и резистор R30 оказывается подключен через малое внутреннее сопротивление этого транзистора к «корпусу». Поэтому появляется путь для протекания тока базы транзистора Q6 по цепи: Uref — э-6 Q6 — R30 — к-э Q5 -«корпус».     Транзистор Q6 открывается этим током до насыщения, в результате чего напряжение Uref=5B, которым запитан по эмиттеру транзистор Q6, оказывается приложенным через его малое внутреннее сопротивление к выводу 4 управляющей микросхемы U4. Это, как было показано ранее, ведет к останову работы цифрового тракта микросхемы, пропаданию выходных управляющих импульсов и прекращению переключении силовых транзисторов Q1, Q2, т.е. к защитному отключению. КЗ в нагрузке канала +5В приведет к тому, что потенциал анода диода D11 будет составлять всего около +0.8В. Поэтому выходной транзистор компаратора (1) окажется открыт, и произойдет защитное отключение.     Аналогичным образом построена защита от КЗ в нагрузках каналов выработки отрицательных напряжений (-5В и -12В) на компараторе 2 микросхемы U3. Элементы D12, R20 образуют диодно-резистивный делитель-датчик, подключаемый между выходными шинами каналов выработки отрицательных напряжений. Контролируемым сигналом является потенциал катода диода D12. При КЗ в нагрузке канала -5В или -12В, потенциал катода D12 повышается (от -5,8 до 0В при КЗ в нагрузке канала -12В и до -0,8В при КЗ в нагрузке канала -5В). В любом из этих случаев открывается нормально закрытый выходной транзистор компаратора 2, что и обуславливает срабатывание защиты по приведенному выше механизму. При этом опорный уровень с резистора R27 подается на прямой вход компаратора 2, а потенциал инвертирующего входа определяется номиналами резисторов R22, R21. Эти резисторы образуют двуполярно запитанный делитель (резистор R22 подключен к шине Uref=+5B, а резистор R21 — к катоду диода D12, потенциал которого в нормальном режиме работы ИБП, как уже отмечалось, составляет -5,8В). Поэтому потенциал инвертирующего входа компаратора 2 в нормальном режиме работы поддерживается меньшим, чем потенциал прямого входа, и выходной транзистор компаратора будет закрыт.     Защита от выходного перенапряжения на шине +5В реализована на элементах ZD1, D19, R38, С23. Стабилитрон ZD1 (с пробивным напряжением 5,1В) подключается к шине выходного напряжения +5В. Поэтому, пока напряжение на этой шине не превышает +5,1 В, стабилитрон закрыт, а также закрыт транзистор Q5. В случае увеличения напряжения на шине +5В выше +5,1В стабилитрон «пробивается», и в базу транзистора Q5 течет отпирающий ток, что приводит к открыванию транзистора Q6 и появлению напряжения Uref=+5B на выводе 4 управляющей микросхемы U4, т.е. к защитному отключению. Резистор R38 является балластным для стабилитрона ZD1. Конденсатор С23 предотвращает срабатывание защиты при случайных кратковременных выбросах напряжения на шине +5В (например, в результате установления напряжения после скачкообразного уменьшения тока нагрузки). Диод D19 является развязывающим.     Схема образования сигнала PG в данном импульсном блоке питания является двухфункциональной и собрана на компараторах (3) и (4) микросхемы U3 и транзисторе Q3.     Схема построена на принципе контроля наличия переменного низкочастотного напряжения на вторичной обмотке пускового трансформатора Т1, которое действует на этой обмотке лишь при наличии питающего напряжения на первичной обмотке Т1, т.е. пока импульсный блок питания включен в питающую сеть.     Практически сразу после включения ИБП в питающую сеть появляется вспомогательное напряжение Upom на конденсаторе СЗО, которым запитывается управляющая микросхема U4 и вспомогательная микросхема U3. Кроме того, переменное напряжение со вторичной обмотки пускового трансформатора Т1 через диод D13 и то-коограничивающий резистор R23 заряжает конденсатор С19. Напряжением с С19 запитывается резистивный делитель R24, R25. С резистора R25 часть этого напряжения подается на прямой вход компаратора 3, что приводит к закрыванию его выходного транзистора. Появляющееся сразу вслед за этим выходное напряжение внутреннего опорного источника микросхемы U4 Uref=+5B за-питывает делитель R26, R27. Поэтому на инвертирующий вход компаратора 3 подается опорный уровень с резистора R27. Однако этот уровень выбран меньшим, чем уровень на прямом входе, и поэтому выходной транзистор компаратора 3 остается в закрытом состоянии. Поэтому начинается процесс зарядки задерживающей емкости С20 по цепи: Upom — R39 — R30 — С20 — «корпус».     Растущее по мере зарядки конденсатора С20 напряжение подается на инверсный вход 4 микросхемы U3. На прямой вход этого компаратора подается напряжение с резистора R32 делителя R31, R32, подключенного к шине Upom. Пока напряжение на заряжающемся конденсаторе С20 не превышает напряжения на резисторе R32, выходной транзистор компаратора 4 закрыт. Поэтому в базу транзистора Q3 протекает открывающий ток по цепи: Upom — R33 — R34 — 6-э Q3 — «корпус».     Транзистор Q3 открыт до насыщения, а сигнал PG, снимаемый с его коллектора, имеет пассивный низкий уровень и запрещает запуск процессора. За это время, в течение которого уровень напряжения на конденсаторе С20 достигает уровня на резисторе R32, импульсный блок питания успевает надежно выйти в номинальный режим работы, т.е. все его выходные напряжения появляются в полном объеме.     Как только напряжение на С20 превысит напряжение, снимаемое с R32, компаратор 4 переключится, него выход ной транзистор откроется.     Это повлечет за собой закрывание транзистора Q3, и сигнал PG, снимаемый с его коллекторной нагрузки R35, становится активным (Н-уровня) и разрешает запуск процессора.     При выключении импульсного блока питания из сети на вторичной обмотке пускового трансформатора Т1 переменное напряжение исчезает. Поэтому напряжение на конденсаторе С19 быстро уменьшается из-за малой емкости последнего (1 мкф). Как только падение напряжения на резисторе R25 станет меньше, чем на резисторе R27, компаратор 3 переключится, и его выходной транзистор откроется. Это повлечет за собой защитное отключение выходных напряжений управляющей микросхемы U4, т.к. откроется транзистор Q4. Кроме того, через открытый выходной транзистор компаратора 3 начнется процесс ускоренной разрядки конденсатора С20 по цепи: (+)С20 — R61 — D14 — к-э выходного транзистора компаратора 3 — «корпус».     Как только уровень напряжения на С20 станет меньше, чем уровень напряжения на R32, компаратор 4 переключится, и его выходной транзистор закроется. Это повлечет за собой открывание транзистора Q3 и переход сигнала PG в неактивный низкий уровень до того, как начнут недопустимо уменьшаться напряжения на выходных шинах ИБП. Это приведет к инициализации сигнала системного сброса компьютера и к исходному состоянию всей цифровой части компьютера.     Оба компаратора 3 и 4 схемы выработки сигнала PG охвачены положительными обратными связями с помощью резисторов R28 и R60 соответственно, что ускоряет их переключение.     Плавный выход на режим в данном ИБП традиционно обеспечивается при помощи формирующей цепочки С24, R41, подключенной к выводу 4 управляющей микросхемы U4. Остаточное напряжение на выводе 4, определяющее максимально возможную длительность выходных импульсов, задается делителем R49, R41.     Питание двигателя вентилятора осуществляется напряжением с конденсатора С14 в канале выработки напряжения -12В через дополнительный развязывающий Г-образный фильтр R16, С15. Транзисторы, используемый в компьютерных импульсных блоках питания Тип транзистора IK max, А Ur max (Uкэ0 max, B Uкб0 max, В Pк max, Вт Tmax,°C h21э Режим измерения Iкб0,мкА fгр, МГц CK,пФ tсп,мкс Корпус Uкэ, В Iк, A 2SC3320 15 400 600 100 — >10 6 5 — — — 0-15 ТО-247 2SC3042 12 (400) 500 2,5 140 15-50 5 0.8 10 20 — — ТО-218 2SC2625 10 400 650 100 — >10 2 5 — 20 — 1 ТО-247 2SC3318 10 400 600 100 — >10 2 5 — — — 0.15 ТО-247 2SC3306 10 400 530 100 140 >10 5 5 0,1 — — 1 ТО-247 MJE16080 8 400 800 100 140 15-25 — 4 2500 20 — — ТО-220АВ 2N6929 8 350 550 100 175 10-35 8 3 100 20 — — ТО-220АВ 2SC3040 8 (400) 500 2.5 140 15-50 5 0.8 10 20 — — ТО-218 2N6928 8 300 450 100 175 10-35 8 3 100 25 — — ТО-220АВ 2SC3636 7 500 900 80 150 >8 0,8 5 10 — — 0.2 SOT-93 (ТО-218) 2SC3039 7 (400) 500 1,7 140 15-50 5 0,8 10 20 — — ТО-220 2SC3039L 7 (400) 500 1.7 140 15-30 5 0.8 10 20 — — ТО-220 2SC3039M 7 (400) 500 1.6 140 20-30 5 0,8 10 20 — — ТО-220 2SC3039N 7 (400) 500 1,7 145 30-50 5 0,8 10 20 — — ТО-220 2SC3039 7 (400) 500 1.7 140 15-50 5 0,8 10 20 — — ТО-220 2SC3039L 7 (400) 500 1.7 140 15-30 5 0,8 10 20 — — ТО-220 2SC2536 7 400 500 80 140 >20 0,1 5 100 — — 1 SOT-93 (ТО-218) 2SC4242 7 400 450 60 — 210 40 5 — 30 — 1 ТО-220АВ 2SC2305 7 400 400 80 140 >10 5 4 10 — — — SOT-93 (ТО-218) 2SC3044A 6 450 450 100 175 >10 3 5 10 30 — — ТО-220АВ 2SC3755 5 800 1500 60 140 >8 1 5 10 — — 0.3 SOT-93 (ТО-218) 2SD1877 4 800 1500 50 140 3.5-7 2.5 5 10 20 — 0.3 SOT-93 (ТО-218) 2SD1883 4 800 1500 50 140 3.5-7 2.5 5 10 20 — 0.3 SOT-93 (ТО-218) 2SD1876 3 800 1500 50 145 3-6 2 5 10 25 — 0.3 SOT-93 (ТО-218) 2SC2378 0.1 (50) 70 0.25 125 185 6 0.1 0.1 250 3 — ТО-92 (ТО-226АА) 2SC945 0.1 50 60 0,25 125 200 6 0.001 0.1 250 3,5 — ТО-92 (ТО-226АА) 2SC945RA 0.1 (50) 60 0.25 125 180 5 0,001 0.1 250 3 — ТО-92 (ТО-226АА) 2SC945R 0.1 (50) 60 0.25 125 90 6 0,0013 0.1 250 3,5 — ТО-92 (ТО-226АА) 2SC945PA 0.1 (50) 60 0,25 125 400 6 0.001 0,1 250 3 — ТО-92 (ТО-226АА) 2SC945QA 0.1 (50) 60 0.25 125 270 6 0,001 0.1 250 3 — ТО-92 (ТО-226АА) 2SC945P 0.1 (50) 60 0.25 125 200 6 0.001 0,1 250 3,5 — ТО-92 (ТО-226АА) 2SC945Q 0.1 (50) 60 0,25 125 135 6 0.001 0.1 250 3.5 — ТО-92 (ТО-226АА) 2SC945KA 0.1 (50) 60 0,25 125 600 6 0.001 0.1 250 3 — ТО-92 (ТО-226АА) 2SC945LRA 0.1 (50) 60 0,25 125 180 6 0,001 0.1 250 3 — ТО-92 (ТО-226АА) 2SC945K 0.1 (50) 60 0.25 125 300 6 0.001 0.1 250 3.5 — ТО-92 (ТО-226АА) КТ375А 0.1 60 60 0.2 125 10-100 2 0.002 0.4 250 5 — ТО-92 (ТО-226АА) 2SC1222E 0,1 (50) 60 0.25 125 350 6 0,001 0,05 250 3.5 — ТО-92 (ТО-226АА) 2SC2308 0,1 (50) 60 0.2 125 100 12 0.002 — 230 — — ТО-92 (ТО-226АА) 2SC1345D 0.1 (50) 55 0.2 125 250 12 0.002 0.5 230 3.5 — ТО-92 (ТО-226АА) 2SC1570F 0.1 (50) 55 0.2 125 160 6 0.001 0,1 100 — — ТО-92 (ТО-226АА) 2SC641KC 0.1 (15) 40 0.1 125 80 5 0,001 0.25 400 0.9 — ТО-92 (ТО-226АА) 2SC2026 0.05 (14) 30 0,25 150 80 10 0.01 0.1 1500 0.75 — ТО-92 (ТО-226АА) 2SC2037 0,05 (14) 30 0.25 150 80 10 0.01 0,1 1500 0.75 — ТО-92 (ТО-226АА)     Адрес администрации сайта: [email protected]

