Стабилизация напряжения в импульсном блоке питания: СТАБИЛИЗАЦИЯ ВЫХОДНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ ИМПУЛЬСНЫХ БЛОКОВ ПИТАНИЯ

Регулировка выходного напряжения в импульсном блоке питания

Часто причины отказов импульсных источником напряжения кроется в некачественном сетевом напряжении. Понижение и повышение напряжения сети, скачки напряжения, отключение сети, негативно сказываются на надежности электронных компонентов схем питания. Особенно болезненно переносят такие скачки и отключения сети — это силовые диоды, мощные транзисторы, ШИМ контроллеры, конденсаторы. Хорошо, когда у вас преобразователь напряжения выполнен без заливки компаундом. Ремонт таких импульсных блоков питания можно сделать своими руками.

Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Содержание:

• Схема мощного импульсного блока питания
• Как устроен блок питания, часть 5
• Низкое напряжение на выходе импульсного блока питания. Ремонт источников питания телевизоров
• Как работает простой и мощный импульсный блок питания
• Импульсные блоки питания – устройство и ремонт
• Как сделать импульсный блок питания своими руками – 3 лучшие схемы
• Схема импульсного блока питания на 10 а и регулировкой напряжения
• Ремонт импульсных блоков питания своими руками
• Принцип работы импульсного источника питания с ШИМ
• Всё об импульсном блоке питания

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: 🔴 Как сделать из обычного блока питания регулируемый.

Схема мощного импульсного блока питания

Похожие статьи:. Схема стабилизации выходных напряжений в рассматриваемом классе ИБП представляет собой замкнутую петлю автоматического регулирования рис. В процессе работы усилитель сигнала рассогласования 8. Усиленный сигнал рассогласования поступает на широтно-импульсный модулятор 8. Питание силового каскада производится по бестрансформаторной схеме. Переменное напряжение питающей сети выпрямляется сетевым выпрямителем 1 и подается на силовой каскад, где сглаживается конденсаторами емкостной стойки.

Часть выходного напряжения стабилизатора сравнивается с постоянным опорным напряжением и затем осуществляется усиление полученной разности сигнала рассогласования с введением соответствующей компенсации. Широтно-импульсный модулятор 8. В рассматриваемом классе ИБП схема модулятора осуществляет сравнение сигнала, поступающего с выхода усилителя сигнала рассогласования с напряжением пилообразной формы, которое получается от специального генератора 8. Рисунок Контур регулирования типового импульсного блока питания на основе управляющей микросхемы TL Основными передаточными функциями ИБП являются функция вход-выход, характеризующая способность схемы подавлять входные шумы и пульсации и не пропускать их на выход, и функция управление-выход, характеризующая степень изменения выходных напряжений при различных коэффициентах заполнения импульсов.

В системе с замкнутой обратной связью коэффициент заполнения импульсов определяется усиленным и компенсированным сигналом рассогласования. Поясним это подробнее. Допустим, некоторое возмущающее воздействие например, увеличение токопотребления в нагрузке первоначально вызвало отклонение выходного напряжения на некоторую величину в сторону уменьшения. Поэтому между опорным напряжением и сигналом обратной связи изменяется величина рассогласования. Благодаря этому увеличивается ширина выходных импульсов модулирующей схемы Поэтому выходное напряжение увеличивается, но не достигает прежнего значения, а устанавливается на уровне чуть меньшем, чем до воздействия возмущения, и сохраняется на этом новом уровне до тех пор, пока повышенное токопотребление в нагрузке не прекратится.

Вновь установившийся уровень выходного напряжения обеспечивает ту величину сигнала рассогласования, которая, будучи усиленной усилителем ошибки 8. Другими словами, система переходит в новое состояние динамического равновесия, но при большем, чем ранее, сигнале рассогласования и другой большей ширине управляющих импульсов.

Совершенно очевидно, что чем больше коэффициент усиления усилителя ошибки, тем меньше изменение выходного напряжения, которое обусловит необходимую для поддержания этого напряжения ширину управляющих импульсов.

Поэтому, казалось бы, коэффициент усиления усилителя 8. Однако величина усиления ограничивается условием устойчивой работы всей петли регулирования в целом. Значение коэффициента усиления по петле обратной связи равно произведению коэффициентов усиления типовых звеньев, входящих в контур обратной связи, а его фазовый сдвиг равен сумме фазовых сдвигов типовых звеньев.

Поэтому коэффициент усиления по петле обратной связи и его фаза определяют стабильность работы системы и возможность возникновения в ней генерации.

При этом конфигурация цепочки Zk обеспечивает необходимую зависимость глубины этой ООС от частоты усиливаемого сигнала. Проще говоря, Zk — это цепь, при помощи которой вводится отрицательная частотно-зависимая обратная связь. Поясним подробнее физический смысл включения этой очень важной цепочки.

Как известно из теории, для возникновения генерации в замкнутой системе необходимо, чтобы выполнялись два условия.

Первое из этих условий называется балансом фаз и заключается в том, чтобы суммарный фазовый сдвиг, вносимый всеми звеньями замкнутой системы на данной частоте, был бы равен градусов. Тогда обратная связь превращается в положительную и появляется возможность для самовозбуждения системы. Второе условие, называемое балансом амплитуд, заключается в том, чтобы коэффициент петлевого усиления на данной частоте был бы больше 1.

При выполнении обоих этих условий одновременно в замкнутой петле регулирования возникает генерация. Применительно к контуру регулирования выходных напряжений ИБП это будет выглядеть примерно таким же образом.

Фазовый сдвиг, вносимый каждым из элементов петли регулирования, не является постоянным, а зависит от частоты. Поэтому обязательно имеется некоторая час тота, на которой суммарный фазовый сдвиг петли регулирования становится равным градусов.

Именно на этой частоте и возможно возникновение генерации. Эта возможность реализуется, если коэффициент петлевого усиления, который, как было отмечено, определяется произведением коэффициентов усиления всех звеньев петли, будет иметь величину, превышающую 1 на указанной частоте.

