Схема простого блок питания: Простой блок питания | Схема, описание работы, готовые модули.

Содержание

Простой регулируемый блок питания своими руками


Когда собираешь какую либо электронную самоделку, то для ее проверки нужен блок питания. На рынке большое разнообразие готовых решений. Красиво оформлены, имеют много функций. Так же много kit-наборов для самостоятельного изготовления. Я уже не говорю про китайцев с их торговыми площадками. Покупал я на Алиэкспресс платы модулей понижающего преобразователя, вот на нем и решил сделать. Напряжение регулируется, тока хватает. Блок в основе имеет модуль из Китая, так же радиодетали которые были у меня в мастерской(давно лежали и ждали своего часа). Регулирует блок от 1.5 вольта и до максимума(все зависит от применяемого выпрямителя до платы регулировки.

Описание компонентов


Есть у меня трансформатор 17.9 Вольт и током 1.7Ампера. Он установлен в корпусе, значит подбирать последний не нужно. Обмотка довольно толстая, думаю и 2 Ампера потянет. Вместо трансформатора можно применить импульсный блок питания ноутбука, но тогда нужен еще и корпус для остальных компонентов.

Выпрямителем переменного тока, будет диодный мост, можно собрать и из четырех диодов. Сглаживать пульсации будет электролитический конденсатор, у меня 2200 микрофарад и рабочим напряжением 35 вольт. Применил б/у, был в наличии.

Регулировать выходное напряжение буду китайским модулем. Их на рынке большое разнообразие. Он обеспечивает хорошую стабилизацию и довольно надежен.

Для комфортной регулировки выходного напряжения буду применять регулировочный резистор на 4.7 кОм. На плате установлен 10 кОм, но у меня какой был, такой и поставлю. Резистор еще начала 90-х. При таком номинале, регулировка обеспечивается плавно. Так же подобрал ручку на него, тоже лохматых годов.

Индикатором выходного напряжения служит вольтметр из Китая. У него три провода. Два провода питание вольтметра(красный и черный), а третий(синий) измеряющий. Можно соединить красный и синий вместе. Тогда вольтметр будет питаться от выходного напряжения блока, то есть загораться индикация от 4 вольт. Согласитесь не удобно, поэтому я его буду питать отдельно, об этом далее.

Для питания вольтметра я применю отечественную микросхему стабилизатора напряжения на 12 вольт. Тем самым обеспечу работу индикатора-вольтметра от минимума. Питается вольтметр через красный плюс и черный минус. Измерение осуществляется через черный минус и синий плюс выход блока.

Клеммы у меня отечественные. Имеют отверстия для штекеров типа «банан» и отверстия под зажим проводов. Похожие можно купить в Китае. Так же подобрал провода с наконечниками.

Сборка блока питания


Все собирается по простой зарисованной схеме.

Диодный мост нужно припаять к трансформатору. Я его выгнул для комфортной установки. На выход моста припаял конденсатор. Получилось не выйти за габариты по высоте.

Кренку питания вольтметра прикрутил к трансформатору. В принципе она не греется, и так она стоит на своем месте и никому не мешает.

На плате регулятора выпаял резистор и припаял два проводка под выносной резистор. Так же припаял провода под выходные клеммы.

На корпусе разметив отверстия под все, что будет на передней панели. Вырезал отверстия под вольтметр и одну клемму. Резистор и вторую клемму устанавливаю на стык коробки. При сборке коробки все зафиксируется сжатием обеих половинок.

Клемма и вольтметр установлены.

Так получилось установить вторую клемму и регулировочный резистор. Под ключ резистора сделал вырез.

Вырезаем окно под выключатель. Корпус собираем и закрываем. Осталось только распаять выключатель и регулируемый блок питания готов к применению.

Испытание блока


Блок питания регулирует напряжение от 1.23 Вольта.

Максимальное напряжение 19 Вольт.

Отображает вольтметр довольно точно. 20-30 милливольт не считаю таким уж сильным отклонением.

Подключил моторчик. Напряжение не проседает.
Данный блок питания прост и не отображает ток нагрузки. Может это и минус, но данный корпус не вместил бы еще амперметра и регулировки тока не предусмотрено. Так что с поставленной задачей я справился.

Такой вот регулируемый блок питания получился. Данная конструкция простая и доступна для повторения каждому. Детали не являются редкими.
Всем удачи в изготовлении!

Смотрите видео


Устройство и схема простого блока питания - Интернет-журнал "Электрон" Выпуск №5

Для питания различных электронных устройств нам в большинстве случаев необходимо постоянное напряжение определенной величины. Для этого кроме батареек и аккумулятором мы можем использовать вторичные источники напряжения, так называемые блоки питания, функция которых заключается в том, что бы преобразовать сетевое переменное напряжение в постоянное напряжение необходимой величины.

Если рассмотреть схему простейшего блока питания, то увидим, что она состоит из трансформатора Т1, диодного моста D1 и сглаживающего конденсатора С1.

Трансформатор Т1 необходим для преобразования переменного (в данном случае сетевого) напряжения в более низкое переменное напряжение. Кроме того трансформатор осуществляет гальваническую развязку между напряжением сети и выходным напряжением блока питания.

Одним из параметров трансформатора является коэффициент трансформации, который показывает во сколько раз трансформатор увеличит или уменьшит выходное напряжение, то есть напряжение на вторичной обмотке.

В простейшем случае коэффициент трансформации - это отношение напряжения на первичной обмотке к напряжению на вторичной обмотке в режиме холостого хода, то есть без нагрузки.

Например, если мы подключаем первичную обмотку в сеть 220 вольт, а на вторичной имеем 12 вольт, то коэффициент трансформации равен 220/12

Далее неотъемлемой частью простого блока питания является диодный мост, который выпрямляет переменное напряжение, поступающее на его вход, то есть преобразует его в постоянное. Параметры диодного моста зависят от тока нагрузки, который вы хотите получить на выходе блока питания. Поэтому для моста подбирают диоды, чтобы такой параметр как обратное напряжение диода Uобр было больше напряжения, поступающего на мост, а прямой ток диода Iпр был больше тока нагрузки самого блока питания.

И третьим элементом нашего блока питания является сглаживающий конденсатор, который предназначен для уменьшения пульсаций постоянного напряжения на выходе блока питания. Его емкость влияет на величину пульсаций выходного постоянного напряжения.

Рассмотрим работу простейшего блока питания.

На вход трансформатора, то есть на первичную обмотку, поступает сетевое напряжение 220 вольт. Трансформатор преобразует сетевое напряжение в необходимое нам переменное напряжение. Для простоты объяснения возьмет напряжение на вторичной обмотки равное 12 вольт.

Далее переменное напряжение со вторичной обмотки поступает на выпрямительный диодный мост, собранный из четырех диодов по схеме двухполупериодного выпрямителя.

Диодный мост преобразует (выпрямляет) переменное синусоидальное напряжение в постоянное напряжение. Диоды работают попарно для положительной и отрицательной полуволны переменного напряжения.

По сути, напряжение с диодного моста имеет большие пульсации с частотой 100 герц (для сети частотой 50 герц) и будет отрицательно влиять на работу питаемого этим блоком устройства.

Поэтому для уменьшения пульсаций параллельно положительному и отрицательному выводам блока питания устанавливают сглаживающий конденсатор. Конденсатор накапливает заряд во время нарастания напряжения на выходе диодного моста и отдает этот заряд в нагрузку во время спада полуволны напряжения, тем самым поддерживая выходное напряжение близко к номинальному значению.

Здесь стоит сказать, что для того, что бы конденсатор не вышел из строя его рабочее напряжение должно в как минимум в два раза превышать напряжения в цепи, то есть на выходе блока питания.

Ниже вы можете посмотреть результаы моделирования простейшего блока питания на основе мостового выпрямительного моста в програме Multisim.

Целью данной статьи является познакомить вас с принципом работы простейшего блока питания. Как рассчитать и собрать свой блок питания мы рассмотрим в следующих выпусках журнала ЭЛЕКТРОН.

РадиоКот :: Блок питания

РадиоКот >Обучалка >Аналоговая техника >Собираем первые устройства >

Блок питания

Да, да, я уже понял, что тебе не терпится - ты уже начитался теории, прочитал, что такое электрический ток, что такое сопротивление, узнал кто такой товарищ Ом и еще много чего. И теперь ты хочешь резонно спросить - "И чего? Толк то в этом во всем какой? Куда это все приложить то можно?". А возможно ты ничего этого и не читал, потому как это страшно скучно, но приложить руки к чему-то электронному все-таки хочется. Спешу тебя обрадовать - сейчас мы как раз и займемся тем, что приложим все это как следует и спаяем первую реальную конструкцию, которая очень тебе пригодится в дальнейшем.

Делать мы будем блок питания для питания различных электронных устройств, которые мы соберем в дальнейшем. Ведь если мы сначала соберем, например, радиоприемник - он все равно работать не будет, пока мы не дадим ему питания. Так что, перефразируя известную пословицу - "блок питания - всему голова".

Итак, приступим. Прежде всего зададимся начальными параметрами - напряжением, которое будет выдавать наш блок питания и максимальный ток, который он способен будет отдать в нагрузку. То бишь, насколько мощную нагрузку можно будет к нему подключить - сможем ли мы подключить к нему только один радиоприемник или же сможем подключить десять? Не спрашивайте меня зачем включать десять радиоприемников одновременно - не знаю, я просто для примера сказал.

