Электрическая схема блока питания: ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СХЕМА БЛОКА ПИТАНИЯ

Содержание

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 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 .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.