Из сказанного ясно, что для того, чтобы избежать возникновения такой паразитной генерации, имеется только один путь. Поскольку петлевое усиление определяется в основном усилителем ошибки 8. Функцию такого изменения АЧХ усилителя 8. Несмотря на то, что цепь компенсации Zk является очень малой частью полной схемы ИБП, именно она является «ключом» для устойчивой работы системы. Поясним все вышесказанное применительно к рассматриваемому классу ИБП на основе управляющей микросхемы TL Стабилизация выходных напряжений осуществляется методом широтно-импульсной модуляции.

Рассмотрим динамику процесса стабилизации. Тогда уменьшится уровень сигнала обратной связи на неинвертирующем входе усилителя ошибки DA3. Следовательно, выходное напряжение усилителя уменьшится. Поэтому увеличится ширина выходных импульсов микросхемы на выводах 8 и Значит увеличится время открытого состояния за период силовых ключевых транзисторов инвертора.

Следовательно, большую, чем ранее, часть периода через первичную обмотку силового импульсного трансформатора будет протекать нарастающий ток.

Следовательно, большую, чем ранее, часть периода в сердечнике трансформатора будет существовать нарастающий магнитный поток, а значит, дольше, чем ранее, на вторичных обмотках этого трансформатора будут действовать наведенные этим потоком ЭДС Другими словами, импульсы ЭДС на вторичной стороне силового трансформатора станут шире при неизменном периоде следования.

Стабилизация выходных напряжений остальных каналов может осуществляться по-разному в разных схемах. Традиционным схемотехническим решением является применение метода групповой стабилизации. Для этого в схему блока включается специальный элемент межканальной связи, в качестве которого обычно используется многообмоточный дроссель.

Дроссель групповой стабилизации обычно представляет собой четыре обмотки по одной обмотке в каждом выходном канале БП , намотанные на одном кольцевом ферритовом сердечнике и включенные синфазно. Особенностью работы ИБП в персональном компьютере является то, что потребляемый от ИБП ток зависит от выполняемой в данный момент операции, то есть скачкообразно изменяется.

Изменение магнитного потока, в свою очередь, наводит во всех остальных обмотках дросселя ЭДС, полярность которых благодаря синфазной намотке обмоток дросселя во всех каналах оказывается включенной встречно по отношению к выходным напряжениям выпрямителей. Поэтому выходные напряжения всех каналов ИБП увеличиваются, возвращаясь к номинальному значению. При изменении токовой нагрузки в других каналах схема работает аналогично. Существуют варианты импульсных блоков питания с неполной групповой стабилизацией, как например LPSХТ.

Стабилизация напряжения -5В производится другим способом — с помощью линейного интегрального стабилизатора типа рис. Дроссель связи в этом случае выполнен трехобмоточным. Механизм использования дросселя групповой стабилизации применяется в подавляющем большинстве случаев, однако изредка встречаются ИБП, в которых этот механизм не используется. И, наконец, встречаются варианты ИБП, в которых напряжение -5В получается из В с помощью интегрального стабилизатора, а само напряжение В вообще не стабилизируется.

В схемах последних двух типов многообмоточный дроссель межканальной связи отсутствует. Схемы стабилизации могут различаться, кроме того, способом подачи сигнала обратной связи и опорного напряжения на входы усилителя ошибки DA3. При этом в этих цепях могут быть установлены регулировки, позволяющие изменять уровни выходных напряжений ИБП при его настройке. Поскольку усилитель ошибки по напряжению DA3 является дифференциальным усилителем, то есть усиливает разность подаваемых на его входы 1 и 2 сигналов, то регулировка может стоять в цепи как одного, так и другого входа.

При этом неинвертирующий вход DA3 вывод 1 микросхемы всегда используется для подачи сигнала обратной связи, а инвертирующий вход вывод 2 микросхемы — для подачи опорного напряжения. Это объясняется тем, что для нормальной работы петли регулирования выходное напряжение усилителя ошибки DA3 должно изменяться в фазе с сигналом обратной связи. Первый из этих случаев иллюстрируется рис. Однако наиболее распространенным является случай, когда регулировка, позволяющая воздействовать на выходные напряжения блока, отсутствует.

Ранее было отмечено, что значение нестабильности выходного напряжения при воздействии любых дестабилизирующих факторов изменение тока нагрузки, напряжения питающей сети и температуры окружающей среды можно было бы уменьшить, увеличивая коэффициент усиления цепи обратной связи коэффициент усиления усилителя DA3.

Однако максимальное значение коэффициента усиления DA3 ограничивается условием обеспечения устойчивости. Поскольку как ИБП, так и нагрузка содержат реактивные элементы индуктивность или емкость , накапливающие энергию, то в переходных режимах происходит перераспределение энергии между этими элементами.

Это обстоятельство может привести к тому, что при определенных параметрах элементов переходный процесс установления выходных напряжений ИБП примет характер незатухающие колебаний, или же величина перерегулирования в переходном режиме будет достигать недопустимых значений. Переходные процессы колебательный и апериодический выходного напряжения ИБП при скачкообразном изменении тока нагрузки а и входного напряжения б.

На рис. ИБП работает устойчиво, если выходное напряжение вновь принимает установившееся значение после прекращения действия возмущения, выведшего его из первоначального состояния рис. Переходные процессы выходного напряжения ИБП в устойчивой а и неустойчивой б системах. Если это условие не соблюдается, то система является неустойчивой рис. Обеспечение устойчивости импульсного блока питания является необходимым условием его нормального функционирования. Переходный процесс в зависимости от параметров ИБП носит колебательный или апериодический характер, при этом выходное напряжение ИБП имеет определенное значение перерегулирования и время переходного процесса.