Для начала, давайте подумаем над выходным напряжением. Предположим, что у нас есть два радиоприемника, один из которых работает от 9 вольт, а второй от 12 вольт. Не будем же мы делать два разных блока питания для этих устройств. Отсюда вывод - нужно сделать выходное напряжение регулируемым, чтобы его можно было настраивать на разные значения и питать самые разнообразные устройства.

Наш блок питания будет иметь диапазон регулировки выходного напряжения от 1,5 до 14 вольт - вполне достаточно на первое время. Ну а ток нагрузки мы с вами примем равным 1 амперу.

Схема нашего блока питания:

Проще не бывает, не правда ли? Итак, какие же детальки нам понадобятся, чтобы спаять эту схемку? Прежде всего, нам потребуется трансформатор с напряжением на вторичной обмотке 13-16 вольт и током нагрузки не менее 1 ампера. Он обозначен на схеме как Т1. Также нам понадобится диодный мостик VD1 - КЦ405Б или любой другой с максимальным током 1 ампер. Идем дальше - С1 - электролитический конденсатор, которым мы будет фильтровать и сглаживать выпрямленное диодным мостом напряжение, его параметры указаны на схеме. D1 - стабилитрон - он заведует стабилизацией напряжения - ведь мы же не хотим, чтобы напряжение на выходе блока питания колебалось вместе с сетевым напряжением. Стабилитрон мы возьмем Д814Д или любой другой с напряжением стабилизации 14 вольт.

Еще нам понадобятся постоянный резистор R1 и переменный резистор R2, которым мы будем регулировать выходное напряжение. А так же два транзистора - КТ315 с любой буковкой в названии и КТ817 тоже с любой буковкой. Для удобства, я загнал все нужные элементы в табличку, которую можно распечатать и вместе с этим листочком отправится в магазин на закупку.

Обозначение на схеме

Номинал

Примечание

Т1

Любой с напряжением вторичной обмотки 12-13 вольт и током 1 ампер

 

VD1

КЦ405Б

Диодный мост. Максимальный выпрямленный ток не менее 1 ампера

С1

2000 мкФх25 вольт

Электролитический конденсатор

R1

470 Ом

Постоянный резистор, мощность 0,125-0,25 Вт

R2

10 кОм

Переменный резистор

R3

1 кОм

Постоянный резистор, мощность 0,125-0,25 Вт

D1

Д814Д

Стабилитрон. Напряжение стабилизации 14В

VT1

КТ315

Транзистор. С любым буквенным индексом

VT2

КТ817

Транзистор. С любым буквенным индексом

Паять все это можно как на плате, так и навесным монтажем - благо элементов в схеме совсем немного. Транзистор VT2 необходимо обязательно установить на радиатор. Оптимальную площадь радиатора можно выбрать экспериментально, но она должна быть не меньше 50 кв. см. При правильном монтаже схема совершенно не нуждается в настройке и начинает работать сразу. Подключаем тестер или вольтметр к выходу блока питания и устанавливаем резистором R2 необходимое нам напряжение.

Вот в общем то и все. Вопросы есть? Ну например - "А почему резистор R1 - 100 Ом?" или, "почему два транзистора - неужели нельзя обойтись одним?". Нет? Ну ладно, как хотите, но если все таки появятся, прочтите следующую часть этой статьи, где рассказывается о том, как рассчитывался этот блок питания и как рассчитать свой собственный.

--Часть 2-->>


Как вам эта статья?

Заработало ли это устройство у вас?

Самодельный регулируемый блок питания от 0 до 14 Вольт

Здравствуйте уважаемые читатели сайта sesaga.ru. У каждого радиолюбителя, в его домашней лаборатории, обязательно должен быть регулируемый блок питания, позволяющий выдавать постоянное напряжение от 0 до 14 Вольт при токе нагрузки до 500mA. Причем такой блок питания должен обеспечивать защиту от короткого замыкания на выходе, чтобы не «сжечь» проверяемую или ремонтируемую конструкцию, и не выйти из строя самому.

Эта статья, в первую очередь, рассчитана на начинающих радиолюбителей, а идею написания этой статьи подсказал Кирилл Г. За что ему отдельное спасибо.

Предлагаю Вашему вниманию схему простого регулируемого блока питания, который был собран мной еще в 80-е годы (в то время, я учился в 8 классе), а схема была взята из приложения к журналу «Юный Техник» №10 за 1985 год. Схема немного отличается от оригинала изменением некоторых германиевых деталей на кремниевые.

Как видите, схема простая и не содержит дорогих деталей. Рассмотрим ее работу.

1. Принципиальная схема блока питания.

Включается блок питания в розетку при помощи двухполюсной вилки ХР1. При включении выключателя SA1 напряжение 220В подается на первичную обмотку (I) понижающего трансформатора Т1.

Трансформатор Т1 понижает сетевое напряжение до 1417 Вольт. Это напряжение, снимаемое со вторичной обмотки (II) трансформатора, выпрямляется диодами VD1VD4, включенными по мостовой схеме, и сглаживается фильтрующим конденсатором С1. Если не будет конденсатора, то при питании приемника или усилителя в динамиках будет слышен фон переменного тока.

Диоды VD1VD4 и конденсатор С1 образуют выпрямитель, с выхода которого постоянное напряжение поступает на вход стабилизатора напряжения, состоящего из нескольких цепей:

1. R1, VD5, VT1;
2. R2, VD6, R3;
3. VT2, VT3, R4.

Резистор R2 и стабилитрон VD6 образуют параметрический стабилизатор и стабилизируют напряжение на переменном резисторе R3, который включен параллельно стабилитрону. С помощью этого резистора устанавливают напряжение на выходе блока питания.

На переменном резисторе R3 поддерживается постоянное напряжение, равное напряжению стабилизации Uст данного стабилитрона.

Когда движок переменного резистора находится в крайнем нижнем (по схеме) положении, транзистор VT2 закрыт, так как напряжение на его базе (относительно эмиттера) равно нулю, соответственно, и мощный транзистор VT3 тоже закрыт.

При закрытом транзисторе VT3 сопротивление его перехода коллектор-эмиттер достигает нескольких десятков мегаом, и практически все напряжение выпрямителя падает на этом переходе. Поэтому на выходе блока питания (зажимы ХТ1 и ХТ2) напряжения не будет.

Когда же транзистор VT3 открыт, и сопротивление перехода коллектор-эмиттер составляет всего несколько Ом, то практически все напряжение выпрямителя поступает на выход блока питания.

Так вот. По мере перемещения движка переменного резистора вверх, на базу транзистора VT2 будет поступать отпирающее отрицательное напряжение, и в его эмиттерной цепи (БЭ) потечет ток. Одновременно, напряжение с его нагрузочного резистора R4 подается непосредственно на базу мощного транзистора VT3, и на выходе блока питания появится напряжение.

Чем больше отрицательное отпирающее напряжение на базе транзистора VT2, тем больше открываются оба транзистора, тем большее напряжение на выходе блока питания.

Наибольшее напряжение на выходе блока питания будет почти равно напряжению стабилизации Uст стабилитрона VD6.

Резистор R5 имитирует нагрузку блока питания, когда к зажимам ХТ1 и ХТ2 ничего не подключено. Для контроля выходного напряжения предусмотрен вольтметр, составленный из миллиамперметра и добавочного резистора R6.

На транзисторе VT1, диоде VD5 и резисторе R1 собран узел защиты от короткого замыкания между гнездами ХТ1 и ХТ2. Резистор R1 и прямое сопротивление диода VD5 образуют делитель напряжения, к которому своей базой подключен транзистор VT1. В рабочем состоянии транзистор VT1 закрыт положительным (относительно эмиттера) напряжением смещения на его базе.

При коротком замыкании на выходе блока питания эмиттер транзистора VT1 окажется соединенным с анодом диода VD5, и на его базе (относительно эмиттера) появится отрицательное напряжение смещения (падение напряжения на диоде VD5). Транзистор VT1 откроется, и участком коллектор-эмиттер зашунтирует стабилитрон VD6. В результате этого транзисторы VT2 и VT3 окажутся закрытыми. Сопротивление участка коллектор-эмиттер регулирующего транзистора VT3 резко возрастет, напряжение на выходе блока питания упадет почти до нуля, и через цепь короткого замыкания потечет настолько малый ток, что он не причинит вреда деталям блока. Как только короткое замыкание будет устранено, транзистор VT1 закроется и напряжение на выходе блока восстановится.

2. Детали.

В блоке питания использованы самые распространенные детали. Понижающий трансформатор Т1 можно использовать любой, обеспечивающий на вторичной обмотке переменное напряжение 14 – 18 Вольт при токе нагрузки 0,4 – 0,6 Ампер.

В оригинале статьи используется готовый трансформатор от кадровой развертки Советских телевизоров — типа ТВК-110ЛМ.

Диоды VD1 – VD4 могут быть из серии 1N40011N4007. Также подойдут диоды, рассчитанные на обратное напряжение не менее 50 Вольт при токе нагрузки не менее 0,6 Ампер.
Диод VD5 желательно германиевый из серии Д226, Д7 — с любым буквенным индексом.

Электролитический конденсатор любого типа, на напряжение не менее 25 Вольт. Если не будет одного с емкостью 2200 микрофарад, то его можно составить из двух по 1000 микрофарад, или четырех по 500 микрофарад.

Постоянные резисторы используются отечественного МЛТ-0,5, или импортного производства мощностью 0,5 Ватт. Переменный резистор номиналом 5 – 10 кОм.