Блок-схема регулируемого источника питания

, принципиальная электрическая схема, рабочая

ВВЕДЕНИЕ

Почти все основные бытовые электронные схемы нуждаются в нерегулируемом переменном токе для преобразования в постоянный постоянный ток для работы электронного устройства. Все устройства будут иметь определенный лимит питания, и электронные схемы внутри этих устройств должны обеспечивать постоянное напряжение постоянного тока в пределах этого лимита. Этот источник постоянного тока регулируется и ограничен по напряжению и току.Но питание от сети может быть нестабильным и может легко вывести из строя электронное оборудование, если оно не будет должным образом ограничено. Эта работа по преобразованию нерегулируемого переменного тока (AC) или напряжения в ограниченный постоянный ток (DC) или напряжение, чтобы сделать выход постоянным независимо от колебаний на входе, выполняется регулируемой схемой источника питания.

Все активные и пассивные электронные устройства будут иметь определенную рабочую точку постоянного тока (точка Q или точка покоя), и эта точка должна достигаться источником питания постоянного тока.

Источник питания постоянного тока практически преобразован в каждую ступень электронной системы. Таким образом, общим требованием для всех этих фаз будет источник питания постоянного тока. Все системы с низким энергопотреблением могут работать от аккумулятора. Но в устройствах, долгое время эксплуатируемых, батареи могут оказаться дорогостоящими и сложными. Лучше всего использовать нерегулируемый источник питания — комбинацию трансформатора, выпрямителя и фильтра. Схема представлена ​​ниже.

Нерегулируемый источник питания — схема

Как показано на рисунке выше, небольшой понижающий трансформатор используется для понижения уровня напряжения в соответствии с потребностями устройства.В Индии доступен источник питания 1 Ø на 230 вольт. На выходе трансформатора пульсирующее синусоидальное переменное напряжение преобразуется в пульсирующее постоянное с помощью выпрямителя. Этот выходной сигнал подается на схему фильтра, которая уменьшает пульсации переменного тока и пропускает компоненты постоянного тока. Но есть определенные недостатки в использовании нерегулируемого источника питания.

Недостатки нерегулируемого источника питания

1. Плохое регулирование — При изменении нагрузки выходная мощность не кажется постоянной.Выходное напряжение изменяется на большую величину из-за значительного изменения тока, потребляемого от источника питания. В основном это связано с высоким внутренним сопротивлением блока питания (> 30 Ом).

2. Основные отклонения в питании переменного тока — Максимальные отклонения в питающей сети переменного тока составляют 6% от его номинального значения. Но в некоторых странах это значение может быть выше (180–280 вольт). Когда значение выше, выходное напряжение постоянного тока будет сильно отличаться.

3. Изменение температуры — Использование полупроводниковых приборов в электронных устройствах может вызвать колебания температуры.

Эти колебания выходного постоянного напряжения могут вызывать неточную или неустойчивую работу или даже выход из строя многих электронных схем. Например, в генераторах частота будет сдвигаться, выход передатчиков будет искажаться, а в усилителях рабочая точка будет сдвигаться, вызывая нестабильность смещения.

Все вышеперечисленные проблемы решаются с помощью регулятора напряжения , который используется вместе с нерегулируемым источником питания. Таким образом, пульсации напряжения значительно снижаются.Таким образом, источник питания становится регулируемым.

Внутренняя схема регулируемого источника питания также содержит определенные цепи ограничения тока, которые помогают цепи питания не перегорать из-за непреднамеренных цепей. В настоящее время во всех источниках питания используется микросхема IC для уменьшения пульсаций, улучшения регулирования напряжения и расширения возможностей управления. Также доступны программируемые источники питания для удаленного управления, что полезно во многих случаях.

РЕГУЛИРУЕМЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ

Регулируемый источник питания — это электронная схема, которая предназначена для обеспечения постоянного постоянного напряжения заданного значения на клеммах нагрузки независимо от колебаний сети переменного тока или колебаний нагрузки.

Регулируемый источник питания — блок-схема

Регулируемый источник питания по существу состоит из обычного источника питания и устройства регулирования напряжения, как показано на рисунке. Выход из обычного источника питания подается на устройство регулирования напряжения, которое обеспечивает конечный выход. Выходное напряжение остается постоянным независимо от изменений входного переменного напряжения или выходного тока (или тока нагрузки).

На приведенном ниже рисунке показана полная схема стабилизированного источника питания с последовательным транзисторным стабилизатором в качестве регулирующего устройства.Подробно объясняется каждая часть схемы.

Трансформатор

Понижающий трансформатор используется для понижения напряжения от входного переменного тока до требуемого напряжения электронного устройства. Это выходное напряжение трансформатора настраивается путем изменения коэффициента трансформации трансформатора в соответствии со спецификациями электронного устройства. Вход трансформатора составляет 230 В переменного тока, выход подается на полную мостовую схему выпрямителя.

Узнать больше: Трансформаторы

Схема двухполупериодного выпрямителя

FWR состоит из 4 диодов, которые выпрямляют выходное переменное напряжение или ток транзистора до эквивалентной величины постоянного тока.Как следует из названия, FWR выпрямляет обе половины входного переменного тока. Выпрямленный выход постоянного тока подается на вход схемы фильтра.

Подробнее: полноволновой выпрямитель и полуволновой выпрямитель

Цепь фильтра

Схема фильтра используется для преобразования выходного сигнала постоянного тока с высокой пульсацией FWR в содержимое постоянного тока без пульсаций. Фильтр ∏ используется для устранения пульсаций сигналов.

Подробнее: схемы фильтров

Вкратце

Напряжение переменного тока, обычно 230 В, _{среднеквадратичное значение} , подключено к трансформатору, который преобразует это напряжение переменного тока в уровень для желаемого выхода постоянного тока.Затем мостовой выпрямитель выдает двухполупериодное выпрямленное напряжение, которое сначала фильтруется (или C-L-C) фильтром для создания постоянного напряжения. Результирующее постоянное напряжение обычно имеет пульсации или колебания переменного напряжения. Схема регулирования использует этот вход постоянного тока для обеспечения постоянного напряжения, которое не только имеет гораздо меньшее напряжение пульсаций, но также остается постоянным, даже если входное напряжение постоянного тока несколько изменяется или нагрузка, подключенная к выходному напряжению постоянного тока, изменяется. Стабилизированный источник постоянного тока доступен через делитель напряжения.

Регулируемый источник питания — схема

Часто для работы электронных схем требуется более одного напряжения постоянного тока. Один источник питания может обеспечивать любое необходимое напряжение за счет использования делителя напряжения (или потенциала), как показано на рисунке. Как показано на рисунке, делитель потенциала представляет собой резистор с одним ответвлением, подключенный к выходным клеммам источника питания. Резистор с ответвлениями может состоять из двух или трех резисторов, подключенных последовательно через источник питания.Фактически, резистор утечки также может использоваться в качестве делителя потенциала.