Из-за инерционности петли регулирования номинальное значение выходного напряжения устанавливается с определенным запаздыванием. При этом схема управления по инерции некоторое время еще будет продолжать свое воздействие в том же направлении. В результате этого имеет место перерегулирование, то есть отклонение выходного напряжения от его номинального значения в направлении, противоположном первоначальному отклонению.

Схема управления вновь изменяет выходное напряжение в противоположную сторону и т. Для того чтобы обеспечить устойчивость петли регулирования выходных напряжений ИБП при минимальной длительности переходного процесса, амплитудно-частотная характеристика усилителя ошибки DA3 подвергается коррекции. Это делается с помощью RC-цепочек, включаемых как цепи отрицательной обратной связи, охватывающей усилитель DA3.

Примеры таких корректирующих цепочек показаны на рис. Примеры конфигурвции корректирующих RC-цепочек для усилителя ошибки по напряжению DA3. Для уменьшения уровня помехообразования на вторичной стороне импульсного блока питания устанавливаются апериодические RC-цепочки.

Остановимся подробнее на принципе их действия. Переходный процесс тока через диоды выпрямителя в моменты коммутации происходит в виде ударного возбуждения рис. Временные диаграммы напряжения на диоде восстановления обратного сопротивления:а — без RC-цепочки; б — при наличии RC-цепочки.

Этот процесс создает электромагнитные помехи с частотой десятки мегагерц. Через межобмоточные емкости трансформатора и межвитковые емкости дросселя сглаживающего фильтра эти помехи проникают в первичную сеть и на выход ИБП. Для уменьшения этих помех необходимо изменить характер переходного процесса в области обратного тока диодов выпрямителя так, чтобы он имел апериодический характер. Преимущество апериодического переходного процесса перед колебательным заключается в снижении амплитуды первоначального выброса за счет заряда конденсатора RC-цепочки, а также в более быстром его затухании за счет резистора этой цепочки, который снижает добротность паразитного колебательного контура.

Как устроен блок питания, часть 5

Добро пожаловать, Гость. Логин: Пароль: Запомнить меня. Забыли пароль? Забыли логин? Уменьшить выходное напряжение импульсного блока питания.

Заголовок сообщения: Регулировка импульсного БП Подскажите пожалуйста, возможно-ли регулировать выходное напряжение импульсного напряжения подаваемого на ключи, тобишь напряжение питания.

Низкое напряжение на выходе импульсного блока питания. Ремонт источников питания телевизоров

Блог new. Технические обзоры. Опубликовано: , Эту страницу нашли, когда искали : как устроен блок питания светодиодов , переделка ип блока питания на другое напряжение , зачем в блоке питания несколько дросселей на входе , плохая стабилизация напряжения импульсного блока питания обратнохода на тл , виду, что устройство, всё, включая низкую часть, по сути, будет под напряжением. Версия для печати. Как устроен блок питания, часть 4. В сегодняшней части речь пойдет о следующем после инвертора узле — силовом трансформаторе. Из чего состоит импульсный блок питания часть 3. В прошлый раз я рассказал о входной части импульсного блока питания, диодном мосте и конденсаторах Из чего состоит импульсный блок питания часть 2.

Как работает простой и мощный импульсный блок питания

Во- первых: не следует забывать о том, что ИБП непосредственно связан с сетевым напряжением V, поэтому необходимо быть предельно осторожным и соблюдать все правила техники безопасности! Во- вторых: от источника питания зависит работоспособность остальных узлов аппарата и в случае его неправильной работы к примеру ухода в разнос может привести к их выводу из строя, поэтому ремонт ИБП целесообразно производить отключив его от основных потребителей, используя эквивалентную нагрузку к примеру лампу накаливания. Представлена типичная схема блока питания современного ТВ. Неисправности, проявляющиеся в занижении или завышении вторичных напряжений, причем, если первая из них связана, как правило, с короткими замыканиями в цепи нагрузки одного или нескольких вторичных напряжений, то вторая является следствием обрыва в цепи обратной связи.

Пятница,

Импульсные блоки питания – устройство и ремонт

Необходимо получить вольт от зарядного устройства ATADM10 телефона самсунг в стандарте на выходе 5 вольт. К сожалению схему в интернете не нашел. Что необходимо сделать? Ну как получилось? Или уменьши R13 или увеличь R15 Но обычно в такиг оригинальных адапторах не получается поднять напряжение в 2 раза но на пару вольт должно получиться.

Как сделать импульсный блок питания своими руками – 3 лучшие схемы

Импульсный блок питания служит для преобразования входного напряжения до величины, необходимой внутренним элементам устройства. Иное название импульсных источников, получившее широкое распространение, — инверторы. Инвертор — это вторичный источник питания, который использует двойное преобразование входного переменного напряжения. Величина выходных параметров регулируется путем изменения длительности ширины импульсов и, в некоторых случаях, частоты их следования. Такой вид модуляции называется широтно-импульсным. В основе работы инвертора лежит выпрямление первичного напряжения и дальнейшее его преобразование в последовательность импульсов высокой частоты.

Заголовок сообщения: Регулировка импульсного БП Подскажите пожалуйста, возможно-ли регулировать выходное напряжение импульсного напряжения подаваемого на ключи, тобишь напряжение питания.

Схема импульсного блока питания на 10 а и регулировкой напряжения

В радиолюбительской практике многие самодельные конструкции остаются на полках без внимания по той причине, что не имеют блока питания. Одна из самых повторяемых конструкций — усилитель мощности низкой частоты, которому тоже нужен источник питания. Сетевые трансформаторы для запитки мощных усилителей стоят немало денег, да и размеры и вес иногда некстати. По этому в последнее время широкое применение нашли импульсные блоки питания.

Ремонт импульсных блоков питания своими руками

В радиолюбительской практике многие самодельные конструкции остаются на полках без внимания по той причине, что не имеют блока питания. Одна из самых повторяемых конструкций — усилитель мощности низкой частоты, которому тоже нужен источник питания. Сетевые трансформаторы для запитки мощных усилителей стоят немало денег, да и размеры и вес иногда некстати. По этому в последнее время широкое применение нашли импульсные блоки питания.