Транзисторы VT1 и VT2 германиевые — любые из серии МП39 – МП42 с любым буквенным индексом.

Транзистор VT3 – из серии КТ814, КТ816 с любым буквенным индексом. Этот мощный транзистор обязательно устанавливается на радиатор.

Радиатор можно использовать самодельный, сделанный из пластины алюминия толщиной 3 – 5см и размером около 60х60мм.

Стабилитрон VD6 будем подбирать, так как у них идет большой разброс по напряжению стабилизации Uст. Возможно, даже придется составить из двух. Но это уже при наладке.

Вот основные параметры стабилитронов серии Д814 А-Д:

Миллиамперметр используйте такой, какой у Вас есть. Можно использовать индикаторы от старых приемников и магнитофонов. Одним словом – ставьте что есть. А можно даже вообще обойтись без прибора.

На этом хочу закончить. А Вы, если заинтересовала схема, подбирайте детали.
В следующей части начнем рисовать и делать печатную плату с нуля, возможно, распаяем на ней детали.
Удачи!

Схемы блоков питания | 2 Схемы

Схемы самодельных блоков питания на различные напряжения и ток — простые БП для начинающих и мощные двухканальные регулируемые лабораторные источники питания со всеми защитами.

Попробовал недавно собрать схему мощного лабораторного блока питания 0-30 В с защитой 0-10 А, работает нормально. Принципиальная схема, печатная плата и файлы в общем архиве. …

В этой статье представим два самых простых регулируемых блока питания на базе популярных микросхем LM317 и LM337. Конструкции были сделаны из дешевых и легкодоступных деталей. …

Этот мощный самодельный блок питания состоит из двух отдельных модулей: управляющей части со стабилизатором и инвертора. В данной конструкции блока питания отсутствует силовой трансформатор (как …

Проект этого очень мощного импульсного источника питания давно ждал своего времени и наконец был воплощен в железе, потому что потребовался регулируемый лабораторный ИП повышенной мощности.

Разрешите представить на суд уважаемых радиолюбителей и читателей сайта 2Схемы довольно необычный лабораторный источник питания с регулировками напряжения 0 — 20 В и током защиты …

Блок питания — комплект для самостоятельной сборки из одного зарубежного радиоконструктора, только тут трансформатор 2x 9 В 2,5 A, соответственно снижен в 2 раза предел …

Предпосылкой к проекту было создать простой и дешевый преобразователь напряжения. Постоянное напряжение 12 В при выходном переменном значении около 220 В и нагрузочной способности до …

Радиопередатчик, которым по долгу службы иногда пользуюсь, имеет напряжение 12 В, поэтому блок питания к нему требуется достаточной мощности. Купить готовый можно, но это же …

Разрешите представить на суд читателей сайта 2Схемы универсальный источник питания для радиомастерской, изготовленный из блока питания ATX с контроллером TL494. БП был создан быстро из …

Источник питания для некоторых планшетов, например Asus Eee, имеет нестандартное напряжение 9,5 В, 2,3 А. На рынке нет стабилизатора для этого напряжения, поэтому схема должна …

Понижающий преобразователь постоянного напряжения на TL494 представляет собой типичный ШИМ-контроллер и силовые транзисторы IRFZ44N. Катушка 40 мкГн участвует в преобразовании входного напряжения 12 Вольт в …

Очередная полезная покупка с сайта AliExpress — электронная нагрузка с тестером емкости аккумуляторов, хотя производитель дал модулю другое название: «тестер разрядки аккумулятора». Куплено было устройство …

Нужен мощный БП на ток более 10 Ампер? Вот одна из самых простых схем источников питания, которую можно собрать предварительно протестировав и отрегулировав. Исходные предположения …

Это обзор китайского блока питания на 2,5 А, где есть плавная регулировка напряжения в диапазоне 3-24 В. Существуют и другие версии этого блока питания, например: …

Трудно назвать проект полностью самодельным, если всего-то надо спаять между собой несколько готовых модулей, но для начинающих радиолюбителей такой подход будет вполне оправдан, поэтому редакция …

Данное электронное устройство предназначено для преобразования низкого постоянного напряжения в диапазоне 8-32 В в более высокое постоянное напряжение на выходе (до 410 В) [1-2]. Устройство …

Здравствуйте все посетители сайта 2 Схемы. Представляем очередной девайс для самостоятельное сборки, которое работает как зарядное устройство гелевой батареи. Представленное ЗУ состоит из трансформатора ТС25/6 …

Как раньше делали радиосхемы и электронные устройства? Радиолюбители сами изготавливали печатные платы и сами паяли каждую деталь, но времена меняются и теперь соединив пару-тройку покупных …

Построить нерегулируемый лабораторный блок питания на несколько различных напряжений можно на основе двойного триггера D-типа (микросхема CD4013) и старого блока питания ATX, взятого из любого …

Если у вас завалялись в радиозакромах пару транзисторов 2N3055 с радиаторами, блок питания и китайский цифровой вольтметр — возможно собрать из всего этого такую нужную …

Простой лабораторный блок питания

Приветствую, Самоделкины!
Лабораторный блок питания один из основных приборов радиолюбительской лаборатории. Сегодня мы соберём и проверим интересную схему. Приведенный в данной статье вариант довольно популярен на просторах всемирной паутины под названием простой и доступный блок питания.


Данной схеме отведена отдельная ветка форума, разработана она человеком под никнеймом «olegrmz».

Схема была неоднократно доработана и в настоящее время существует в общей сложности порядка десятка различных вариаций и модификаций. В качестве примера сделаем самую первую версию от автора. Дальнейшая инструкция взята с YouTube канала «AKA KASYAN».
Пару слов о схеме. По сути это полноценный лабораторный источник питания со стабилизацией как по напряжению, так и по току. Диапазон регулировки выходного напряжения от 0В до 25В, тока практически от 0 до 1,5-2А.

При необходимости выходное напряжение данного блока питания можно сделать до 50В:

А ток хоть 10А. Для этого необходимо добавить силовые транзисторы.

Схема работает полностью в линейном режиме, обеспечивает очень плавную регулировку как по напряжению, так и по току. Пульсации выходного напряжения практически отсутствуют.

Сердцем схемы является сдвоенный операционный усилитель.

В левой части схемы находится стабилизатор напряжения.

Причем, как вы могли заметить стабилизатора напряжения тут целых два.

Возникает вопрос: зачем это нужно и почему нельзя ограничиться одним? Второй стабилизатор на 12В, причем достаточно неплохой, но проблема заключается в том, что на его вход можно подавать напряжение не более 30-35В, а вот первый спокойно переваривает более высокие напряжения, но его выходное напряжение стабильностью не блещет. В данном случае один стабилизатор как бы покрывает недостатки другого. Во время работы они почти не нагреваются, так как питают только операционный усилитель, ток потребление которого невелик.

Операционный усилитель питается от второго стабилизатора напряжения 12В, в оригинальной схеме применена микросхема lm324 в составе которой 4 операционника.


Но так как в схеме у нас задействовано всего два канала, было решено заменить операционный усилитель микросхемой lm358, она содержит в себе как раз 2 независимых операционника.

Интересна данная схема еще тем, что обратная связь по току управляет выходным напряжением.
При работе источника питания как стабилизатор напряжения, первый операционный усилитель работает как компаратор и обеспечивает стабильное выходное напряжение, которое является опорным для второго усилителя, на котором построена регулировка напряжения.
Система ограничения тока классическая.

На неинвертирующий вход первого операционного усилителя через делитель подано опорное напряжение.
Далее при подключении нагрузки падение напряжения, которое будет образовываться на датчике тока, сравнивается с опорным. Исходя из разницы состояния выхода операционного усилителя плавно изменяется.

Принудительным изменением опорного напряжения с помощью переменного резистора, мы фактически заставляем операционный усилитель менять свое выходное напряжение, что в итоге приведет к плавному открыванию или закрыванию силового транзистора и изменению выходного тока источника питания.


Силовой транзистор. В конкретном примере автор использовал 2SD1047.

Он достаточно высоковольтный, ток коллектора составляет 12А.

А рассеиваемая коллектором мощность составляет порядка 100Вт.

Силовой транзистор может быть заменен на любой другой аналогичный с током коллектора от 7А, так же желательно применение транзисторов в корпусе ТО-247 или ТО-3.

Схема работает в линейном режиме, поэтому транзистор необходимо установить на массивный радиатор, возможно понадобится дополнительный обдув. Радиатор, который использует автор, довольно мал, здесь необходим радиатор гораздо больше.

Сигнал с операционного усилителя инвертируется маломощным транзистором и подается на предвыходной ключ, который собственно управляет выходным транзистором.


В схеме имеется 2 переменных резистора. Они необходимы для плавной и точной регулировки выходного напряжения.

Полный оборот резистора точной регулировки позволяет производить регулировку напряжения в пределах примерно от 3В. На изображении ниже указан резистор, который задает предел выходного напряжения.

На печатной плате присутствуют 3 перемычки. Можно было бы обойтись и без них, но при разводке платы автор торопился, в общем могло быть и лучше, но тем не менее плата полностью рабочая. Ее вы можете скачать вместе с общим архивом проекта по этой ссылке.

На плате предусмотрен выпрямитель с электролитом по питанию.

Все силовые компоненты, которые в процессе работы будут нагреваться, расположены рядом. Это необходимо для удобства установки на общий радиатор. Притом необходимо изолировать все компоненты от корпуса радиатора специальными теплопроводящими прокладками и пластиковыми втулками.