Характеристики источника питания

Качество источника питания определяется различными факторами, такими как напряжение нагрузки, ток нагрузки, регулировка напряжения, регулировка источника, выходное сопротивление, подавление пульсаций и т. Д. Некоторые характеристики кратко описаны ниже:

1. Регулировка нагрузки — Регулирование нагрузки или влияние нагрузки — это изменение регулируемого выходного напряжения, когда ток нагрузки изменяется с минимального на максимальное значение.

  Регулировка нагрузки = V без нагрузки - V полная нагрузка  

В без нагрузки относится к напряжению нагрузки без нагрузки

Vfull-load относится к напряжению нагрузки при полной нагрузке.

Из приведенного выше уравнения мы можем понять, что при отсутствии нагрузки сопротивление нагрузки бесконечно, то есть выходные клеммы разомкнуты. Полная нагрузка возникает, когда сопротивление нагрузки имеет минимальное значение, при котором регулирование напряжения теряется.

 Регулировка нагрузки % = [(Vno-load - Vfull-load) / Vfull-load] * 100  

2. Минимальное сопротивление нагрузки — Сопротивление нагрузки, при котором источник питания выдает номинальный ток полной нагрузки при номинальном напряжении, называется минимальным сопротивлением нагрузки.

  Минимальное сопротивление нагрузки = Полная нагрузка / Полная нагрузка  

Значение тока полной нагрузки при полной нагрузке никогда не должно увеличиваться, чем указано в паспорте источника питания.

3. Регулирование источника / линии — На блок-схеме входное линейное напряжение имеет номинальное значение 230 В, но на практике здесь наблюдаются значительные колебания сетевого напряжения переменного тока.Поскольку это сетевое напряжение переменного тока является входом для обычного источника питания, отфильтрованный выход мостового выпрямителя почти прямо пропорционален сетевому напряжению переменного тока.

Регулировка источника определяется как изменение регулируемого выходного напряжения для заданного диапазона ложного напряжения.

4. Выходное сопротивление — Стабилизированный источник питания представляет собой очень жесткий источник постоянного напряжения. Это означает, что выходное сопротивление очень мало. Несмотря на то, что внешнее сопротивление нагрузки меняется, напряжение нагрузки почти не изменяется.Идеальный источник напряжения имеет нулевое выходное сопротивление.

5. Подавление пульсаций — Регуляторы напряжения стабилизируют выходное напряжение от изменений входного напряжения. Пульсация эквивалентна периодическому изменению входного напряжения. Таким образом, регулятор напряжения ослабляет пульсации, возникающие при нерегулируемом входном напряжении. Поскольку в регуляторе напряжения используется отрицательная обратная связь, искажение уменьшается в тот же раз, что и коэффициент усиления.

Регулируемая цепь источника питания постоянного тока от 0 до 30 В, 2 А (Часть 1/13)

Источники питания являются основой электронных схем.Схемы питания могут быть спроектированы разными способами. Могут быть регулируемые блоки питания или блоки питания с фиксированным напряжением. Схема источника питания рассчитывается по напряжению или диапазону подаваемого напряжения, а также по максимальному току, который она позволяет потреблять нагрузкой. Во-вторых, в домохозяйства подается напряжение переменного тока в качестве основного источника питания. Многие электрические приборы, такие как вентиляторы, люминесцентные лампы и другие, могут напрямую использовать переменное напряжение, но для работы большинства электронных устройств требуется преобразование переменного напряжения в постоянное.Любая схема внешнего источника питания должна преобразовывать переменное напряжение в постоянное для использования электронными устройствами. В этом проекте разработана регулируемая схема источника питания, которая вводит сеть переменного тока и обеспечивает выходное напряжение от 0 до 30 В 2 А постоянного тока.

Блок питания, разработанный в этом проекте, представляет собой регулируемый линейно регулируемый источник, поэтому выходное напряжение схемы является постоянным и изменяется механически с помощью переменного резистора. В этом типе питания к выходу подключается последовательно с нагрузкой линейный регулирующий элемент (переменный резистор).Линейный элемент, такой как BJT или FET, используется для обеспечения требуемых токов на выходе.

В разработанной здесь схеме питания биполярный переходной транзистор 2N3055 работает в линейном режиме с переменным сопротивлением. Переменное сопротивление помогает обеспечить соответствующее напряжение на выходе для любого тока в рабочем диапазоне. Нагрузки, запитываемые по цепи, могут иметь разную номинальную мощность. Нагрузки с высокой номинальной мощностью потребляют более высокие токи. В этой схеме блока питания транзистор 2N3055 помогает увеличить выходной ток блока питания до предела до 2 А.

Проектирование схемы источника питания представляет собой пошаговый процесс, включающий понижение напряжения переменного тока, преобразование напряжения переменного тока в напряжение постоянного тока, сглаживание напряжения постоянного тока, компенсацию переходных токов, регулирование напряжения, изменение напряжения, усиление тока и защиту от короткого замыкания.

Необходимые компоненты —

Рис.1: Список компонентов, необходимых для регулируемого источника питания постоянного тока от 0 до 30 В, 2 А

Блок-схема —

Фиг.2: Блок-схема регулируемого источника питания постоянного тока от 0 до 30 В, 2 А

Подключение цепей —

Схема собирается поэтапно, каждая ступень служит определенной цели. Для понижения 230 В переменного тока используется трансформатор 18 — 0 — 18 В. Вторичная обмотка трансформатора соединена с мостовым выпрямителем. Полный мостовой выпрямитель создается путем соединения друг с другом четырех диодов SR560, обозначенных на схемах как D1, D2, D3 и D4. Катод D1 и анод D2 подключены к одной из вторичной катушки, а катоды D4 и анод D3 подключены к другим концам вторичной катушки.Катоды D2 и D3 подключены, из которых одна клемма снята с выхода выпрямителя, а аноды D1 и D4 подключены, из которых другая клемма снята с выхода двухполупериодного выпрямителя. Предохранитель на 2 А последовательно подключается к выходной клемме катодных переходов D2-D3 для безопасности.

Конденсатор емкостью 470 мкФ (обозначенный на схеме как C1) подключен между выходными клеммами двухполупериодного выпрямителя для сглаживания. Для регулирования напряжения два стабилитрона номиналом 12 В и 18 В подключены последовательно параллельно сглаживающему конденсатору.Переменное сопротивление последовательно подключено к стабилитронам для регулировки напряжения, а конденсатор емкостью 10 мкФ (обозначен на схеме как C1) подключен параллельно для компенсации переходных токов. Два NPN-транзистора (показаны как Q1 и Q2 на схеме) подключены в качестве усилителя пары Дарлингтона к одной из выходных клемм последовательно для достижения желаемого усиления по току. Выход пары Дарлингтона дополнительно подключен к NPN-транзистору (показан как Q3 на схемах) и сопротивлению (показано как R3 на схемах) для защиты от короткого замыкания.

Нарисуйте схематическую диаграмму или распечатайте ее на бумаге и тщательно выполняйте каждое подключение. Только после проверки правильности каждого подключения подключите силовую цепь к источнику переменного тока.

Как работает проект —

Силовая цепь работает по четко определенным стадиям, каждая из которых служит определенной цели. Схема работает в следующих этапах —

1. Преобразование переменного тока в переменный

2. Преобразование переменного тока в постоянный — полноволновое выпрямление

3.Сглаживание

4. Компенсация переходного тока

5. Регулирование напряжения

6. Регулировка напряжения

7. Усиление тока

8. Защита от короткого замыкания

Преобразование переменного тока в переменное

Напряжение основных источников питания (электричество, подаваемое через промежуточный трансформатор после понижения линейного напряжения от генерирующей станции) составляет приблизительно 220–230 В переменного тока, которое необходимо дополнительно понизить до уровня 30 В.Для снижения напряжения 220 В переменного тока до 30 В переменного тока используется понижающий трансформатор.

В схеме наблюдается некоторое падение выходного напряжения из-за резистивных потерь. Поэтому необходимо использовать трансформатор с высоким номинальным напряжением, превышающим требуемые 30 В. Трансформатор должен обеспечивать на выходе ток 2А. Наиболее подходящий понижающий трансформатор, отвечающий указанным требованиям по напряжению и току, — 18–0–18 В / 2 А. Эта ступень трансформатора снижает сетевое напряжение до 36 В переменного тока, как показано на рисунке ниже.

Рис.3: Принципиальная схема трансформатора 18-0-18 В

Преобразование переменного тока в постоянный — полноволновое выпрямление

Пониженное напряжение переменного тока необходимо преобразовать в напряжение постоянного тока путем выпрямления. Выпрямление — это процесс преобразования переменного напряжения в постоянное. Есть два способа преобразовать сигнал переменного тока в сигнал постоянного тока. Один — это полуволновое выпрямление, а другое — полноволновое выпрямление. В этой схеме двухполупериодный мостовой выпрямитель используется для преобразования 36 В переменного тока в 36 В постоянного тока.Двухполупериодное выпрямление более эффективно, чем полуволновое выпрямление, поскольку оно обеспечивает полное использование как отрицательной, так и положительной стороны сигнала переменного тока. В конфигурации двухполупериодного мостового выпрямителя четыре диода соединены таким образом, что ток течет через них только в одном направлении, что приводит к появлению сигнала постоянного тока на выходе. Во время двухполупериодного выпрямления одновременно два диода становятся смещенными в прямом направлении, а еще два диода смещаются в обратном направлении.

Рис.4: Принципиальная схема полноволнового выпрямителя

Во время положительного полупериода питания диоды D2 и D4 проходят последовательно, в то время как диоды D1 и D3 смещены в обратном направлении, и ток протекает через выходной контакт, проходя через D2, выходной контакт и D4.Во время отрицательного полупериода питания диоды D1 и D3 проходят последовательно, но диоды D1 и D2 смещены в обратном направлении, и ток протекает через D3, выходную клемму и D1. Направление тока в обоих направлениях через выходную клемму в обоих условиях остается неизменным.