Импульсные источники питания, в отличие от обычных, с силовым понижающим трансформатором, при одинаковой выходной мощности, отличаются меньшими габаритами, меньшим весом и, не всегда, но, как правило, более высоким КПД. Блоки питания с регулируемым выходным напряжением обычно изготавливают с применением силового понижающего трансформатора, работающего на частоте сети переменного тока 50 Гц и линейного или импульсного стабилизатора выходного напряжения постоянного тока.

Принцип работы импульсного источника питания с ШИМ

В большинстве современных электронных устройств практически не используются аналоговые трансформаторные блоки питания, им на смену пришли импульсные преобразователи напряжения. Чтобы понять, почему так произошло, необходимо рассмотреть конструктивные особенности, а также сильные и слабы стороны этих устройств. Из нескольких способов преобразования напряжения для питания электронных компонентов, можно выделить два, получивших наибольшее распространение:. Рассмотрим упрощенную структурную схему данного устройства. Как видно из рисунка, на входе установлен понижающий трансформатор, с его помощью производится преобразование амплитуды питающего напряжения, например из В получаем 15 В. Следующий блок — выпрямитель, его задача преобразовать синусоидальный ток в импульсный гармоника показана над условным изображением. Для этой цели используются выпрямительные полупроводниковые элементы диоды , подключенные по мостовой схеме.

Всё об импульсном блоке питания

Выбор лабораторного блока питания — задача с которой рано или поздно сталкивается практически каждый электронщик и задача это не простая. Для облегчения выбора лабораторного блока питания в данной статье описываются преимущества и недостатки основных типов лабораторных блоков питания и их параметров. Предполагается, что лабораторный блок питания имеет режимы стабилизации напряжения и тока, иначе такой блок питания пожалуй не является лабораторным. Для начала определимся с понятиями, под импульсными будут иметься лабораторные блоки питания у которых регулировка выходного напряжения и тока обеспечивается посредством широтно-импульсной модуляции ШИМ у линейных — посредством линейного регулирующего элемента, как правило биполярного транзистора.

Стабилизированные источники питания

Чувствительность выходного напряжения источника питания к измене­нию тока нагрузки можно уменьшить, используя стабилизацию (автома­тическое регулирование) напряжения. Этот метод позволяет поддержи­вать выходное напряжение источника питания на постоянном уровне при изменении тока нагрузки. Существуют два способа стабилизации: парал­лельная стабилизация и последовательная стабилизация.

Параллельные стабилизаторы

Блок-схема параллельного стабилизатора (или, более точно, стабилизато­ра с параллельным включением регулирующего элемента) представлена на рис. 29.13. На рис. 29.14 приведена схема источника питания с па­раллельной стабилизацией, где в качестве регулирующего элемента ис­пользуется стабилитрон. Схема рассчитывается так, чтобы стабилитрон работал на участке пробоя. При этом падение напряжения на нем практи­чески не изменяется даже при очень больших изменениях тока, поэтому неизменным остается и выходное напряжение источника питания.

Параллельная стабилизация основана на принципе разделения тока, в соответствии с которым сумма тока нагрузки I_Lи тока стабилитрона I_Z поддерживается постоянной. Если, например, ток нагрузки возрастает на 2 мА, то на те же 2 мА уменьшается ток регулирующего элемента, и наоборот.

Через гасящий резистор R₁, включенный последовательно с нагруз­кой, протекает полный ток, и падение напряжения V₁ на этом резисторе разности между нестабилизированным напряжением выпрямителя V_AB и напряжением пробоя стабилитрона V_Z:

V₁= V_AB– V_Z

Рис. 29.13. Блок-схема параллельного стабилизатора напряжения.

 

Рис. 29.14. Источник питания с параллельной стабилизацией.

При указанных на рис. 29.13 параметрах стабилизатора напряжение на нагрузке                      V_L= V_L = 9 В.

V₁ = V_AB – V_Z = 30 – 9 = 21 В.

 21 В

Общий ток I_T= ———— = 21 мА.

                              1 к0м

Напряжение на нагрузке              9 В

Ток нагрузки I_L= ———————————— = ———— = 7,5 мА.

Сопротивление нагрузки          1, 2 к0м

Ток стабилитрона I_Z = I_T— I_L= 21 — 7, 5 = 13, 5 мА.

Если ток нагрузки уменьшить теперь на 2,5 мА (до 5 мА), то ток стаби­литрона возрастет на 2,5 мА и станет равным 13,5+2,5 = 16 мА.

На холостом ходу, когда I_L= 0, весь полный ток I_Tбудет протекать через стабилитрон:     I_Z = I_T.Таким образом, независимо от того, есть нагрузка или она отключена, источник питания постоянно потребляет максимальный ток I_T.Это один из недостатков параллельного стабили­затора.

На рис. 29.15 показана типичная нагрузочная характеристика источ­ника питания с параллельной стабилизацией, схема которого представле­на на рис. 29.14. Напряжение на нагрузке начинает быстро падать, когда ток нагрузки превысит номинальное значение (близкое к 21 мА). При этих значениях тока нагрузки почти весь общий ток I_Tответвляется в нагрузку. Ток стабилитрона становится слишком мал и не может удержать стабилитрон в области пробоя, в результате происходит резкое падение сходного напряжения стабилизатора. Для обеспечения эффективной стабилизации значение нестабилизированного напряжения обычно выбирается таким, чтобы оно приблизительно втрое превышало напряжение стабилизации стабилитрона.

 

Рис. 29.15. Нагрузочная характеристика

стабилизированного источ­ника питания.

Рис. 29.16.  Блок-схема последо­вательного

стабилизатора напряже­ния.