Входной выпрямитель с током от 4-5А, но желательно поставить 10-амперный, электролит на 50-63В с емкостью от 2200 мкФ.

Приступим к испытаниям. Начнем с простого - плавность регулировки минимальное выходное напряжение. На вход подается 30В, максимальное выходное напряжение составляет порядка 23В, минимальное напряжение по нулям, регулировка очень плавная, можно выставить хоть 10мВ.

Ток потребления стабилизатора без нагрузки составляет порядка 10-20мА, но это напрямую будет зависеть от выходного напряжения, так как на выходе имеется нагрузочный резистор.



К ограничению тока претензий нет, все работает как надо. Под нагрузкой ток с достаточной плавностью регулируется. Верхний предел составляет порядка 1,5А, нижний – 60мА, но поиграв с соответствующим делителем (см. изображение ниже) можно сделать и меньше.

Теперь минусы данного блока питания. Проблема состоит вот в чем, если попробовать блок на короткое замыкание при минимальном токе, то ограничение тока не происходит и, если трансформатор мощный, то с силовым транзистором можно попрощаться.

Но стоит отметить, что в последующих версиях схема была доработана и эта проблема полностью решена.

А вот при максимальном токе все работает четко, с коротким замыканием блок справляется отлично.

Следующий тест - проверка работы обратной связи, другими словами - стабилизация при резких скачках и перепадах сетевого напряжения. Перепады напряжения будем имитировать другим лабораторным источником питания, который, собственно, и будет питать наш стабилизатор. Выходное напряжение стабилизатора выставлено 12В.


Как видим, тут всё четко, заданное напряжение держится стабильно. Далее проверим стабилизацию по току, выставляем выходной ток в 1А и повторяем тот же тест.

Здесь тоже все хорошо, блок также ведет себя адекватно, выходной ток не меняется.

На этом все. Благодарю за внимание. До новых встреч!

Видеоролик автора:


Источник (Source) Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

Изучено 4 простых схемы источника бесперебойного питания (ИБП)

В этом посте мы исследуем 4 простых источника бесперебойного питания (ИБП) с питанием от сети 220 В с использованием аккумулятора 12 В, которые могут быть поняты и сконструированы любым новым энтузиастом. Эти схемы можно использовать для работы с соответствующим образом выбранным прибором или нагрузкой, давайте рассмотрим схемы.

Дизайн №1: Простой ИБП с использованием одной ИС

Представленная здесь простая идея может быть построена в домашних условиях с использованием самых обычных компонентов для получения разумной мощности.Его можно использовать для питания не только обычных электроприборов, но и сложных устройств, например компьютеров. В его инверторной схеме используется модифицированная синусоидальная схема.

Источник бесперебойного питания с продуманными функциями может не быть критически необходимым для работы даже сложных гаджетов. Представленный здесь скомпрометированный дизайн системы ИБП вполне может удовлетворить потребности. Он также включает в себя встроенное универсальное интеллектуальное зарядное устройство.

Разница между ИБП и инвертором

В чем разница между источником бесперебойного питания (ИБП) и инвертором? Ну, в широком смысле оба предназначены для выполнения основной функции преобразования напряжения батареи в переменный ток, который может использоваться для работы различных электрических устройств при отсутствии в нашей домашней сети переменного тока.

Однако в большинстве случаев инвертор может не иметь многих функций автоматического переключения и мер безопасности, обычно связанных с ИБП.

Более того, инверторы в большинстве случаев не имеют встроенного зарядного устройства для батарей, тогда как все ИБП имеют встроенное автоматическое зарядное устройство для батарей, чтобы облегчить мгновенную зарядку соответствующей батареи при наличии сетевого переменного тока и переключить питание батареи в инверторный режим в данный момент. входное питание отсутствует.

Также все ИБП предназначены для производства переменного тока, имеющего синусоидальную форму волны или, по крайней мере, модифицированную прямоугольную волну, очень напоминающую ее синусоидальный аналог.Это, пожалуй, самая важная особенность ИБП.

Имея в наличии такое количество функций, нет сомнений, что эти удивительные устройства должны стать дорогими, и поэтому многие из нас, принадлежащих к категории среднего класса, не могут заполучить их.

Я попытался создать ИБП, хотя и не сопоставимый с профессиональными, но однажды построенный, определенно смогу достаточно надежно заменить сбои в электросети, а также, поскольку выход представляет собой измененную прямоугольную волну, подходит для работы со всеми сложными электронными устройствами , даже компьютеры.


Все конструкции здесь автономного типа, вы также можете попробовать эту простую онлайн-схему ИБП


Понимание конструкции схемы

На рисунке рядом показана простая модифицированная квадратная конструкция инвертора, которая легко понятна, но все же включает важные функции.

Микросхема SN74LVC1G132 имеет один логический элемент И-НЕ (триггер Шмитта), заключенный в небольшой корпус. Он в основном составляет основу каскада генератора и требует всего одного конденсатора и резистора для необходимых колебаний.Значение этих двух пассивных компонентов определяет частоту генератора. Здесь он рассчитан примерно на 250 Гц.

Вышеупомянутая частота применяется к следующему этапу, состоящему из одного декадного счетчика / делителя IC 4017 Джонсона. ИС сконфигурирована так, что ее выходы создают и повторяют набор из пяти последовательных выходов с высоким логическим уровнем. Поскольку входной сигнал представляет собой прямоугольную волну, выходные сигналы также генерируются как прямоугольные волны.

Список деталей для инвертора ИБП

R1 = 20K
R2, R3 = 1K
R4, R5 = 220 Ом
C1 = 0.095Uf
C2, C3, C4 = 10 мкФ / 25 В
T0 = BC557B
T1, T2 = 8050
T3, T4 = BDY29
IC1 = SN74LVC1G132 или один вентиль от IC4093
IC2 = 4017
IC3 = 7805 900- 1243 ТРАНСФОРМАТОР = 0–12 В / 10 А / 230 В

Зарядное устройство для батареи Секция

Базовые выводы двух пар Дарлингтонских парных транзисторов с высоким коэффициентом усиления и высокой мощности подключены к ИС таким образом, что она принимает и проводит к альтернативным выходам.

Транзисторы проводят (тандемно) в ответ на это переключение, и соответствующий сильный переменный потенциал протекает через две половины соединенных обмоток трансформатора.

Поскольку базовые напряжения на транзисторах от ИС поочередно пропускаются, результирующий прямоугольный импульс от трансформатора несет только половину среднего значения по сравнению с другими обычными инверторами. Это измеренное среднеквадратичное значение генерируемых прямоугольных волн очень похоже на среднее значение сетевого переменного тока, которое обычно присутствует в наших домашних розетках, и, таким образом, становится подходящим и подходящим для большинства сложных электронных устройств.

Настоящая конструкция источника бесперебойного питания полностью автоматическая и возвращается в режим инвертора в момент отключения входной мощности.Это делается через пару реле RL1 и RL2; RL2 имеет двойной набор контактов для переключения обеих выходных линий.

Как объяснялось выше, ИБП должен также включать встроенное универсальное интеллектуальное зарядное устройство, которое также должно регулироваться по напряжению и току.

На следующем рисунке, который является неотъемлемой частью системы, показана небольшая интеллектуальная автоматическая схема зарядного устройства. Схема не только управляется напряжением, но также включает в себя конфигурацию защиты от перегрузки по току.

Транзисторы T1 и T2 в основном образуют точный датчик напряжения и никогда не позволяют верхнему пределу зарядного напряжения превышать установленный предел. Этот предел фиксируется путем соответствующей настройки предустановки P1.

Транзисторы T3 и T4 вместе следят за возрастающим потребляемым батареей током и никогда не позволяют ему достичь уровней, которые могут считаться опасными для срока службы батареи. В случае, если ток начинает выходить за пределы установленного уровня, напряжение на R6 пересекает значение - 0,6 В, достаточное для срабатывания T3, который, в свою очередь, подавляет базовое напряжение T4, тем самым ограничивая дальнейшее повышение потребляемого тока.Значение R6 можно найти по формуле:

R = 0,6 / I, где I - величина зарядного тока.

Транзистор T5 выполняет функцию монитора напряжения и включает (деактивирует) реле в момент отключения сетевого переменного тока.

Перечень деталей для зарядного устройства

R1, R2, R3, R4, R7 = 1K
P1 = 4K7 PRESET, LINEAR
R6 = СМОТРЕТЬ ТЕКСТ
T1, T2, = BC547
T3 = 8550
T4 = TIP32C
T5 = 8050
RL1 = 12 В / 400 Ом, SPDT
RL2 = 12 В / 400 Ом, SPDT, D1 — D4 = 1N5408
D5, D6 = 1N4007
TR1 = 0-12 В, ТОК 1/10 АККУМУЛЯТОРА AH
C1 = 2200 мкФ / 25 В
C2 = 1 мкФ / 25 В

Дизайн № 2: ИБП с одним трансформатором для инвертора и зарядки аккумуляторов

В следующей статье подробно описывается простая схема ИБП на основе транзисторов со встроенной схемой зарядного устройства, которая может использоваться для дешевое получение бесперебойного сетевого питания в вашем доме, офисе, магазине и т. д.Схема может быть повышена до любого желаемого более высокого уровня мощности. Идея была разработана г-ном Сайедом Ксаиди.

Основным преимуществом этой схемы является то, что в ней используется один трансформатор для зарядки аккумулятора, а также для управления инвертором. Это означает, что вам не нужно включать отдельный трансформатор для зарядки аккумулятора в этой схеме.