Рис. 5: Принципиальная схема, показывающая положительный цикл полнополупериодного выпрямителя

Рис. 6: Принципиальная схема, показывающая отрицательный цикл полнополупериодного выпрямителя

Диоды SR560 выбраны для создания двухполупериодного выпрямителя, поскольку они имеют максимальный (средний) номинальный прямой ток 2 А и в состоянии обратного смещения они могут выдерживать пиковое обратное напряжение до 36 В.Поэтому в этом проекте для двухполупериодного выпрямления используются диоды SR560.

Сглаживание

Как следует из названия, это процесс сглаживания или фильтрации сигнала постоянного тока с помощью конденсатора. На выходе двухполупериодного выпрямителя нет постоянного постоянного напряжения. Частота на выходе выпрямителя в два раза выше, чем у основного источника питания, но все же присутствуют пульсации. Следовательно, его необходимо сгладить, подключив конденсатор параллельно выходу двухполупериодного выпрямителя.Конденсатор заряжается и разряжается в течение цикла, давая на выходе стабильное постоянное напряжение. Итак, конденсатор (обозначенный на схеме как C1) большой емкости подключен к выходу схемы выпрямителя. Поскольку постоянный ток, который должен быть выпрямлен схемой выпрямителя, имеет много всплесков переменного тока и нежелательных пульсаций, для уменьшения этих выбросов используется конденсатор. Этот конденсатор действует как фильтрующий конденсатор, который пропускает через него весь переменный ток на землю. На выходе среднее оставшееся постоянное напряжение более плавное и без пульсаций.

Рис.7: Принципиальная схема сглаживающего конденсатора

Компенсация переходных токов

К выходным клеммам силовой цепи параллельно подключен конденсатор (обозначенный на схеме как C2). Этот конденсатор помогает быстро реагировать на переходные процессы нагрузки. При изменении тока нагрузки на выходе возникает начальная нехватка тока, которая может быть восполнена этим выходным конденсатором.

Изменение выходного тока можно рассчитать с помощью

.

Выходной ток, Iout = C (dV / dt), где

dV = Максимально допустимое отклонение напряжения

dt = переходное время отклика

С учетом dv = 100 мВ

dt = 100 мкс

В этой схеме используется конденсатор емкостью 10 мкФ, так что,

C = 10 мкФ

Iout = 10u (0.1 / 100u)

Iout = 10 мА

Таким образом, можно сделать вывод, что выходной конденсатор будет реагировать на изменение тока 10 мА при переходном времени отклика 100 мкс.

Рис. 8: Принципиальная схема компенсатора переходных токов

Регулирование напряжения

Силовая цепь должна обеспечивать регулируемое и постоянное напряжение без каких-либо колебаний или колебаний. Для регулирования напряжения в схеме нужен линейный регулятор.Целью использования этого регулятора является поддержание постоянного напряжения на желаемом уровне на выходе.

Рис.9: Принципиальная схема регулятора напряжения для регулируемого источника питания постоянного тока от 0 до 30 В, 2 А

В этой схеме максимальное напряжение на выходе должно быть 30 В, поэтому стабилитрон 30 В идеально подходит для регулирования напряжения на выходе. Здесь последовательно соединены два стабилитрона на 12 В и 18 В, что дает на выходе 30 В. Стабилитрон 30 В мощностью 1 Вт или другую комбинацию стабилитронов также можно использовать для получения 30 В на выходе.

Регулировка напряжения

Для регулировки выходного напряжения от 0 до 30 В к выходу подключен переменный резистор (на схемах RV1). Переменный щуп RV1 подключен к коллектору переключающего транзистора BC547 (на схемах показан как Q3). Изменяя этот резистор, эмиттер переключающего транзистора будет обеспечивать переменное напряжение от 0 до 30 В.

Усиление тока

Стабилитрон может выдавать ток только в миллиамперах.Следовательно, для получения высокого тока нагрузки на выходе какой-либо линейный элемент должен быть подключен последовательно с нагрузкой, которая могла бы потреблять требуемый ток. В этой схеме в качестве линейного элемента используется биполярный переходной транзистор NPN. Транзистор BC547 (показан на схеме как Q2) используется для обеспечения достаточного базового напряжения для биполярного транзистора NPN 2N3055 (обозначенного на схемах как Q1). Транзистор 2N3055 способен обеспечивать на выходе ток 2А. Транзисторы подключены в конфигурацию парного усилителя Дарлингтона для вывода желаемого усиления по току.В конфигурации пары Дарлингтона чистый коэффициент усиления по току представляет собой произведение коэффициентов усиления по току двух транзисторов.

Общий коэффициент усиления по току (hFE total) = коэффициент усиления по току транзистора 1 (hFE t1) x коэффициент усиления по току транзистора 2 (hFE t2)

Следовательно, текущий коэффициент усиления BC547 составляет 800, а коэффициент усиления 2N3055 составляет от 20 до 70, поэтому в среднем принимаем 50. Тогда

Общий прирост тока (всего hFE) = 800 * 50 = 40,000

Этого достаточно, чтобы поднять токи в миллиампер до уровня в амперах.

Защита от короткого замыкания

Для защиты от короткого замыкания переключающий транзистор BC547 (на схемах показан как Q3) и сопротивление, показанное на схемах как R2, подключаются последовательно перед выходом схемы.

Тестирование и меры предосторожности —

При сборке схемы следует соблюдать следующие меры предосторожности —

• Номинальный ток трансформатора, мостового выпрямителя и транзистора должен быть больше или равен требуемому выходному току.Только тогда схема может обеспечить достаточный ток на выходе.

• Номинальное напряжение понижающего трансформатора должно быть больше максимального требуемого выходного напряжения. Это связано с тем, что в цепи происходит падение напряжения из-за некоторых резистивных потерь. Таким образом, входное напряжение от трансформатора должно быть на 2–3 В больше максимального выходного напряжения.

• Конденсатор C1 на выходе выпрямителя используется для подавления сетевых шумов и устранения пульсаций.

• Конденсатор C2 на выходных клеммах силовой цепи помогает справляться с быстрыми переходными процессами и шумом на выходной нагрузке.Величина этого конденсатора зависит от отклонения напряжения, колебаний тока и переходного времени отклика используемого конденсатора.

• Конденсаторы, используемые в цепи, должны иметь более высокое номинальное напряжение, чем входное напряжение. В противном случае конденсатор начнет пропускать ток из-за превышения напряжения на их пластинах и выйдет из строя.

• Используемые в цепи стабилитроны должны иметь номинальную мощность 1 Вт, в противном случае они будут повреждены из-за нагрева.

• По мере увеличения потребления тока на выходной нагрузке транзистор 2N3055 начинает нагреваться.Чтобы решить эту проблему, необходимо установить соответствующий радиатор, чтобы отводить избыточное тепло. В противном случае транзистор может перегореть.

• Поскольку схема предназначена для потребления максимального тока на выходе 2А, ​​предохранитель на 2А должен быть подключен к выходу двухполупериодного выпрямителя. Этот предохранитель не позволит цепи потреблять ток более 2 А. При токе, потребляемом выше 2А, ​​предохранитель перегорает, отключая входное питание от цепи.

После того, как схема собрана, самое время ее протестировать.Подключите цепь к электросети и измените переменное сопротивление. Снимите показания напряжения и тока на выходной клемме силовой цепи с помощью мультиметра. Затем подключите фиксированные сопротивления в качестве нагрузки и снова проверьте показания напряжения и тока.

Во время тестирования без нагрузки выходное напряжение на регулируемом переменном сопротивлении изменялось на величину от 0,3 В до 30,3 В. Следовательно, при вычислении ошибки получается следующий процент ошибки —

% Ошибка = (Экспериментальное значение — Ожидаемое значение) * 100 / Ожидаемое значение

% Ошибка = (30.3-30) * 100/30

% Ошибка = 1%

Когда на выходе подключена нагрузка, максимальное напряжение считывается 30В. При нагрузке с сопротивлением 1 кОм выходное напряжение составляет 29,1 В, при этом падение напряжения составляет 0,9 В. Измеренный выходной ток составляет 29,1 мА, поэтому рассеиваемая мощность при нагрузке с сопротивлением 1 кОм выглядит следующим образом —

Pout = Iout * Iout * R

Pвых = 0,0291 * 0,0291 * 1000

Pout = 0,84 Вт

Если используемое сопротивление нагрузки 470 Ом, тогда напряжение 28.Измеренное значение 9 В показывает падение напряжения 1,1 В, а измеренный ток составляет 61,4 мА. Итак, рассеиваемая мощность при нагрузке 470 Ом —

.

Pout = Iout * Iout * R

Pвых = 0,0614 * 0,0614 * 470

Pout = 1,7 Вт

Эту схему можно использовать в качестве адаптера питания для поддержки широкого спектра электронных приложений, таких как радиовещание, цифровые камеры, принтеры, ноутбуки и другие портативные электронные устройства. Его также можно использовать в качестве регулируемого источника постоянного тока для электронных устройств.

Маленький разговор о будущих поставках —

В ближайшем будущем высоковольтный постоянный ток (HVDC) может стать более популярным средством передачи энергии, поскольку все большее внимание уделяется возобновляемым источникам энергии. HVDC обычно используется только для передачи электроэнергии между странами и под водой. Это сделано для уменьшения потерь на индуктивность и емкость на больших расстояниях. Сопротивление, индуктивность и емкость провода практически невозможно изменить.Для передачи электроэнергии внутри страны в настоящее время предпочтительным методом является переменный ток. Переменный ток предпочтителен для передачи электроэнергии внутри страны, несмотря на потери из-за индуктивности и емкости, поскольку понижение напряжения переменного тока намного дешевле, чем понижение напряжения постоянного тока.

Напряжение переменного тока можно легко понизить с помощью трансформатора. Таким образом, в настоящее время домохозяйства получают электроэнергию переменного тока. Электростанции поставляют высокое напряжение переменного тока для снижения потерь мощности.Подобно тому, как напряжение переменного тока, подаваемое в дом, составляет 230 В, 50 Гц, генерирующая станция подает 2300 В по проводу передачи, которое понижается до 230 В с помощью промежуточного трансформатора. Возможно, в тот день, когда HVDC из возобновляемых источников станет обычным источником электропитания в домашних условиях, силовые цепи на основе полупроводников будут использоваться для понижения и регулирования напряжения.