Лучшими параметрами и более высокой эффективностью характеризу­ются последовательные стабилизаторы (или, более точно, стабилизаторы с последовательным включением регулирующего элемента), в которых применяется транзистор или тиристор, включаемый последовательно с нагрузкой. Простая блок-схема последовательного стабилизатора пред­ставлена на рис. 29.16. Стабилизатор состоит из «последовательного» ре­гулирующего элемента и стабилизирующего нагрузочного резистора, обес­печивающего некоторый минимальный нагрузочный ток.

Последовательный транзисторный стабилизатор

Базовая схема последовательного стабилизатора с использованием тран­зистора показана на рис. 29.17. Выходное напряжение снимается с эмиттера транзистора T₁, и, как хорошо видно из рис. 29.18, где та же схема изображена по-иному, этот транзистор включен по схеме эмиттерного повторителя. Стабилитрон поддерживает на постоянном уровне потенциал базы. Поскольку при прямом смещении потенциал эмиттера отслеживает потенциал базы, оставаясь всегда ниже последнего на 0,6 В (для кремниевого транзистора), то выходное напряжение стабилизатора так­же сохраняет свой постоянный уровень.

Эмиттерный повторитель работает как усилитель тока и обеспечива­ет работу источника питания на нагрузку, потребляющую большой ток. Стабилитрон является регулирующим элементом и источником опорного напряжения и потребляет меньший ток по сравнению со стабилитроном, работающим в параллельном стабилизаторе. Для эффективной стабили­зации ток через стабилитрон должен быть приблизительно в 5 раз больше базового тока транзистора.

Рассмотренный выше простой последовательный стабилизатор имеет Два главных недостатка.

 

Рис. 29.17. Источник питания с последовательной стабилизацией напряжения.

 

 

Рис. 29.18. Нарисованная по-другому схема рис. 29.17. Здесь явно видно, что транзистор T₁ включен по схеме эмиттерного повторителя.

1. При больших токах нагрузки необходимо использовать мощные стаби­литроны и транзисторы с большим коэффициентом усиления тока.

2. Стабильность выходного напряжения такого стабилизатора недоста­точна для некоторых применений.

Первый недостаток можно преодолеть, если увеличить коэффициент усиления тока с помощью дополнительного транзистора T₂, образующего второй каскад эмиттерного повторителя (рис. 29.19). При этом ток нагрузки может быть очень велик (амперы), тогда как ток стабилитрона по-прежнему остается очень малым. Стабильность выходного напряжения можно улучшить, если усилить изменение напряжения еще до сравнения его с опорным напряжением стабилитрона, как показано на рис. 29.20. Здесь T₁ — обычный последовательный транзистор, а транзистор T₂ работает как усилитель изменения напряжения. Стабилитрон выполняет только функцию источника опорного напряжения и, следовательно, может быть маломощным.

Транзистор T₂ сравнивает выходное напряжение с опорным напряжением стабилитрона. Любое изменение выходного напряжения усиливается и подается на базу транзистора T₁, который поддерживает выходное напряжение на постоянном уровне.

 

Рис. 29.19. Последовательный стабилизатор с двухкаскадным эмиттерным по­вторителем (приведены два варианта изображения одной и той же схемы).

 

Рис. 29.20. Последовательный стабилизатор с усилителем изменения напряже­ния, который обеспечивает улучшение стабильности выходного напряжения.

Предположим, например, что некоторое внешнее возмущение вызвало увеличение выходного напряжения V_вых. Тогда потенциал базы транзистора T₂ возрастет относительно потенциала эмиттера, который зафиксирован опорным напряжением стабилитрона. и ток через этот транзистор увеличится, а напряжение на его коллекторе уменьшится. В результате уменьшится разность потенциалов между базой и эмиттером транзистора T₁ и, как следствие, уменьшится ток через транзистор T₁ и напряжение на нагрузке V_вых. Таким образом, компенсируется изменение V_вых. Различными модификациями базовой схемы последовательного стабилизатора можно добиться улучшения его параметров.

 

Цепь защиты от перегрузки

Одна из проблем, с которой приходится сталкиваться при использовании последовательного стабилизатора, обеспечение защиты последователь­ного регулирующего транзистора от перегрузки. Резкое возрастание тока через этот транзистор при перегрузке или коротком замыкании в цепи на­грузки может привести к необратимому повреждению транзистора. Один из возможных способов защиты от перегрузки представлен на рис. 29.21. Здесь T2 — транзистор защиты or перегрузки. Ток нагрузки IL про­текает через измерительный резистор R1 и создает на нем падение напряжения, обеспечивающее прямое смещение эмиттерного перехода этого транзистора. Когда ток нагрузки находится в пределах нормы, падение напряжения на R1 мало и транзистор T2 закрыт. При увеличении то­ка нагрузки выше допустимого уровня падение напряжения на резисторе R1 возрастает и открывает транзистор T2, он начинает проводить ток. В проводящем состоянии транзистор T2 «отбирает» часть тока у транзисто­раT1, обеспечивая его защиту. В схему защиты можно также включить устройство автоматического отключения источника питания от сети, если ток нагрузки превышает допустимый уровень.

 

Рис. 29.21. Последовательный стабилизатор с цепью защиты

от перегрузки на транзисторе T₂.

Инверторы

Инверторы преобразуют входное напряжение постоянного тока в выход­ной синусоидальный сигнал. Они часто содержат схемы стабилизации выходного напряжения. Инверторы применяются главным образом в ка­честве резервных генераторов при аварийных сбоях питания.

Инверторы, вырабатывающие гармоническое напряжение, могут быть реализованы как генераторы класса А или В. Однако линейный режим работы таких генераторов связан с высокими потерями, поэтому обычно используются переключающие элементы, вырабатывающие прямоуголь­ный периодический сигнал, который затем фильтруется для получения на выходе гармонического напряжения (рис. 29.22).

 

Рис. 29.22.