Следующие данные были предоставлены г-ном Сайедом по электронной почте:

Я видел, что люди получают образование благодаря вашей почте.Итак, я думаю, вам следует объяснить людям эту схему.

В этой схеме есть нестабильный мувибратор на транзисторах, как и у вас. Конденсаторы c1 и c2 имеют значение 0,47 для получения выходной частоты около 51.xx Гц, как я измерял, но она не является постоянной во всех случаях.

МОП-транзистор имеет обратный диод высокой мощности, который используется для зарядки аккумулятора, поэтому нет необходимости добавлять в схему специальный диод. Я показал принцип переключения реле на схеме. RL3 должен использоваться с цепью отключения.

Эта схема очень проста, и я ее уже тестировал. Я собираюсь протестировать еще одну свою разработку, и поделюсь с вами, как только тест будет завершен. Он контролирует выходное напряжение и стабилизирует его с помощью ШИМ. Также в этой конструкции я использую обмотку трансформатора 140 В для зарядки и BTA16 для управления током зарядки. Будем надеяться на добро.

У вас все хорошо. Никогда не останавливайтесь, желаю вам прекрасного дня.

Дизайн № 3: Схема ИБП на базе IC 555

Третий вариант, описанный ниже, представляет собой простую схему ИБП с использованием ШИМ, которая становится совершенно безопасной для управления сложным электронным оборудованием, таким как компьютеры, музыка система и т. д.Весь блок будет стоить около 3 долларов. Встроенное зарядное устройство также включено в конструкцию, чтобы поддерживать аккумулятор всегда в заряженном состоянии и в режиме ожидания. Давайте изучим всю концепцию и схему.

Принципиальная схема схемы довольно проста, все дело в переключении выходных устройств в соответствии с применяемыми хорошо оптимизированными импульсами ШИМ, которые, в свою очередь, переключают трансформатор для генерации эквивалентного индуцированного сетевого напряжения переменного тока, имеющего параметры, идентичные стандартному синусоидальному напряжению переменного тока. форма.

Работа схемы:

Принципиальная схема может быть понята с помощью следующих пунктов:

В схеме ШИМ используется очень популярная микросхема IC 555 для необходимой генерации импульсов ШИМ.

Предустановки P1 и P2 могут быть установлены точно так, как требуется для питания устройств вывода.

Выходные устройства будут точно реагировать на подаваемые импульсы ШИМ от схемы 555, поэтому тщательная оптимизация предустановок должна привести к почти идеальному коэффициенту ШИМ, который можно считать вполне эквивалентным стандартной форме сигнала переменного тока.

Однако, поскольку вышеупомянутые импульсы ШИМ применяются к основаниям обоих транзисторов, предназначенных для переключения двух отдельных каналов, это будет означать полный беспорядок, поскольку мы никогда не захотим переключать обе обмотки трансформатора вместе.

Использование вентилей НЕ для индуцирования переключения 50 Гц

Поэтому был введен еще один этап, состоящий из нескольких вентилей НЕ из IC 4049, который гарантирует, что устройства проводят или переключаются поочередно и никогда не все одновременно.

Генератор из N1 и N2; выполнять правильные прямоугольные импульсы, которые дополнительно буферизуются N3 --- N6. Диоды D3 и D4 также играют важную роль, заставляя устройства реагировать только на отрицательные импульсы от ворот НЕ.

Эти импульсы поочередно выключают устройства, позволяя проводить только одному каналу в любой конкретный момент.

Предустановка, связанная с N1 и N2, используется для установки выходной частоты переменного тока ИБП. Для 220 вольт необходимо установить 50 Гц, а для 120 вольт - 60 Гц.

Список деталей для ИБП

R1, R2, R3 R4, R5 = 1K,
P1, P2 = по формуле,
P3 = 100K предустановка
D1, D2 = 1N4148,
D3, D4 = 1N4007,
D5 , D6 = 1N5402,
D7, D8 = стабилитрон 3 В
C1 = 1 мкФ / 25 В
C2 = 10n,
C3 = 2200 мкФ / 25 В
T1, T2 = TIP31C,
T3, T4 = BDY29
IC1 = 555,
N1 … N6 = IC 4049, номера контактов см. В таблице данных.
Трансформатор = 12–0–12 В, 15 А

Схема зарядного устройства аккумулятора:

Если это ИБП, включение цепи зарядного устройства аккумулятора становится обязательным.

Учитывая низкую стоимость и простоту конструкции, в эту цепь источника бесперебойного питания была включена очень простая, но достаточно точная конструкция зарядного устройства.

Глядя на рисунок, мы можем просто увидеть, насколько проста конфигурация.

Вы можете получить полное объяснение в этой статье о схеме зарядного устройства. Два реле RL1 и RL2 расположены таким образом, чтобы сделать схему полностью автоматической. При наличии сетевого питания реле включаются и переключают сеть переменного тока непосредственно на нагрузку через N / O контакты.Между тем, аккумулятор также заряжается через цепь зарядного устройства. В момент отключения питания переменного тока реле переключаются и отключают линию питания и заменяют ее инверторным трансформатором, так что теперь инвертор берет на себя ответственность за подачу сетевого напряжения на нагрузку. , за миллисекунды.

Еще одно реле RL4 вводится для переключения контактов во время сбоя питания, так что аккумулятор, который находился в режиме зарядки, переводится в режим инвертора для требуемой генерации резервного источника питания переменного тока.

Список деталей для зарядного устройства

R1 = 1K,
P1 = 10K
T1 = BC547B,
C1 = 100 мкФ / 25 В
D1 --- D4 = 1N5402
D5, 6, 7 = 1N4007,
Все реле = 12 вольт, 400 Ом, SPDT

Трансформатор = 0-12 В, 3 А

Конструкция № 4: Конструкция ИБП 1 кВА

В последней конструкции, но, безусловно, самой мощной, обсуждается схема ИБП на 1000 Вт с питанием от входа +/- 220 В. , используя последовательно 40 батарей 12 В / 4 Ач. Работа под высоким напряжением делает систему относительно менее сложной и бестрансформаторной.Идею запросил Водолей.

Технические характеристики

Я ваш поклонник, успешно построил множество проектов для личного использования и получил огромное удовольствие. Будьте здоровы. Теперь я собираюсь построить ИБП на 1000 Вт с другой концепцией (инвертор с высоким входным напряжением постоянного тока).

Я буду использовать батарею из 18–20 последовательно соединенных герметичных батарей, каждая по 12 вольт / 7 Ач, чтобы получить 220+ вольт в качестве входа для бестрансформаторного инвертора.

Можете ли вы предложить простейшую возможную схему для этой концепции, которая должна включать зарядное устройство + защиту и автоматическое переключение при отказе сети. Позже я также добавлю солнечную энергию.

Конструкция

Предлагаемая схема ИБП мощностью 1000 Вт может быть построена с использованием следующих двух схем, первая из которых представляет собой секцию инвертора с необходимыми реле автоматического переключения. Вторая конструкция предусматривает автоматическое зарядное устройство.

Первая схема, на которой изображен инвертор мощностью 1000 Вт, состоит из трех основных ступеней.

T1, T2 вместе с соответствующими компонентами образуют входной дифференциальный усилительный каскад, который усиливает входные сигналы ШИМ от генератора ШИМ, который может быть синусоидальным генератором.

R5 становится источником тока для обеспечения оптимального тока дифференциальной ступени и последующей ступени драйвера.

Секция после дифференциального каскада - это каскад драйвера, который эффективно повышает усиленную ШИМ от дифференциального каскада до уровней, достаточных для запуска следующего каскада мощного полевого МОП.

МОП-транзисторы выровнены двухтактным образом на двух батареях 220 В и, следовательно, переключают напряжения на их выводах стока / истока, чтобы обеспечить требуемый выход 220 В переменного тока без включения трансформатора.

Вышеупомянутый выход подключается к нагрузке через ступень переключения реле, состоящую из реле DPDT 12 В 10 А, пусковой вход которого поступает от электросети через адаптер переменного / постоянного тока 12 В. Это пусковое напряжение подается на катушки всех реле 12 В, которые используются в цепи для предполагаемых действий по переключению от сети к инвертору.

Список деталей для указанной выше цепи ИБП на 1000 Вт

Все резисторы CFR номиналом 2 Вт, если не указано иное.

R1, R3, R10, R11, R8 = 4k7
R2, R4, R5 = 68k
R6, R7 = 4k7
R9 = 10k
R13, R14 = 0,22 Ом 2 Вт
R12, R15 = 1K, 5 Вт
C1 = 470 пФ
C2 = 47 мкФ / 100 В
C3 = 0,1 мкФ / 100 В
C4, C5 = 100 пФ
D1, D2 = 1N4148
T1, T2 = BC556
T5, T6 = MJE350
T3, T4 = MJE340
0 Q1 = IRF
Q2 = FQP3P50

реле = DPDT, контакты 12 В / 10 А, катушка 400 Ом

Схема зарядного устройства для зарядки батарей постоянного тока 220 В.

Хотя в идеале задействованные батареи 12 В должны заряжаться индивидуально через источник питания 14 В, с учетом простоты универсальное одно зарядное устройство на 220 В, наконец, было признано более желательным и легким в изготовлении.

Как показано на диаграмме ниже, поскольку требуемое напряжение зарядки находится в пределах 260 В, выход 220 В сети может использоваться непосредственно для этой цели.

Однако прямое подключение к сети может быть опасным для аккумуляторов из-за большого количества тока, которое оно включает, поэтому в конструкцию включено простое решение с использованием лампы серии 200 Вт.