Принципиальные схемы

Project Video

---

В папке: Учебники

---

Блок-схема, характеристики и приложения

Мы знаем, что существуют различные типы электрических и электронных схем, в которых используется источник постоянного тока.Обычно мы не можем использовать батареи постоянного тока из-за их дороговизны и необходимости замены в разряженном состоянии. В этой ситуации нам нужна схема, которая может переключать подачу переменного тока на подачу постоянного тока. Схема фильтра выпрямителя включает в себя обычный источник питания постоянного тока . Нормальный источник питания постоянного тока o / p остается стабильным, если нагрузка контрастная. Хотя в некоторых электронных схемах чрезвычайно важно поддерживать постоянный источник питания постоянным независимо от альтернативного источника переменного тока. В противном случае схема будет повреждена.Чтобы решить эту проблему, можно использовать устройства регулирования напряжения. Таким образом, сочетание устройств регулирования напряжения с обычным источником питания постоянного тока называется Источник питания постоянного тока . Это электрическое устройство, используемое для создания постоянного источника постоянного тока независимо от альтернативного источника переменного тока.

Что такое регулируемый источник питания?

IC Регулируемый источник питания (RPS) — это один из видов электронных схем, предназначенный для обеспечения стабильного постоянного напряжения фиксированного значения на клеммах нагрузки независимо от колебаний нагрузки.Основная функция регулируемого источника питания — преобразование нерегулируемого переменного тока (AC) в устойчивый постоянный ток (DC). RPS используется для подтверждения того, что при изменении входа выход будет стабильным. Этот источник питания также называется линейным источником питания, и он позволяет вводить переменный ток, а также обеспечивает стабильный выход постоянного тока. Пожалуйста, перейдите по ссылке, чтобы узнать больше — Классификация источников питания и ее различные типы

Схема регулируемого источника питания

Блок-схема регулируемого источника питания

Блок-схема стабилизированного источника питания в основном включает в себя понижающий трансформатор , выпрямитель, фильтр постоянного тока и регулятор.Модель Конструкция и работа регулируемого источника питания обсуждается ниже.

Блок-схема регулируемого источника питания

Трансформатор и источник переменного тока

Источник питания может использоваться для обеспечения необходимого количества энергии при точном напряжении от основного источника, такого как батарея. Трансформатор изменяет напряжение сети переменного тока до необходимого значения, и его основная функция заключается в повышении и понижении напряжения. Например, понижающий трансформатор используется в транзисторном радиоприемнике, а повышающий трансформатор используется в CRT .Трансформатор обеспечивает отделение от линии питания, и его следует использовать, даже если не требуется никаких изменений в напряжении.

Выпрямитель

Выпрямитель — это электрическое устройство, используемое для преобразования переменного тока в постоянный. Это может быть двухполупериодный выпрямитель, а также однополупериодный выпрямитель с помощью трансформатора или мостового выпрямителя, в противном случае вторичная обмотка с центральным ответвлением. Однако выходное напряжение выпрямителя может быть переменным.

Фильтр

Фильтр в регулируемом источнике питания в основном используется для выравнивания отклонений переменного тока от скорректированного напряжения.Выпрямители подразделяются на четыре типа, а именно: конденсаторный фильтр, индуктивный фильтр, LC-фильтр и RC-фильтр.

Регулятор напряжения

Регулятор напряжения в регулируемом источнике питания необходим для поддержания постоянного выходного напряжения постоянного тока, обеспечивая регулирование нагрузки, а также линейное регулирование. По этой причине мы можем использовать стабилизаторы, такие как стабилитроны, транзисторные или трехконтактные встроенные стабилизаторы. Источник питания с импульсным переключением может использоваться для подачи большого тока нагрузки за счет небольшого рассеивания мощности в последовательном транзисторе.

Характеристики регулируемого источника питания

Качество источника питания может определяться несколькими факторами, а именно током нагрузки, напряжением, источником и регулировкой напряжения, подавлением пульсаций, импедансом o / p и т. Д. Некоторые из факторов объясняются ниже.

Регулирование нагрузки

Регулировка нагрузки также известна как эффект нагрузки. Это можно определить так: всякий раз, когда ток нагрузки изменяется от наименьшего к наибольшему значению, выход регулируемого напряжения будет изменяться.Это можно рассчитать с помощью следующего уравнения.

Регулировка нагрузки = V без нагрузки — V полная нагрузка

Из приведенного выше уравнения регулирования нагрузки можно сделать вывод, что всякий раз, когда возникает напряжение холостого хода, сопротивление нагрузки будет неограниченным. Точно так же всякий раз, когда возникает напряжение полной нагрузки, сопротивление нагрузки будет наименьшим значением. Таким образом, регулирование напряжения будет потеряно.
% регулирования нагрузки = (V без нагрузки — V полная нагрузка) / (V полная нагрузка) X 100

Наименьшее сопротивление нагрузки

Сопротивление нагрузки, на которое источник тока подает свой заряженный ток полной нагрузки номинальным напряжением, можно назвать наименьшим сопротивлением нагрузки.

Минимальное сопротивление нагрузки = Напряжение полной нагрузки / Ток полной нагрузки

Постановление о линии или источнике

На блок-схеме источника питания входное напряжение составляет 230 В, однако на практике; есть существенные различия в напряжении питающей сети переменного тока. Поскольку это сетевое напряжение питания i / p относительно нормального источника питания, отфильтрованное o / p мостового выпрямителя приблизительно прямо пропорционально сетевому напряжению переменного тока. Регулировку источника можно определить как изменение регулируемого опорного напряжения для определенного диапазона низкого напряжения.

Выходное сопротивление

Выходное сопротивление регулируемого источника питания очень мало. Несмотря на то, что внешнее сопротивление нагрузки может быть изменено, в пределах напряжения нагрузки изменений не наблюдается. Импеданс идеального источника напряжения равен нулю.

Подавление пульсации

Стабилизаторы напряжения фиксируют напряжение включения / выключения в зависимости от колебаний входного напряжения. Пульсация равна периодической разнице между напряжением i / p.Таким образом, стабилизатор напряжения удовлетворяет пульсации, которые приближаются к нерегулируемому напряжению i / p. Поскольку в регуляторе напряжения используется отрицательная обратная связь, искажение можно уменьшить с коэффициентом, аналогичным коэффициенту усиления.

Применение регулируемого источника питания

Применения регулируемого источника питания включают следующее.

Стабилизированный источник питания (RPS) — это встроенная схема, используемая для преобразования нерегулируемого переменного тока в стабильный постоянный ток с помощью выпрямителя.Основная функция этого состоит в том, чтобы подавать постоянное напряжение в цепь, которая должна работать с определенным пределом источника питания.

• Зарядные устройства для мобильных телефонов
• Регулируемые источники питания в различных приборах
• Генераторы и усилители различные

Таким образом, речь идет о регулируемом блоке питания (RPS) . Из приведенной выше информации, наконец, мы можем сделать вывод, что RPS изменяет нерегулируемый переменный ток на стабильный постоянный ток.Стабилизированный источник питания постоянного тока также называется линейным источником питания. Этот источник питания допускает ввод переменного тока, а также обеспечивает стабильное отключение постоянного тока. Вот вам вопрос, что такое двойной источник питания постоянного тока?

Принципиальная схема регулируемого источника питания

5В Принципиальная схема

Простой источник питания 5 В для цифровых схем

---

Эта схема представляет собой небольшой источник питания + 5 В, который полезен при экспериментах с цифровой электроникой. Небольшие недорогие настенные трансформаторы с регулируемым выходным напряжением можно приобрести в любом магазине электроники и супермаркете.Эти трансформаторы легко доступны, но обычно их регулирование напряжения очень плохое, что делает их не очень удобными для экспериментаторов цифровых схем, если не может быть достигнуто каким-либо образом лучшее регулирование.

Следующая схема является ответом на проблему. Эта схема может выдавать выходное напряжение +5 В при токе около 150 мА, но его можно увеличить до 1 А, если добавить хорошее охлаждение к микросхеме регулятора 7805. Схема имеет защиту от перегрузки и тепловую защиту. Конденсаторы должны иметь достаточно высокое номинальное напряжение для безопасной подачи входного напряжения в цепь.Эту схему очень легко встроить, например, в кусок вероблока.

---

Принципиальная схема:

---

Детали:

C1 = 100 мкФ-25 В электролитический конденсатор, номинальное напряжение не менее 25 В
C2 = электролитический конденсатор 10 мкФ-25 В, номинальное напряжение не менее 6-16 В
C3 = 100 нФ-63 В керамический или полиэфирный конденсатор
IC = 7805 регулятор IC

---

Распиновка ИС:

1. Нерегулируемое напряжение в
2. Земля (см. диаграмму)
3. Выход регулируемого напряжения

---

Характеристики схемы:

• Выход хорошо стабилизирован , выходной ток 100 мА
• Встроенная защита от перегрева отключает выход, когда регулятор IC становится слишком горячим
• Очень простой и легкий в сборке
• Очень стабильное выходное напряжение + 5 В, надежная работа
• Легко достать компоненты, использовать только очень распространенные базовые компоненты
• На основе примера схемы из таблицы данных я успешно использовал эту схему как часть многих проектов в области электроники 905 11
• Часть электронных устройств, небольшой лабораторный источник питания
• Широкий диапазон входных нерегулируемых источников питания постоянного тока 8-24 В
• Несколько долларов на компоненты электроники + стоимость входного трансформатора

---

Модификация Iideas

---

Подробнее выходной ток:

Если вам нужен выходной ток более 150 мА, вы можете обновить выходной ток до 1 А, выполнив следующие изменения.

• Измените трансформатор, от которого вы подаете питание на схему, на модель, которая может выдавать столько тока, сколько вам нужно на выходе
• Установите радиатор на регулятор 7805 (настолько большой, чтобы он не перегревался из-за дополнительные потери в регуляторе)

---

Больше выходных напряжений:

Если вам нужны напряжения, отличные от + 5В, вы можете изменить схему, заменив микросхемы 7805 другим стабилизатором с другим выходным напряжением, чем у регуляторов семейства микросхем 78xx.Последние цифры в коде микросхемы указывают выходное напряжение. Помните, что входное напряжение может быть как минимум на 3 В больше, чем выходное напряжение регулятора, иначе регулятор не будет работать должным образом.