Конверторы

Конверторы преобразуют постоянное напряжение одной величины в по­стоянное напряжение другой величины. Конвертор состоит из инвертора, за которым следует выпрямитель. На рис. 29.23 показана простая схе­ма конвертора на основе блокинг-генератора. Выходной сигнал блокинг-генератора представляет собой последовательность прямоугольных им­пульсов с периодом, определяемым постоянной времени R₁C₁. К вто­ричной обмотке трансформатора подключен диод D₁ для выпрямления импульсного сигнала. Усовершенствованная схема конвертора показана на рис. 29.24. Два блокинг-генератора на транзисторах T₁ и T₂ по очереди передают ток в трансформатор.

Импульсные источники питания

Более эффективными являются импульсные источники питания. В источниках этого типа последовательный регулирующий элемент (однооперационный триодный тиристор или транзистор) работает в режиме переключения. Он открывается или закрывается под управлением прямоугольных импульсов, обеспечивающих подстройку и стабилизацию выходного напряжения.

Рис. 29.23.

Рис. 29.24.

Импульсный источник питания по существу ничем не отличается от конвертора. Он преобразует нестабилизированное входное напряжение постоянного тока в пульсирующее напряжение и затем в стабилизированное постоянное напряжение (рис. 29.25). Частота переключения регулирующего элемента определяет частоту пульсаций на выходе, которые в значительной степени сглаживаются фильтром нижних частот.

 

Рис. 29.25.

Как видно из рис. 29.25, переменное сетевое напряжение сначала поступает на выпрямитель. После выпрямителя полученное нестабилизированное напряжение постоянного тока подается на анод переключающего элемента. Этот элемент, который может быть транзистором или тиристором, открывается и закрывается в определенные моменты времени под действием импульсов, поступающих от блока управления. Через открытый переключающий элемент заряжается накопительный конденсатор Заряд, запасаемый конденсатором (и, следовательно, выходное напряжение источника питания), определяется временем проводящего состояния этого элемента. Стабилизация выходного напряжения осуществляется путем изменения соотношения длительностей открытого или закрытого состояния переключающего элемента (т. е. изменения коэффициентазаполнения последовательности управляющих импульсов) в зависимости от величины выходного напряжения, регистрируемой специальным датчиком. Уменьшение выходного напряжения относительно установленного уровня компенсируется подачей более широких управляющих импульсов удерживающих переключающий элемент в открытом состоянии в течение более длительных промежутков времени, и наоборот.

 В этом видео рассказывается о стабилизированном блоке питания:

Добавить комментарий

3–30 В/2,5 А Стабилизированный источник питания

Авторские права на эту схему принадлежат smart kit electronics . На этой странице мы будем использовать эту схему для обсуждения улучшений и внесем некоторые изменения на основе исходной схемы.

Общее описание

Это очень полезный проект для всех, кто работает с электроникой. Это универсальный блок питания, который решит большинство проблем с питанием, возникающих в повседневной работе любой электронной мастерской. Он охватывает широкий диапазон напряжений, плавно регулируемых от 30 В до 3 В. Максимальный выходной ток составляет 2,5 А, что более чем достаточно для большинства приложений. Схема полностью стабилизирована даже на крайних значениях выходного диапазона и полностью защищена от коротких замыканий и перегрузок.

Технические характеристики – Характеристики:

• Входное напряжение: 24 В переменного тока / 3 А
• Выходной ток: 2,5 А
• Выходное напряжение: 3–30 В постоянного тока

Как это работает

Источник питания использует хорошо известную и довольно популярную ИС СТАБИЛИЗАТОРА НАПРЯЖЕНИЯ LM 723. ИС может быть настроена на выходное напряжение, которое непрерывно изменяется от 2 до 37 В постоянного тока, и имеет номинальный ток 150 мА. что, конечно, слишком мало для любого серьезного использования. Для увеличения пропускной способности схемы выход ИС используется для управления парой Дарлингтона, образованной двумя силовыми транзисторами BD 135 и 2N 3055. Использование транзисторов для увеличения максимального выходного тока ограничивает диапазон выходного напряжения несколько, и поэтому схема была разработана для работы от 3 до 30 В постоянного тока. Резистор R5, который вы видите включенным последовательно с выходом источника питания, используется для защиты схемы от перегрузки. Если через резистор R5 протекает слишком большой ток, напряжение на нем увеличивается, и любое напряжение выше 0,3 В приводит к отключению питания, что эффективно защищает его от перегрузок. Эта функция защиты встроена в LM 723, и падение напряжения на резисторе R5 определяется самой микросхемой между выводами 2 и 3. В то же время микросхема постоянно сравнивает выходное напряжение со своим внутренним опорным напряжением, и если разница превышает заданную разработчиком Стандарты s он исправляет это автоматически. Это обеспечивает большую стабильность при различных нагрузках. Потенциометр P1 используется для регулировки выходного напряжения на желаемом уровне. Если требуется полный диапазон от 3 до 30 В, следует использовать сетевой трансформатор со вторичной обмоткой, имеющей номинал не менее 24 В/3 А. Если максимальное выходное напряжение нежелательно, конечно, можно использовать трансформатор. с более низким выходным вторичным напряжением. (Однако после выпрямления напряжение на конденсаторе С2 должно на 4-5 вольт превышать максимальную мощность, ожидаемую от схемы.