Питание от сети подается через одиночный диод 1N4007 и через лампу накаливания мощностью 200 Вт, которая проходит через переключающие контакты реле.

Первоначально полуволновое выпрямленное напряжение не может достигнуть аккумуляторов из-за того, что реле находится в выключенном состоянии.

При нажатии PB1 питание на мгновение достигает аккумуляторов.

Это вызывает соответствующий уровень напряжения, который будет генерироваться на 200-ваттной лампе и воспринимается оптическим светодиодом.

Оптоискатель мгновенно реагирует и запускает сопутствующее реле, которое мгновенно активирует, фиксирует ВКЛ и поддерживает его даже после отпускания PB1.

Было видно, что лампочка на 200 ватт слегка светится, интенсивность которого зависит от состояния заряда аккумуляторной батареи.

Когда аккумуляторы начинают заряжаться, напряжение на 200-ваттной лампочке начинает падать до тех пор, пока реле не выключится, как только будет достигнут уровень полного заряда аккумулятора. Это можно отрегулировать, установив предустановку 4k7.

Выходной сигнал вышеуказанного зарядного устройства подается в аккумуляторную батарею через пару реле SPDT, как показано на следующей диаграмме.

Реле обеспечивают перевод аккумуляторов в режим зарядки до тех пор, пока есть вход от сети, и переводят их в инверторный режим при выходе из строя сетевого входа.

О компании Swagatam

Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем / печатных плат, производитель. Я также являюсь основателем сайта: https: // www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими новаторскими идеями и руководствами по схемам.
Если у вас есть какой-либо вопрос, связанный со схемой, вы можете взаимодействовать с ним через комментарии, я буду очень рад помочь!

Малые блоки питания

Малые блоки питания

->

Elliott Sound Products Блоки питания малой мощности
© 2008 - Rod Elliott
Обновлено в декабре 2017 г. верхний
Указатель статей
Главный указатель

Содержание
1 - Введение

В Интернете можно найти бесчисленное множество проектов слаботочных (обычно 1 А или меньше) источников питания для предусилителей, небольших проектов на основе PIC, АЦП, ЦАП и почти любого другого проекта, о котором вы только можете подумать.Многие из них очень простые, не использующие ничего более сложного, чем резистор и стабилитрон для регулирования, в то время как другие действительно очень сложные.

Для большинства новичков и многих опытных людей это становится очень сложно. Необходимо решить, где требуется максимальная точность, допустимый уровень шума и насколько сложным должен быть источник питания для данного приложения. Некоторые предполагают, что какой-то «суперрегулятор» должен быть лучше, чем готовое решение для ИС, независимо от того, будет ли он иметь слышимое различие, не проверено и не протестировано.

Надо понимать, что стабилизатор (практически в любой форме, кроме стабилитрона) - это усилитель. Следует признать, что усилитель является «униполярным» в том смысле, что он рассчитан на одну полярность и может подавать только ток на нагрузку. Очень немногие регуляторы могут потреблять ток от нагрузки , но шунтирующие регуляторы являются исключением!

Поскольку усилители могут колебаться, из этого следует, что регуляторы (будучи усилителями) также могут колебаться. Поскольку полоса пропускания регулятора увеличивается, чтобы сделать его быстрее, он будет страдать от тех же проблем, что и любой другой широкополосный усилитель, включая вероятность возникновения колебаний, если шунтирование не применяется должным образом.

Некоторые также безгранично стремятся создать самый маленький и дешевый блок питания. Можно найти множество схем, в которых даже не используется трансформатор, и хотя некоторые из них имеют приемлемые или адекватные предупреждения о безопасности, другие нет. Действительно, есть один опубликованный проект, который нарушает правила подключения каждой страны на Земле, не имеет предупреждений и является смертельной ловушкой (у этого есть свой собственный раздел в этой статье - см. «Дешевая смерть»).

Если у вас нет опыта подключения к электросети, не пытайтесь использовать следующие схемы.В некоторых странах работа на оборудовании с питанием от сети может быть незаконной, если у вас нет соответствующей квалификации. Имейте в виду, что если кто-то погиб или ранен в результате неправильной работы, которую вы, возможно, выполнили, вы можете понести юридическую ответственность, поэтому убедитесь, что вы понимаете следующее ...

ВНИМАНИЕ: Следующее описание относится к схемам, некоторые из которых не изолированы от сети. Требуется особая осторожность, чтобы окончательная установка будет безопасной при всех обозримых обстоятельствах (какими бы маловероятными они ни казались).Секции сетевого и низкого напряжения должны быть полностью изолированы друг от друга с соблюдением требуемых расстояний утечки и зазоров. Все электрические цепи работают на полном сетевом потенциале и должны быть изолированы. соответственно. Не работайте с источником питания при включенном питании, это может привести к смерти или серьезным травмам.

Для тех, кто не знаком с терминами «путь утечки» и «зазор» применительно к электрическому оборудованию, они могут быть определены следующим образом...

Утечка: кратчайшее расстояние по поверхности (стекловолокно печатной платы или другой изоляционный материал) между проводящими материалами. Оставьте не менее 8 мм для общего назначения оборудование.
Зазор: кратчайшее расстояние по воздуху между проводниками. Опять же, рекомендуется 8 мм, но его можно уменьшить, если между проводниками есть изоляционный барьер.

Расстояния измеряются между цепями высокого и низкого напряжения, а также между проводниками высокого напряжения, где напряжение может прослеживаться или возникать дуга между проводниками без надлежащего разделения.Технические характеристики системы, такие как IEC60950-1 и IEC61010-1, определяют требуемые расстояния утечки и зазоры для данной системы. IEC60950-1 регулирует требования к телекоммуникационному оборудованию, а IEC61010-1 регулирует требования к промышленному и испытательному оборудованию. В США и Канаде применяются стандарты UL / CSA соответственно. Во многих случаях производители блоков питания (особенно SMPS) вырезают пазы в печатной плате, чтобы увеличить длину пути утечки. Разные приложения имеют разные требования, но если вы разрешите 8 мм (чуть меньше 0.32 дюйма), что подходит для большинства случаев. 5 мм (0,2 дюйма) следует считать абсолютным минимумом. Это расстояние между контактами и контактными площадками печатной платы, например, большинства оптоизоляторов.

Во всех странах действуют правила и стандарты электропроводки, но их соответствие может быть добровольным, подразумеваемым или (в некоторых странах) обязательным (по крайней мере для некоторых продуктов). В любом случае, если продукт признан опасным, обычно будет произведен отзыв, который может быть обязательным, если обнаружится, что нарушение безопасности является встроенной «особенностью» продукта.Каждый, кто производит оборудование с питанием от сети, несет ответственность за его соответствие требованиям, установленным в стране, в которой оно построено или продано. Власти всего мира серьезно относятся к электробезопасности, и горе любому, кто нарушит стандарты, убив или ранив кого-либо.

Примечание: IEC60950-1 и EN60950-1 будут отозваны в июне 2019 г. (с поправками до декабря 2020 г.) и переданы в IEC62368-1. IEC62368-1 - это стандарт безопасности электрического и электронного оборудования в области аудио-, видео-, информационных и коммуникационных технологий, деловой и офисной техники. Версия для Австралии / Новой Зеландии будет иметь обозначение AS / NZS62368-1 и UL62368-1 в США.


1 - Основная теория

Начнем с идеального регулятора и продолжим работу. Идеальный регулятор имеет идеальную регулировку, поэтому напряжение не меняется независимо от нагрузки. Он также бесконечно быстр, поэтому бесконечно резкие изменения нагрузки (в бесконечном диапазоне тока) не имеют никакого эффекта. Шум отсутствует (что также означает нулевую пульсацию), выход не зависит от каких-либо изменений входного напряжения, если оно выше выходного напряжения, и напряжение остается стабильным во всем диапазоне температур... от -50 ° C до 150 ° C будет достаточно.

Само собой разумеется, что идеального регулятора не существует. Все схемы регулятора имеют ограничения, и задача разработчика - определить, какие ограничения будут иметь наибольшее влияние на устройство, на которое подается питание, и работать над их минимизацией за счет других параметров. Например, простой дискретный предусилитель будет иметь относительно плохое подавление питания, поэтому шум является потенциально серьезной проблемой. Поскольку ток не будет сильно меняться при использовании (для этой гипотетической конструкции), экстремальная скорость не требуется.Этот гипотетический источник питания должен быть достаточно стабильным и иметь очень низкий выходной шум - высокая скорость и очень хорошее регулирование не требуются.

Другой источник питания может потребоваться для медицинских приложений, где напряжение критично, а нагрузка изменяется быстрыми шагами (высокоскоростная аналоговая схема, за которой следует АЦП и, возможно, с цифровым логическим управлением). Шум не должен быть особенно низким, так как чип АЦП имеет свой собственный источник опорного напряжения, который включает в себя хорошую фильтрацию. Этот источник питания должен быть очень быстрым, чтобы успевать за изменяющимся током нагрузки, и требовать точного напряжения.Он также должен быть безопасным по своей сути, потому что предназначен для медицинского инструмента. Таким образом, он должен быть полностью сертифицирован в странах, где он используется.

Выше приведены лишь два (крайних) примера возможных требований к питанию, но существует столько же различных требований, сколько и схем. В некоторых случаях невозможно предложить источник питания, если вы точно не знаете, что от него будет питаться. В других случаях почти все будет работать нормально. Поскольку Audio Pages в основном посвящены аудио, я сосредоточусь на источниках питания, которые применимы к аудиопроектам, однако одни и те же основные принципы применимы ко всем источникам питания, большим и малым.