---

Computer Power Supply — Схема и работа

Все электронные системы и оборудование, независимо от их размера или функции, имеют одну общую черту: всем им нужен блок питания (PSU), который преобразует входное напряжение в напряжение или напряжения, подходящие для их схем. Наиболее распространенным типом современных блоков питания является импульсный блок питания ( SMPS, ).Существует множество топологий SMPS и их практических реализаций, используемых производителями блоков питания. Однако все они используют одни и те же базовые концепции. На этой странице объясняются принципы работы импульсного источника питания и рассматриваются его основные части и функции. Это руководство может быть полезно системным интеграторам, любителям и тем, кто не обязательно является экспертом в области силовой электроники.

Это концептуальная принципиальная схема силовой передачи типичного компьютерного блока питания ATX.На этой схеме не показана схема управления, поэтому вы видите, что все затворы MOSFET и базы транзисторов открыты. Для ясности, части, отвечающие за различные вспомогательные функции, такие как ограничение тока, управление вентилятором и защиту от перенапряжения, которые не являются существенными для изучения основных концепций преобразования мощности, также не показаны. Для полной схемы см., Например, эту аннотированную схему блока питания ATX.

Обратите внимание, что в отличие от генераторов, которые преобразуют энергию, накопленную в различных видах топлива, в электричество, блоки питания преобразуют электрическую энергию из одной формы в другую.Входная розетка переменного тока на ПК относится к типу IEC 320 или аналогичному. За предохранителем «F» следует фильтр EMI . Фильтр обычно состоит из комбинации дросселей и конденсаторов дифференциального и синфазного режимов. Его основная цель — уменьшить кондуктивный радиочастотный шум, излучаемый источником питания, обратно во входную линию в соответствии с нормативными требованиями. Снижение кондуктивного шума также снижает излучаемые излучения от входных линий электропередачи, которые действуют как антенны.Входная секция обычно также включает в себя компоненты ограничения пускового тока и защиты от перенапряжения. За фильтром электромагнитных помех в большинстве автономных блоков питания SMPS следует выпрямительный мост (RB) и ступень коррекции коэффициента мощности ( PFC ). Этот каскад отсутствовал в старых ИИП, в которых за выпрямителем следовал большой накопительный конденсатор. Производители источников питания начали внедрять технику PFC в конце 80-х годов, когда европейцы ввели норму EN61000-3-2. В этом документе указывается максимальная амплитуда гармоник линейной частоты для различных категорий оборудования.На нашей схеме показан типичный каскад PFC, который состоит из двухполупериодного выпрямителя и повышающего преобразователя с накопительным конденсатором C1. Обратите внимание, что в этой схеме ток всегда протекает через два диода выпрямительного моста. Существуют также так называемые «безмостовые PFC», которые исключают один диод из прохождения тока. Накопительный конденсатор предназначен для подачи энергии на выход при кратковременных перебоях в подаче питания. На практике может быть несколько параллельных ограничений хранилища. Блоки питания компьютеров, а также коммерческие блоки обычно должны пройти по крайней мере один цикл входной синусоидальной волны, которая составляет 16 мс в U.С. и 20 мс в Европе. Повышение PFC обеспечивает напряжение промежуточного контура (Vdc), которое выше пикового значения входного переменного тока. В современных компьютерных БП это напряжение обычно составляет 375-400 В постоянного тока. Если вы пытаетесь устранить неисправность устройства и измеряете около 160 В постоянного тока на C1 — это означает, что ступень повышения не работает. Выходной каскад DC-DC в любом SMPS всегда содержит одно или несколько коммутационных устройств, которые периодически коммутируют сети LC.

На приведенной выше диаграмме показан так называемый прямой преобразователь с активным сбросом.Полумост также часто используется в конструкциях ПК. См. Примеры схем на основе полумоста: 250Вт и 300Вт.

Главный выключатель Q2 периодически подает напряжение Vdc на первичную обмотку силового трансформатора T1. Когда Q2 находится во включенном состоянии, на верхних выводах вторичных обмоток T2 появляется положительное напряжение. В результате выпрямительные диоды D2, D4, D7 и D9 проводят ток, и энергия от входного источника подается на нагрузки. В то же время некоторая энергия также накапливается в сердечниках T2 и катушках индуктивности L2, L4, L5 и L6.Когда Q2 находится в состоянии «выключено», напряжения на вторичных обмотках T2 меняют полярность, и выпрямительные диоды становятся смещенными в обратном направлении. Поскольку выходные катушки индуктивности все еще пытаются поддерживать ток, полярность напряжений на них меняется в соответствии с законом Фарадея. В результате катушки индуктивности продолжают проводить ток через диоды свободного хода D3, D5, D8 и D10, таким образом поддерживая замкнутые контуры тока через их соответствующие нагрузки. В течение этого временного интервала вспомогательный переключатель Q3 обеспечивает фиксацию и активный сброс сердечника трансформатора.Когда Q3 отключается, Q2 при правильной конструкции схемы включается при нулевом напряжении, что снижает его коммутационные потери. Такой прямой преобразователь с активным зажимом был первоначально запатентован Vicor Corp. Насколько мне известно, этот патент истек в мире в 2002 году. Конечно, вам следует консультироваться со своим патентным поверенным для принятия любых решений.

Схема управления регулирует выходное напряжение 5 В с помощью широтно-импульсной модуляции ( PWM, ). Шина 3,3 В выводится из той же вторичной обмотки, что и 5 В. Вы можете видеть, что есть дополнительная катушка индуктивности L3 — это 3.Пропуск тока 3 В. Это индуктор magamp . Он используется для блокировки части импульса, чтобы снизить регулируемое напряжение до 3,3 В. Вспомогательный транзистор Q4 устанавливает ток сброса катушки индуктивности L3. Этот ток определяет вольт-секунды, заблокированные L3. Усилитель ошибки +3,3 В постоянного тока (не показан на схеме) часто использует дистанционное зондирование для компенсации чрезмерного падения напряжения в кабеле.
Выходы № 3 и 4 (+/- 12 В) в описываемом источнике питания полурегулируемые .Они не регулируются отдельным замкнутым контуром управления, а частично стабилизируются ШИМ, воздействующим на основную шину 5 В.
Затем все выходы постоянного тока подключаются к стандартным разъемам жгута проводов. Распиновка основного разъема ATX. Также см. Наше полное руководство по всем разъемам для блоков питания. Обратите внимание, что современные системы ATX имеют как минимум две шины 12 В: + 12V1 и + 12V2. Однако в большинстве случаев оба выходят на один и тот же физический выход 12 В.

Отдельный обратноходовой преобразователь состоит из силового полевого МОП-транзистора Q5, трансформатора T2, выпрямителя D11 и фильтрующего конденсатора C7.Он служит двум целям — подавать смещение в схему управления и обеспечивать резервное напряжение 5V (5VSB). Это напряжение должно присутствовать всякий раз, когда к источнику питания подается переменный ток. Он питает цепи, которые остаются в рабочем состоянии, когда основные выходные шины постоянного тока отключены. См. Пример конструкции простого обратного хода 12 В.

Учебное пособие по источникам питания — SMPS

СТРУКТУРА И ОСНОВНАЯ ТЕОРИЯ РАБОТЫ

<------------------------------------------------- -------------------------------------------------- ------------------->

Источник питания в целом представляет собой устройство, которое передает электрическую энергию от источника к нагрузке с помощью электронных схем.В процессе он изменяет энергетические характеристики в соответствии с конкретными требованиями. Практически каждое электронное оборудование требует преобразования энергии в той или иной форме. Типовой блок питания (БП) выполняет следующие основные функции:

• Изменение вида электроэнергии. Например, электричество из сети передается в виде переменного тока, в то время как электронные схемы нуждаются в постоянном токе низкого уровня;
Регламент
• . Номинальное сетевое напряжение во всем мире варьируется от 100 до 240 В переменного тока и обычно плохо регулируется, в то время как для печатных плат обычно требуются хорошо стабилизированные фиксированные напряжения;
• Защитная изоляция.В большинстве случаев низковольтные выходы должны быть изолированы от входа.

Кстати, термин «блок питания» не самый адекватный. Блок питания, конечно, не «подает» питание (за исключением коротких периодов времени, когда он работает от внутренней памяти), он только преобразует его. Его типичное применение — преобразование переменного тока электросети в требуемую регулируемую шину (и) постоянного тока. В зависимости от режима работы полупроводников преобразователи могут быть линейными или переключаемыми.

ЧТО ТАКОЕ SMPS

SMPS расшифровывается как импульсный блок питания.В таком устройстве электронные компоненты управления мощностью непрерывно «включаются» и «выключаются» с высокой частотой, чтобы обеспечить передачу электроэнергии через компоненты накопителя энергии (катушки индуктивности и конденсаторы). Изменяя рабочий цикл, частоту или относительную фазу этих переходов, можно управлять средним значением выходного напряжения или тока. Диапазон рабочих частот коммерческих блоков питания обычно варьируется от 50 кГц до нескольких МГц (см. Подробнее о выборе частоты). На рынке представлено множество стандартных источников питания переменного и постоянного тока, которые подходят практически для любого применения.Существует также множество модулей DC-DC, которые вы можете использовать в качестве строительных блоков для построения архитектуры вашей системы и которые можно рассматривать как компоненты. Поэтому в настоящее время большинство производителей электроники не разрабатывают свои блоки питания самостоятельно — они либо покупают их в готовом виде, либо заказывают услуги по проектированию и производству у ODM.
Ниже представлена ​​принципиальная принципиальная схема типичного автономного ИИП. Это руководство познакомит вас с его основными операциями.