Конструкция

Прежде всего, давайте рассмотрим некоторые основы создания электронных схем на печатной плате. Плата изготовлена ​​из тонкого изоляционного материала, покрытого тонким слоем проводящей меди, форма которой позволяет сформировать необходимые проводники между различными компонентами схемы. Использование правильно спроектированной печатной платы очень желательно, так как это значительно ускоряет сборку и снижает вероятность ошибок. Платы Smart Kit также поставляются с предварительно просверленными отверстиями и контурами компонентов и их идентификацией, напечатанными на стороне компонентов, чтобы упростить сборку. Для защиты платы при хранении от окисления и гарантии того, что она попадет к вам в идеальном состоянии, при производстве медь лужится и покрывается специальным лаком, предохраняющим ее от окисления и облегчающим пайку. Припаивание компонентов к плате — единственный способ собрать схему, и от того, как вы это сделаете, во многом зависит ваш успех или неудача. Эта работа не очень сложная, и если вы будете придерживаться нескольких правил, у вас не должно возникнуть проблем. Паяльник, который вы используете, должен быть легким, а его мощность не должна превышать 25 Вт. Наконечник должен быть в порядке и всегда должен содержаться в чистоте. Для этого очень удобны специально изготовленные губки, которые держат во влажном состоянии и время от времени можно протирать ими горячий наконечник, чтобы удалить все остатки, которые имеют свойство скапливаться на нем.
ЗАПРЕЩАЕТСЯ обрабатывать напильником или наждачной бумагой грязный или изношенный наконечник. Если наконечник невозможно очистить, замените его. На рынке представлено множество различных типов припоев, и вы должны выбрать качественный припой, который содержит необходимый флюс в своей сердцевине, чтобы каждый раз обеспечивать идеальное соединение.
НЕ ИСПОЛЬЗУЙТЕ флюс для пайки, кроме того, который уже включен в ваш припой. Слишком большой поток может вызвать множество проблем
и является одной из основных причин неисправности цепи. Если все-таки вам придется использовать дополнительный флюс, как это бывает при лужении медных проводов, то после окончания работы очень тщательно очистите его. Для правильной пайки компонента необходимо сделать следующее:
Очистите выводы компонентов небольшим кусочком наждачной бумаги.

Согните их на правильном расстоянии от корпуса компонента и вставьте компонент на место на плате. Иногда вы можете найти компонент с проводами большего сечения, чем обычно, которые слишком толсты, чтобы войти в отверстия ПК. доска. В этом случае используйте мини-дрель, чтобы немного увеличить диаметр отверстий. Не делайте отверстия слишком большими, так как впоследствии это затруднит пайку. Возьмите горячий утюг и поместите его кончик на вывод компонента, удерживая конец припоя в точке, где вывод выходит из платы. Наконечник утюга должен касаться грифеля чуть выше п.к. доска. Когда припой начнет плавиться и течь, подождите, пока он равномерно покроет область вокруг отверстия, а флюс закипит и выйдет из-под припоя. Вся операция не должна занимать более 5 секунд. Снимите утюг и дайте припою остыть естественным образом, не дуя на него и не перемещая компонент. Если все сделано правильно, то поверхность стыка должна иметь блестящий металлический блеск, а его края должны плавно заканчиваться на выводе компонента и дорожке платы. Если припой выглядит тусклым, потрескавшимся или имеет форму капли, значит, вы сделали сухое соединение, и вам следует удалить припой (с помощью насоса или фитиля для припоя) и переделать. Будьте осторожны, чтобы не перегреть гусеницы, так как их очень легко оторвать от доски и сломать. Когда вы припаиваете чувствительный компонент, рекомендуется удерживать вывод со стороны компонента с помощью пары плоскогубцев, чтобы отвести любое тепло, которое может повредить компонент. Убедитесь, что вы не используете больше припоя, чем необходимо, так как вы рискуете закоротить соседние дорожки на плате, особенно если они расположены очень близко друг к другу. После того, как вы закончили работу, отрежьте лишние выводы компонентов и тщательно очистите плату подходящим растворителем, чтобы удалить все остатки флюса, которые могут остаться на ней.

Начните собирать схему, разместив контакты на плате и припаяв их. Вы должны быть очень осторожны при пайке компонентов, которые будут пропускать большие токи, так как ваши соединения должны выдерживать максимальный ток, не нагреваясь. Припаяйте гнездо микросхемы на его место, стараясь не вставлять его неправильно, а затем установите резисторы на свои места на плате. Резистор R5 следует припаять так, чтобы его корпус был немного отделен от п.к. плату, чтобы воздух циркулировал вокруг компонента и охлаждал его. Продолжайте работу с конденсаторами. Будьте осторожны, чтобы не вставить электролит неправильной стороной. Полярность отмечена на конденсаторах и ПК. плата также имеет соответствующую маркировку. Вставьте выпрямительный мост на место. Мост предназначен для тяжелых условий эксплуатации и имеет провода, изготовленные из более толстого провода, чем обычно. Если у вас возникли трудности с вставкой их в п.к. доске можно увеличить отверстия мини дрелью. (Автоматическое производство печатных плат требует, чтобы все отверстия на плате были одинакового диаметра).

Однако не делайте отверстия слишком широкими, так как после этого вам будет гораздо труднее припаивать выводы. Припаяйте TR1 на место и установите TR2 на радиатор, следуя схеме и убедившись, что между радиатором и транзистором нет электрического соединения. Не забудьте про изоляторы и используйте теплопроводящую смесь между корпусом транзистора и радиатором. Используя провода большого сечения, подключите TR2 к плате и, наконец, с помощью плоского ленточного кабеля соедините потенциометр с остальной частью схемы. Вставьте РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ в гнездо, и ваш блок питания готов. Теперь проведите окончательную проверку своей работы, чтобы убедиться в отсутствии ошибок, которые впоследствии могут доставить массу неприятностей. Если все в порядке, то можно подключить вход схемы (на плате он обозначен «24 VAC») к вторичной обмотке трансформатора. Подсоедините вольтметр к контактам с маркировкой «OUT 3-30 V» и с помощью сетевого шнура подключите первичную обмотку трансформатора к удобной розетке. Если все сделано правильно, вольтметр должен показать показания, а поворот потенциометра должен изменить их.

Незначительные отклонения от указанного минимального и максимального напряжения являются нормальными, вызваны допусками компонентов и не должны вас беспокоить. Хотя схема работает с низким напряжением и вполне безопасно прикасаться к любой части во время ее работы, для подачи этого низкого напряжения необходим сетевой трансформатор, а первичная обмотка трансформатора подключена к сети, что делает ее очень опасной. Лучше всего использовать корпус для всего, чтобы сделать полноценный автономный блок питания для ваших экспериментов. Smart Kit также изготавливает подходящий корпус для этого источника питания с печатной передней панелью, готовыми отверстиями для выходных разъемов, переключателей, держателя предохранителя и панели инструментов.