Поскольку большинство продуктов Hi-Fi получают питание от сети, нам необходимо гальванически изолировать выход источника питания от сетевого напряжения. Это жизненно важное требование безопасности, и его нельзя игнорировать - и - независимо от выходного напряжения или требований к питанию. Гальваническая развязка означает отсутствие металлического электрического соединения между сетью и приводом. Трансформатор удовлетворяет этому требованию, но это не единственное решение. Можно также использовать лампу и стопку фотоэлементов («солнечных» элементов), но это крайне неэффективно.Поскольку большинство альтернатив неэффективны или просто глупы (например, в приведенном выше примере), источники питания с трансформатором составляют более 99,99% всех методов изоляции. В импульсных источниках питания также используется трансформатор, поэтому они включены в вышеперечисленное.

Трансформаторы работают только с переменным током, поэтому выходное напряжение необходимо выпрямлять и фильтровать для получения постоянного тока. Это показано на Рисунке 1 - трансформатор, выпрямитель и фильтр показаны слева. Для простоты в этой статье будут рассмотрены в основном схемы с одинарным питанием - двойные источники питания по существу дублируют фильтрацию и регулирование с противоположной полярностью.Фильтр является первым этапом процесса удаления шума и заслуживает некоторого внимания.


Рисунок 1 - Базовая схема источника питания

C1 (конденсатор фильтра) необходимо выбрать, чтобы поддерживать постоянный ток (с наложенным переменным током, как показано на рисунке 2) выше минимального входного напряжения для регулятора. Если напряжение упадет ниже этого минимума из-за чрезмерной пульсации, низкого входного напряжения сети или более высокого тока, на выходе появится шум - даже если схема регулятора идеальна.Ни один обычный регулятор не может работать, когда входное напряжение равно или меньше ожидаемого выходного. Это можно сделать с некоторыми импульсными регуляторами, но это выходит за рамки данной статьи.

На приведенной выше схеме присутствует пульсация около 380 мВ RMS (1,24 В пик-пик) на входе регулятора, но только 4,5 мВ RMS (14,2 мВ p-p) на выходе. Это снижение на 38 дБ - неплохо, но неплохо для такой простой схемы. Ток нагрузки 142 мА. С добавлением 1 дополнительного резистора и конденсатора для создания фильтра, идущего к базе Q1, пульсации можно уменьшить почти до нуля.Если вы хотите поэкспериментировать, замените R1 последовательными резисторами 2 x 560 Ом и подключите соединение между ними к земле через конденсатор емкостью 100 мкФ. Это снизит пульсации до уровня менее 300 мкВ - 62 дБ. В качестве альтернативы можно представить, что просто добавление еще одной большой крышки на выходе было бы так же хорошо, а может быть, даже лучше. Это не так из-за низкого выходного сопротивления. Добавление к нагрузке ограничения на 1000 мкФ снижает пульсации выходного сигнала до 3,8 мВ, что не является значительным снижением. Несмотря на свою простоту, этот регулятор на самом деле будет стоить дороже для создания и использования большего количества печатных плат, чем типичный трехконтактный регулятор на ИС.IC также превзойдет его по всем показателям.


Рисунок 2 - Осциллограммы напряжения для источника питания

на Рисунке 1

Регулятор на Рисунке 1 очень прост - он упрощен до такой степени, что его легко понять, но он не может работать очень хорошо. Это не значит, что это бесполезно - отнюдь нет. Следует помнить, что простой регулятор будет стоить больше, чем микросхема 3-контактного регулятора 7815. До появления недорогих IC-регуляторов схема, изображенная на рисунке 1, была довольно распространенной, и очень похожая схема была распространена с использованием клапанов (вакуумных трубок).Ссылки Ранние напряжения, как правило, неоновые трубки, предназначенные для стабильного напряжения. В этой статье они не рассматриваются.

Хотя простой регулятор вполне может быть всем, что нужно для многих приложений, особенно для схем, в которых используются операционные усилители, сам регулятор обычно не особенно важен. Это связано с тем, что большинство операционных усилителей имеют очень хороший коэффициент отклонения источника питания (PSRR) - у TL072 PSRR составляет 100 дБ (типичное значение). Это означает, что любой низкочастотный сигнал в источнике (или источниках) ослабляется на 100 дБ, прежде чем попадет на выходной вывод операционного усилителя.Это зависит от частоты!

Обратите внимание, что приведенный выше не относится к , если есть соединение от любого источника питания к входному контакту операционного усилителя. В этом случае может потребоваться обширная фильтрация для удаления шума питания. Если на входе операционного усилителя присутствует шум питания, он будет усиливаться вместе с сигналом.

Из рисунка 2 должно быть очевидно, что конденсатор фильтра C1 удаляет большую часть переменного тока выпрямленного постоянного тока, поэтому он должен иметь небольшой импеданс на частоте 100 Гц (или 120 Гц).Если импеданс мал на 100 Гц, то он намного меньше на 1 кГц и еще меньше на 10 кГц (и так далее). В конечном итоге полное сопротивление ограничивается ESR (эквивалентным последовательным сопротивлением) крышки фильтра, которое может составлять около 0,1 Ом при 20 ° C.

Важно не путать емкостное реактивное сопротивление с ESR. Конденсатор емкостью 1000 мкФ 16 В имеет реактивное сопротивление 1,59 Ом при 100 Гц или 15,9 Ом при 10 Гц. Это нормальный импеданс, вносимый конденсатором в любую цепь, и не имеет ничего общего с ESR.На частоте 100 кГц тот же конденсатор имеет реактивное сопротивление всего 1,59 наноОм, но ESR (и ESL - эквивалентная последовательная индуктивность) никогда не позволит это измерить. ESR обычно составляет менее 0,1 Ом и обычно измеряется при 100 кГц. Действительно, на очень высоких частотах ESL становится доминирующим, но это не означает, что конденсатор не может действовать как фильтр. Его эффективность снижается, но он все еще работает нормально. Некоторым людям нравится добавлять конденсаторы 100 нФ параллельно с электрооборудованием, но при любой частоте ниже средней частоты (менее 1 МГц) такое маленькое значение емкости будет иметь незначительный эффект или не будет иметь никакого эффекта.Хотя это легко измерить в работающей цепи, мало кто беспокоился, и продолжается миф о том, что электролитические колпачки не могут хорошо работать на высоких частотах.

Вопреки распространенному мнению в некоторых кругах, электролитические конденсаторы обычно не имеют высокого ESL. Осевые заглушки хуже всего просто потому, что провода находятся дальше друг от друга. Ожидается, что ESL для типичного радиального электрогидравлического провода с шагом 12 мм составит около 6 нГн. Короткая длина дорожки может значительно усугубить ситуацию - это проблема не конденсатора, а разработчика печатной платы.


2 - Требования к регулятору

Сам регулятор выполняет ряд основных функций. Первое (что удивительно) - это не регулирование как таковое, а уменьшение шума фильтра блока питания - в основном пульсации. Включить достаточно стабильное напряжение как часть процесса для ИС несложно, так что это, конечно же, включено. Регулируемое напряжение не очень точное, но это редко бывает проблемой.

Выходное сопротивление должно быть низким, поскольку это позволяет напряжению оставаться постоянным при изменении тока нагрузки.Например, если выходной импеданс составляет 1 Ом, то изменение тока на 1 А приведет к изменению выходного напряжения на 1 В. Это явно неприемлемо, и можно было бы ожидать, что выходное сопротивление будет меньше 0,1 Ом - однако это зависит от частоты и может включать некоторые интересные явления с некоторыми регуляторами (LDO - регуляторы с малым падением напряжения могут быть особенно неприятными). Дополнительные сведения о проблемах, с которыми вы можете столкнуться с этими типами, см. В разделе «Регуляторы с малым отсевом», в котором есть информация, которую вам необходимо знать перед их использованием.

Для поддержания низкого импеданса на очень высоких частотах обычно используется выходной конденсатор. Это в дополнение к любым конденсаторам обхода RF, которые могут потребоваться для предотвращения колебаний.

Также следует помнить, что в любой реальной цепи будут присутствовать следы на печатной плате, которые вносят индуктивность. Конденсаторы и их выводы также имеют индуктивность, и теоретически возможно создать схему, которая может действовать как ВЧ-генератор, если ваш выбор компонентов слишком далек от нормы (или следы питания вашей печатной платы слишком длинные).

Шунтирование особенно важно, если в цепи потребляются кратковременные импульсные токи. Эта форма волны тока часто встречается в приложениях со смешанными сигналами (аналоговыми и цифровыми), а шум импульсного тока может вызвать нарушение схемы - неправильно спроектированный тракт питания может вызвать сбои в питании, которые вызывают генерацию ложных логических состояний. Это может повлиять даже на пластину заземления, поэтому при компоновке и выборе байпасных заглушек требуется большая осторожность, чтобы гарантировать правильную работу схемы и отсутствие чрезмерного цифрового шума.

Как правило, линейные операционные усилители не вызывают импульсных токов, поскольку звуковой сигнал относительно медленный. Во многих случаях ток источника питания не будет модулироваться вообще, потому что выходной ток операционного усилителя остается в основном в пределах своей линейной (класс A) области. Даже если ток питания является модулированным по току , это будет относительно медленная модуляция, и индуктивность дорожки обычно незначительна в пределах звукового диапазона.