КАК РАБОТАЕТ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ (SMPS)

Электропитание переменного тока сначала проходит через предохранители и сетевой фильтр.Затем он выпрямляется двухполупериодным мостовым выпрямителем. Выпрямленное напряжение затем подается на предварительный регулятор коррекции коэффициента мощности (PFC), за которым следует преобразователь постоянного тока в постоянный ток. Большинство компьютеров и небольших устройств используют входной разъем типа IEC. Что касается выходных разъемов и распиновки, за исключением некоторых отраслей, таких как ПК и CompactPCI, в целом они не стандартизированы и оставляются на усмотрение производителей.

F1 и F2, показанные слева на принципиальной схеме, являются предохранителями.О них знают все, но у некоторых складывается впечатление, что предохранитель срабатывает сразу после того, как приложенный ток превышает его номинал.

Если бы это было так, ни один блок питания не работал бы из-за кратковременных пусковых токов. На самом деле предохранитель предназначен для физического размыкания цепи, когда ток, протекающий через него, превышает его номинал в течение определенного периода времени . Это время очистки зависит от степени перегрузки и является функцией I ² t .Из-за этой задержки предохранители не всегда защищают электронные компоненты от катастрофического отказа, вызванного некоторыми неисправностями. Их основная цель — защитить входящую линию от перегрузки и перегрева, избежать срабатывания внешнего автоматического выключателя и предотвратить возгорание, которое может быть вызвано компонентами, вышедшими из строя в результате короткого замыкания.
Фильтр нижних частот EMI предназначен для снижения до приемлемого уровня высокочастотных токов, возвращающихся в сеть переменного тока. Это необходимо для предотвращения помех другим устройствам, подключенным к той же электропроводке.Существует ряд стандартов (например, EN55022 для оборудования информационных технологий), которые регулируют максимальный уровень электромагнитных помех.
За фильтром следует выпрямитель, который преобразует биполярные формы сигналов переменного тока в униполярные пульсирующие. Он имеет четыре диода в виде моста для обеспечения одинаковой полярности выхода для обеих полярностей входа.

Предварительный регулятор PFC

. Выпрямленное входное напряжение подается на следующий каскад, основной целью которого является увеличение коэффициента мощности (PF).По определению, коэффициент мощности — это соотношение между ваттами и вольт-амперами. При этом преобразователь PFC обычно повышает напряжение до 370-400 В постоянного тока и обеспечивает регулируемое звено постоянного тока. Существуют также конструкции, в которых «повышающий» выход следует за пиком входного переменного напряжения, а не фиксируется, или где понижающий преобразователь используется вместо повышающего.

Существует два основных типа схем коррекции коэффициента мощности — активные и пассивные. Ниже представлена ​​блок-схема активного каскада PFC. Вот как это работает. Контроллер PFC контролирует как напряжение на измерительном резисторе, так и напряжение Vboost .Регулируя «Vboost», он одновременно контролирует форму входного тока, так что он находится в фазе с сетевым переменным током и повторяет свою форму волны. Без этого ток будет подаваться на SMPS короткими импульсами высокого уровня с высоким содержанием гармоник. Гармоники не передают реальной энергии нагрузке, но вызывают дополнительный нагрев в проводке и распределительном оборудовании. Они также снижают максимальную мощность, которую можно получить от стандартной настенной розетки, поскольку автоматические выключатели рассчитываются по электрическому току, а не по ваттам.Существуют различные правила , которые ограничивают содержание входных гармоник, например EN61000-3-2 (для оборудования, подключенного к низковольтным распределительным сетям общего пользования) или DO-160 (для бортового оборудования). Чтобы удовлетворить эти требования, вы должны использовать метод коррекции коэффициента мощности: устройство с высоким коэффициентом мощности потребляет почти синусоидальный ток от источника (на синусоидальном входе). Это автоматически приводит к низкому содержанию гармоник. В настоящее время не существует обязательных международных стандартов, которые конкретно регулируют коэффициент мощности электронного оборудования, но существуют различные национальные и отраслевые стандарты, а также программы добровольного стимулирования.Например, программы 80 PLUS® и Energy Star® требовали, чтобы компьютеры демонстрировали коэффициент мощности> 0,9 при номинальной нагрузке. Вы можете узнать больше об активной коррекции коэффициента мощности в этом руководстве по PFC.
Вышеупомянутые стандарты также определяют минимальную эффективность определенных классов электронных устройств. Эффективность блока питания по определению — это соотношение между значениями выходной и входной мощности: КПД = Pout / Pin . Обратите внимание, что, поскольку Pin = VA * PF и поскольку у любой реальной активной цепи коэффициент PF <1, вы не можете просто умножить входные вольты и амперы - для измерения Pin вам понадобится настоящий ваттметр.

Последующий преобразователь постоянного тока в постоянный работает от выхода PFC, генерирует набор шин постоянного тока, необходимых для нагрузки, и обычно также обеспечивает изоляцию входа и выхода. В преобразователях постоянного тока используется ряд топологий. На приведенной выше блок-схеме изображен изолирующий прямой преобразователь. В большинстве низковольтных неизолированных преобразователей используются понижающие стабилизаторы (однофазные или многофазные с чередованием). Также существует большое количество ИС с ШИМ, подходящих для каждой из этих топологий. Выбор правильной топологии питания зависит от конкретных требований к продукту (включая факторы стоимости и времени).

Наконец, вспомогательное питание обеспечивает «смещение» для всех схем управления. Он также может обеспечивать отдельное резервное напряжение (SBV), которое остается активным, когда блок PS выключается по любой причине. В сегодняшних компьютерных источниках питания SBV 5 В постоянного тока является стандартной функцией.

Если вы хотите изучить практическое проектирование блоков питания, вы можете начать с книг для семинаров Unitrode, где вы найдете исчерпывающую коллекцию руководств по источникам питания, практических схематических диаграмм и руководств.

ССЫЛКИ :
Источники питания Spice моделирования и практические разработки;
Справочное руководство SMPS с указаниями по применению основных регуляторов.
Источник питания

: определение, функции и компоненты

Определение : Источник питания — это электронная схема, предназначенная для обеспечения различных напряжений переменного и постоянного тока для работы оборудования.

Для правильной работы электронного оборудования требуется определенное количество источников напряжения. Для работы ИС и транзисторов необходимы низкие напряжения постоянного тока. Высокое напряжение необходимо для работы ЭЛТ и других устройств. Батареи могут обеспечить все эти напряжения.

Однако электричество для электрических и электронных устройств обычно поставляет местная энергетическая компания.Эта мощность выходит из розетки на 115 В переменного тока с частотой 60 Гц. Для работы некоторого оборудования требуются разные напряжения.

Функции источника питания

Полная схема источника питания может выполнять следующие функции:

1. Повышает или понижает напряжение с помощью трансформатора до требуемого напряжения сети переменного тока.
2. Обеспечьте какой-либо метод разделения напряжения для удовлетворения потребностей оборудования.
3. Преобразование переменного напряжения в пульсирующее постоянное напряжение с помощью полуволнового или двухполупериодного выпрямления.
4. Фильтрация пульсирующего постоянного напряжения до чистого постоянного постоянного напряжения для использования в оборудовании.
5. Отрегулируйте мощность источника питания пропорционально приложенной нагрузке.

Компоненты источника питания

Блок-схема, иллюстрирующая эти функции, показана на рисунке 1. Обратите внимание, что определенные функции есть не в каждом источнике питания. См. Рисунок 2 для типичных компонентов коммерческого блока питания.

Рисунок 1. Блок-схема компонентов источника питания.Входное напряжение 117 вольт переменного тока. Под блоками показаны процессы, используемые в типичном источнике питания. Выход блока питания может быть постоянным или переменным током. Выход этого источника питания составляет пять вольт постоянного тока.

Рисунок 2. Регулируемый источник питания постоянного тока. (Knight Electronics)

Силовые трансформаторы Диоды

Первым устройством в источнике питания является трансформатор. Его цель — повысить или понизить переменное напряжение источника до значений, необходимых для использования в радио, телевидении, компьютере или других электронных схемах.

Большинство трансформаторов не имеют электрического соединения между вторичной и первичной обмотками. См. Рисунок 3. Это означает, что трансформатор изолирует цепь, подключенную к первичной обмотке, от цепи, подключенной во вторичной обмотке.

Изоляция — это термин, который означает отсутствие электрических соединений между первичной и вторичной обмотками трансформатора.

Рисунок 3 . Изоляция в трансформаторе.

Изолирующий трансформатор — это трансформатор, предназначенный для изоляции первичной цепи от вторичной цепи.

Использование изолирующего трансформатора является мерой безопасности, поскольку он помогает предотвратить удары во вторичной обмотке. Наше тело или руки должны быть соединены через оба вывода вторичных соединений, чтобы получить электрический ток.

Описанное выше условие безопасности не выполняется в первичной цепи с коммерческим переменным током, предоставляемым энергетической компанией. Одно соединение горячее , что означает, что соединение находится под напряжением. Другой заземлен или нейтраль. Если стоять на земле и прикасаться к горячему контакту, это приведет к поражению электрическим током. Прикосновение к заземляющему соединению не приведет к поражению электрическим током.

Вторичные обмотки можно отводить для получения различных напряжений. Отвод, расположенный посередине между двумя концами вторичной обмотки, называется центральным отводом .

Во многих источниках питания используется вторичная обмотка трансформатора с центральным отводом.Напряжения на ответвлениях, показанные на рис. 4, сдвинуты по фазе на 180 градусов по отношению к центральному ответвлению.

Различные трансформаторы можно найти почти во всех электронных устройствах. Вы должны понимать основную теорию и назначение трансформатора. При необходимости просмотрите главу 12.

Урок по безопасности

Трансформаторы вырабатывают высокое напряжение, которое может быть очень опасным. При работе с высоким напряжением или измерении высокого напряжения следует всегда проявлять должное уважение и особую осторожность.

Рис. 4. Трансформатор с центральным ответвлением.

Полуволновое и полноволновое выпрямление

После того, как напряжение прошло через трансформатор источника питания, следующим шагом является выпрямление.

Процесс преобразования переменного тока в пульсирующий постоянный называется выпрямлением.

При изменении сигнала переменного тока на постоянный существует два типа выпрямления: полуволновое выпрямление и двухполупериодное выпрямление.