Список запчастей

R1 = 560R 1/4W	С1 = 100 нФ
R2 = 1,2 К 1/4 Вт	С2 = 2200 мкФ 35-40 В
R3 = 3,9 К 1/4 Вт	С3 = 100 пФ
R4 = 15K 1/4 Вт	С4 = 100 мкФ/35 В
R5 = 0,15R 5W
D = B40 C3300/2200, мост выпрямителя на 3 А
P1 = потенциометр 10K	ТР1 = БД 135
ИС = LM723	ТР2 = 2N3055

ВНИМАНИЕ

Эта схема работает от сети и в некоторых ее частях присутствует напряжение 220 В переменного тока. Напряжение выше 50 В ОПАСНО и даже может быть СМЕРТЕЛЬНЫМ. Во избежание несчастных случаев, которые могут привести к летальному исходу для вас или членов вашей семьи, соблюдайте следующие правила

:

• НЕ работайте, если вы устали или спешите, дважды проверьте все перед подключением схемы к сети. и будьте готовы отключить его, если что-то выглядит не так.
• НЕ ПРИКАСАЙТЕСЬ к какой-либо части схемы, когда она находится под напряжением.
• НЕ оставляйте провода питания открытыми. Все провода питания должны быть хорошо изолированы. — ЗАПРЕЩАЕТСЯ заменять предохранители на другие с более высоким номиналом или заменять их проволокой или алюминиевой фольгой.
• НЕ работайте мокрыми руками. -Если вы носите цепочку, ожерелье или что-либо, что может висеть и касаться открытой части цепи, БУДЬТЕ ОСТОРОЖНЫ. ВСЕГДА ИСПОЛЬЗУЙТЕ правильный шнур питания с правильной вилкой и правильно заземлите цепь. Если корпус вашего проекта сделан из металла, убедитесь, что он правильно заземлен. Если возможно, используйте сетевой трансформатор с коэффициентом 1:1, чтобы изолировать вашу цепь от сети. При проверке схемы, работающей от сети, наденьте обувь с резиновой подошвой, встаньте на сухой непроводящий пол и держите одну руку в кармане или за спиной. Если вы примете все вышеперечисленные меры предосторожности, вы сведете риски к минимуму и тем самым защитите себя и окружающих. Тщательно сконструированное и хорошо изолированное устройство не представляет опасности для пользователя. ОСТОРОЖНО: ЭЛЕКТРИЧЕСТВО МОЖЕТ УБИТЬ, ЕСЛИ ВЫ НЕ ОСТОРОЖНЫ.

Вот несколько фотографий этого блока питания, собранного и установленного в коробку.

Линейные и импульсные блоки питания

Линейные блоки питания рассчитаны на низкий уровень шума и часто считаются тихими из-за отсутствия высокочастотного переключения. Они используются везде, где требуется отличное регулирование и/или низкий уровень пульсаций, а также низкий уровень электромагнитного излучения и отличные переходные характеристики. Линейные источники питания могут только понижать входное напряжение для получения более низкого выходного напряжения. В линейном источнике питания обычно используется большой трансформатор для снижения напряжения от сети переменного тока до гораздо более низкого напряжения переменного тока, а затем используется ряд схем выпрямителя и процесс фильтрации для получения очень чистого постоянного напряжения. Недостатками являются вес, размер и низкая эффективность.

Некоторыми примерами приложений, для которых может потребоваться линейный источник питания, являются коммуникационное оборудование; медицинское оборудование, малошумящие усилители; обработка сигналов; сбор данных, включая датчики, мультиплексоры, аналого-цифровые преобразователи, схемы выборки и хранения, автоматическое испытательное оборудование; лабораторное испытательное оборудование; цепи управления; компьютерные и промышленные приложения.

Импульсные блоки питания отличаются высокой эффективностью и небольшими размерами. Они включают импульсный регулятор для эффективного преобразования электроэнергии. Импульсные источники питания постоянного тока регулируют выходное напряжение с помощью процесса, называемого широтно-импульсной модуляцией (ШИМ). Использование ШИМ позволяет использовать различные топологии, такие как понижающий, повышающий, прямой преобразователь, полумостовой выпрямитель или обратноходовой преобразователь, в зависимости от требований к выходной мощности. Процесс ШИМ генерирует некоторый высокочастотный шум, но позволяет создавать импульсные источники питания с очень высокой энергоэффективностью и малым форм-фактором. Импульсный источник питания с хорошей конструкцией может иметь отличную стабилизацию нагрузки и сети. Они могут повышать или понижать входное напряжение, чтобы получить желаемое выходное напряжение. Импульсный источник питания имеет более высокий КПД, чем линейный стабилизатор, потому что переключающий транзистор рассеивает небольшую мощность, работая в качестве переключателя. Однако это переключение может генерировать шум, который можно уменьшить с помощью фильтрации.

Если ваше оборудование предназначено для международного использования, технология коммутации работает практически в любой точке мира, в то время как линейный источник питания необходимо вручную настроить для работы с иностранной сетью. Другими примерами приложений, которые предпочитают импульсный источник питания, являются приложения общего назначения, используемые в исследованиях и разработках, производстве и тестировании, приложениях с высокой мощностью / высоким током, некоторых системах связи, мобильных станциях, некотором сетевом оборудовании, гальванике, анодировании, гальванопластике, электрофорезе, электролизе. , переработка отходов, генератор водорода, топливные элементы, двигатели постоянного тока, авиация и судовые/лодочные приложения.

В современной электронике импульсные источники питания обычно предпочтительнее из-за стоимости, размера и эффективности. Решение об использовании линейного или импульсного источника питания зависит от области применения и общих требований к системе.