При использовании однополупериодного выпрямителя только половина входного сигнала проходит через выпрямитель. Двухполупериодный выпрямитель пропускает всю входную волну.

Полупериодное выпрямление

В Рис. 5 выход трансформатора соединен последовательно с диодом и нагрузочным резистором. Входное напряжение трансформатора выглядит как синусоида.

Полярность волны меняется на частоту приложенного напряжения.Выходное напряжение вторичной обмотки трансформатора также выглядит как синусоидальная волна. Величина волны зависит от коэффициента трансформации трансформатора. Выходной сигнал на 180 градусов не совпадает по фазе с первичной обмоткой.

Верх трансформатора (точка A) соединен с анодом диода. Обратите внимание, что сторона B трансформатора подключена к земле.

В течение первого полуцикла точка A положительна. Диод проводит, создавая падение напряжения на резисторе R, равное IR.Во время второго полуцикла точка A отрицательна. Анод диода также отрицательный. Отсутствие проводимости и отсутствие падения ИК-излучения через R.

Рис. 5 . Принципиальная схема диодного выпрямителя.

Осциллограф , подключенный через R, выдает сигнал, показанный справа на рис. 6 . Выход этой схемы состоит из импульсов тока, протекающего только в одном направлении, и имеет ту же частоту, что и входное напряжение.Выходной сигнал — пульсирующий постоянный ток.

Рисунок 6. Формы входных и выходных сигналов диодного выпрямителя.

Только половина входной волны переменного тока используется для создания выходного напряжения. Этот тип выпрямителя называется однополупериодным выпрямителем .

Посмотрите на полярность выходного напряжения на Рисунок 6 . Один конец резистора R заземлен. Ток течет от земли к катоду. Это соединение делает конец R подключенным к катоду положительным, как показано на рисунке 5.

Отрицательный выпрямитель можно сделать, переставив диод в цепи, Рисунок 7 . Диод проводит, когда катод становится отрицательным, в результате чего анод становится положительным.

Ток через R будет проходить от анода к земле, делая анодный конец R отрицательным, а заземляющий конец R — более положительным.

Напряжения, снятые на выходе R, будут отрицательными по отношению к земле. Эта схема называется перевернутым диодом .Используется, когда требуется отрицательное напряжение питания.

Рисунок 7. Инвертированный диод создает отрицательное напряжение.

Возможно использование источника питания, обеспечивающего однополупериодное выпрямление, без использования трансформатора. Эта цепь не изолирована . Нет никакого повышения или понижения текущего напряжения. Эта схема имеет более простую и менее дорогостоящую конструкцию, и поскольку в ней нет трансформатора, ее можно использовать в небольших помещениях, Рисунок 8 .

Рисунок 8. Полупериодное выпрямление без трансформатора.

Полнополупериодное выпрямление

Пульсирующее постоянное напряжение на выходе полуволнового выпрямителя может быть отфильтровано до чистого постоянного напряжения. Однако однополупериодный выпрямитель использует только половину входной волны переменного тока.

Лучшее фильтрующее действие достигается при использовании двух диодов. При такой настройке можно использовать оба полупериода входной волны.

Оба полупериода на выходе имеют одинаковую полярность в этом двухполупериодном выпрямителе. Рисунок 9 следует за первой половиной цикла. Рисунок 10 следует за вторым полупериодом.

Рисунок 9. Стрелки показывают ток двухполупериодного выпрямителя в течение первого полупериода.

Рисунок 10. Направление тока во втором полупериоде.

Чтобы произвести это двухполупериодное выпрямление, на вторичной обмотке делается центральный отвод. Этот кран крепится к земле.

В Рис. 9 , точка A положительная, а анод диода D1 — положительный.Электронный поток показан стрелками. Во второй половине входного цикла точка B положительна, анод диода D2 положителен, и ток течет, как показано на , рис. 10, .

Независимо от того, какой диод является проводящим, ток через нагрузочный резистор R всегда в одном направлении. Как положительные, так и отрицательные полупериоды входного напряжения вызывают ток через резистор R в одном и том же направлении.

Выходное напряжение этого двухполупериодного выпрямителя снимается через резистор R.Он состоит из импульсов постоянного тока с удвоенной частотой входного напряжения, Рисунок 11 . Чтобы произвести это двухполупериодное выпрямление в этой цепи, вторичное напряжение было уменьшено вдвое центральным отводом.

Рисунок 11. Формы сигналов на входе и выходе двухполупериодного диодного выпрямителя.

Диоды D ₁ и D ₂ , используемые на рисунках 9 и 10, упакованы как по отдельности, так и попарно. На рисунке 12 показан блок с двумя выпрямителями.Центральный вывод используется как соединение для катодов. Катоды соединены вместе.

Рис. 12. Двойные диоды с центральным отводом.

Мостовые выпрямители

Не всегда необходимо использовать трансформатор с центральным отводом для двухполупериодного выпрямления. Полное вторичное напряжение может быть выпрямлено с помощью четырех диодов в цепи, называемой мостовым выпрямителем , рис. 13 и 14 . Показаны две схемы, так что ток можно наблюдать в каждом полупериоде.

Рисунок 13. Ток в мостовом выпрямителе в течение первого полупериода.

Рисунок 14. Ток в мостовом выпрямителе во время второго полупериода.

В Рисунок 13 , точка A вторичной обмотки трансформатора положительная. Ток течет в направлении стрелок. Когда точка B положительна, ток течет, как на рис. 14 .

Опять же, обратите внимание, что ток через R всегда в одном направлении.Обе половины входного напряжения выпрямляются, и используется полное напряжение трансформатора.

Мостовые выпрямители могут использоваться в схемах без трансформаторов . Без трансформаторов напряжение или ток не будут повышаться или понижаться. Не будет изоляции. Эти схемы также называются мостовыми схемами с линейным управлением , Рисунок 15 .

Осторожно

Подключение осциллографа напрямую к мостовому выпрямителю с линейным приводом приведет к мертвому заземлению, когда заземление осциллографа подключено к мосту линейного напряжения.Изолирующий трансформатор с соотношением 1: 1 должен использоваться, чтобы предотвратить соединение заземляющего провода на прицеле с проводом под напряжением.

Рисунок 15. Схема мостового выпрямителя с линейным управлением.

Выход полуволнового или двухполупериодного выпрямителя представляет собой пульсирующее напряжение. Прежде чем его можно будет применить к другим схемам, пульсации необходимо уменьшить. Требуется более устойчивый постоянный ток. Его можно получить с помощью сети фильтров .

На рис. 16 линия E _avg показывает среднее напряжение пульсирующей волны постоянного тока.Оно равно 0,637 × пиковое напряжение. Заштрихованный участок волны над средней линией равен по площади заштрихованному участку под линией.

Движение выше и ниже среднего напряжения называется пульсацией переменного тока. Именно эта пульсация требует фильтрации.

Процент пульсаций по сравнению с выходным напряжением должен быть небольшим. Процент пульсации можно найти по формуле:

\ [Percentage \ text {} Ripple = \ frac {{{E} _ {rms}} \ text {} of \ text {} Ripple \ text {} Voltage} { {{E} _ {avg}} \ text {} of \ text {} Total \ text {} Output \ text {} Voltage} \ times 100% \]

Рисунок 16. Среднее значение на выходе двухполупериодного выпрямителя.

Конденсаторные фильтры

Конденсатор, подключенный к выходу выпрямителя, обеспечивает некоторую фильтрацию, Рисунок 17 . Конденсатор способен накапливать электроны.

Когда диод или выпрямитель проводит, конденсатор быстро заряжается до напряжения, близкого к пиковому напряжению волны. Он ограничен только сопротивлением выпрямителя и реактивным сопротивлением обмоток трансформатора.

Между пульсациями в волне падает напряжение на выпрямителе.Затем конденсатор разряжается через сопротивление нагрузки.

Конденсатор, по сути, является камерой хранения электронов. Он хранит электроны при пиковом напряжении, а затем подает электроны на нагрузку, когда выход выпрямителя низкий. См. Рисунок 18 .

Рисунок 17. Фильтрующее действие конденсатора.

Рис. 18. Вход и выход конденсаторного фильтра, показывающий изменение формы сигнала.

Конденсаторы, используемые для этой цели, относятся к электролитическим типам , потому что большие емкости необходимы в ограниченном пространстве.Общие значения для конденсаторов колеблются от 4 до 2000 мкФ. Рабочие напряжения конденсаторов должны превышать пиковое напряжение выпрямителя.

Фильтры LC

Фильтрующее действие можно улучшить, добавив дроссель последовательно с нагрузкой. Эта схема LC-фильтра представлена ​​на рис. 19 . Дроссель фильтра состоит из множества витков проволоки, намотанной на многослойном железном сердечнике.

Рисунок 19. Дальнейшая фильтрация производится дросселем последовательно с нагрузкой.

Напомним, что индуктивность была тем свойством схемы, которая сопротивлялась изменению тока. Повышение тока вызывало противо-ЭДС, препятствующую повышению. Уменьшение тока вызывало противоэдс, препятствующее уменьшению. В результате дроссель постоянно препятствует изменению тока. Тем не менее, он предлагает очень небольшую оппозицию постоянному току.

Дроссели, используемые в радиоприемниках, имеют номинал от 8 до 30 генри. Номинальный ток составляет от 50 до 200 миллиампер.

Дроссели большего размера могут использоваться в передатчиках и других электронных устройствах.Действие фильтрации в результате заслонки фильтра показано на Рис. 20 .

Рис. 20. Осциллограммы показывают фильтрующее действие конденсатора и дросселя вместе.

Второй конденсатор можно использовать в секции фильтра после дросселя, чтобы обеспечить большее действие фильтра. См. Рисунок 21 . Действие этого конденсатора аналогично работе первого конденсатора. Конфигурация схемы обозначается греческой буквой π. Фильтр называется фильтром сечением пи (π) .

Рисунок 21. Секционный фильтр Pi (π).

Когда первым фильтрующим компонентом является конденсатор, схема называется конденсаторным входным фильтром .