Рисунок 3 - Внутренняя схема регулятора

Основные разделы почти всех регуляторов показаны выше (в очень упрощенной форме).Опорное напряжение чаще всего ссылка запрещенной зоны, так как они очень стабильны, легко осуществить при изготовлении ИС, и имеет превосходную производительность. Номинальное опорное напряжение 1.25V, и это легко усиливается для достижения требуемого напряжения. В качестве альтернативы опорную ширину запрещенной зоны можно использовать для управления источником тока, который питает стабилитрон 6,2 В. Это напряжение выбрано потому, что положительные и отрицательные коэффициенты напряжения стабилитронов отмены, обеспечивая очень стабильное опорное напряжение в широком диапазоне температур.

Усилитель ошибки просто сравнивает выходное напряжение с опорным. Если они одинаковы (выходное напряжение можно масштабировать с помощью резистивного делителя, как показано на рисунке), то все в порядке. Если выходное напряжение низкое, усилитель ошибки выполняет соответствующую коррекцию и передает его на устройство последовательного прохода (чаще всего BJT (биполярный транзистор), и этот процесс продолжается (очень быстро) до тех пор, пока выходное напряжение не восстановится. при увеличении мощности (пониженная нагрузка) происходит обратное.Во многих схемах входное напряжение и / или выходной ток постоянно меняются, поэтому усилитель ошибки всегда работает.

В цепи регулятора используется обратная связь для поддержания низкого выходного сопротивления и максимального подавления шума. Поскольку все цепи обратной связи имеют критерии стабильности, которые должны соблюдаться для предотвращения колебаний, всегда будет частота, выше которой регулятор не сможет нормально работать. Выходной конденсатор подходящего размера используется для поддержания низкого импеданса вплоть до самой высокой интересующей частоты.

Из-за количества используемой обратной связи большинство регуляторов имеют очень низкий выходной импеданс. В результате добавление очень большой выходной емкости не обязательно снижает шум так сильно, как можно было бы ожидать - или даже вообще. Там, где необходим чрезвычайно низкий уровень шума, можно добавить простой резисторный / конденсаторный фильтр, но за счет регулирования нагрузки.

Существует ряд терминов, которые используются для описания характеристик любого регулятора. Они перечислены ниже вместе с краткими пояснениями.

A,
Параметр Объяснение
Регулировка нагрузки Процентное изменение напряжения при заданном изменении выходного тока
Линейное регулирование являющееся изменением выходного напряжения для данного изменения входного напряжения
Падение напряжения Минимальный перепад напряжения между входом и выходом, прежде чем регулятор больше не сможет поддерживать приемлемую производительность
Максимальное входное напряжение Абсолютное максимальное напряжение, которое может быть приложено к входной клемме регулятора относительно земли.
Подавление пульсаций Выражается в дБ, отношение входной пульсации (от нерегулируемого источника постоянного тока) к выходной пульсации.
Шум Где указано, количество случайных (тепловых) шумов, присутствующих в регулируемом выходном постоянном напряжении
Переходная характеристика Обычно отображается графически, показывает мгновенную производительность при изменении линейного напряжения или нагрузки ток

Очевидно, существует множество других факторов, таких как рассеиваемая мощность, максимальный ток, характеристики ограничения тока и т. д. Они зависят от типа регулятора, а технические характеристики и терминология могут сильно различаться.Многие из параметров слишком сложны, чтобы дать простой «показатель качества», и показаны графики, показывающие переходные характеристики (нагрузка и линия) и другую информацию, которая может потребоваться для выбора правильной части для данной задачи.

Одно специальное семейство регуляторов называется регуляторами LDO (low drop-out). Там, где обычному регулятору IC может потребоваться дифференциал входа / выхода от 2 до 5 В, тип LDO обычно работает при минимальном напряжении 0,6 В между входом и выходом.Они обычно используются в оборудовании с батарейным питанием, чтобы продлить срок службы батарей. Некоторые из этих устройств также обладают очень низким энергопотреблением, поэтому в самом регуляторе тратится минимум энергии.

Немногие (если есть) доступные в настоящее время ИС регуляторов имеют низкую производительность. Хотя могут быть и «лучшие» типы, но это не означает, что лучший (более дорогой) регулятор заставит систему звучать иначе.


3 - Общие регуляторы IC

Очень немногим аудиоприложениям действительно требуется что-то большее, чем традиционные стабилизаторы постоянного напряжения, такие как 7815 (положительный) и 7915 (отрицательный).Да, они несколько шумные, но шум обычно (но не всегда) несущественен, когда схема основана на операционном усилителе. Причину см. Ниже.

A 7815 (или 7915) имеет типичный выходной диапазон от 14,4 В до 15,6 В, поэтому рассчитывать на точность напряжения нереально. Регулировка нагрузки (т. Е. Изменение выхода при изменении тока нагрузки) составляет от 12 мВ до 150 мВ при изменении тока нагрузки с 5 мА на 1,5 А. Для этого теста входное напряжение поддерживается постоянным.

Подавление пульсаций указано как минимум от 54 дБ до типичного значения 74 дБ. Эти показатели можно улучшить, используя регулируемые регуляторы LM317 / 337. У них более низкий уровень шума и лучшее подавление пульсаций, чем у гораздо более старых фиксированных регуляторов, но в большинстве схем это не имеет никакого значения. Утверждения о том, что существует некое «качество» постоянного тока, которое каким-то образом (волшебным образом?) Слышно, обычно не имеет смысла. Использование суперрегуляторов обычно неоправданно для любой схемы операционного усилителя и имеет минимальное оправдание в лучшем случае даже для очень простых дискретных схем.Для минимально возможного шума требуется колпачок, соединяющий регулировочный штифт с землей (землей), и он должен иметь разрядный диод, установленный между регулировочным и выходным контактами (оба, разумеется, ориентированы соответственно полярности).

На рынке существует довольно много других типов регуляторов, но типы National Semiconductor, похоже, занимают львиную долю рынка в отношении обычных торговых точек. Не то чтобы с ними что-то не так - они хорошо работают по разумной цене и имеют очень хорошую репутацию в плане надежности.Хотя можно получить более эзотерические устройства (при некотором поиске), многие традиционные производители концентрируются на импульсных регуляторах и, похоже, не очень заинтересованы в разработке новых аналоговых конструкций.

Хотя существует множество дискретных или полудискретных регуляторов, которые можно найти в различных книгах, на веб-сайтах (включая этот сайт) и в других местах, они обычно используются только когда-либо, потому что не существует легкодоступной версии IC. Примером может служить регулятор фантомного питания ESP P96 - эта конструкция оптимизирована для низкого уровня шума и относительно высокого напряжения, необходимого для фантомной системы 48 В.Регулировка вторична, поскольку спецификация напряжения фантомного питания довольно широка. В этом отношении он по-прежнему вызывает доверие, но у него довольно плохой переходный отклик, что не является проблемой для приложения.


3.1 - Регуляторы LDO

Регуляторы LDO (с малым падением напряжения) становятся все более популярными, потому что людям нравится иметь возможность иметь регулируемое питание от батарей. Пользователи также хотели бы иметь возможность использовать батареи до последней капли (так сказать).В стабилизаторе с низким падением напряжения это достигается за счет использования последовательного транзистора PNP (или P-Channel MOSFET) (для положительного регулятора), а разница напряжений между входом и выходом может быть меньше 0,6 В по сравнению с парой вольт или более. для традиционного регулятора. Однако есть некоторые предостережения при использовании регуляторов LDO, потому что они намного менее стабильны, чем их обычные аналоги.

Последовательный транзистор работает с усилением, поскольку он не является повторителем эмиттер / исток.Это приводит к дополнительному выходному сопротивлению, поэтому внешняя нагрузка оказывает большее влияние, чем при использовании обычного регулятора. Емкость, ESR (эквивалентное последовательное сопротивление) и индуктивность на выходном выводе должны находиться в указанных пределах, чтобы предотвратить колебания, поэтому есть некоторая потеря гибкости. Нормальный регулятор 78xx обычно может иметь на выходе от 100 нФ до 10 000 мкФ, и он будет работать безупречно независимо от того, но с версией LDO такие вольности не допускаются.

Во многих случаях простая замена выходного конденсатора на другой с более низким ESR может преобразовать стабильный и надежный регулятор в ВЧ-генератор.Очень важно получить технические характеристики любого регулятора LDO и убедиться, что вы строго соблюдаете все рекомендации. Нестабильность часто возникает, если выходной предел недостаточно велик или имеет слишком высокое или слишком низкое ESR. Регуляторы LDO нестабильны по своей природе, поэтому для определения критериев стабильности необходимо использовать листы данных производителя.

Практически все стабилизаторы LDO полагаются на ESR (и, возможно, ESL - эквивалентную последовательную индуктивность) выходного конденсатора для коррекции фазовой характеристики внутренней схемы для обеспечения стабильности.Это сложная область, и здесь мы не будем рассматривать ее подробно. Также будьте осторожны с выбором. Многие LDO рассчитаны на низкое входное напряжение и обычно используются для обеспечения низкого напряжения (1,2–3,3 В) для микропроцессоров и т.п. По большей части они не подходят для использования с обычными напряжениями операционных усилителей (например, ± 15 В). Доступны отрицательные версии, но сделать выбор из положительных или отрицательных частей сложно, потому что существует очень много разных типов.

Дополнительную информацию см. В статье «Регуляторы с малым падением напряжения».


3,2 - шум

Поскольку шум - это не просто пульсация питания 100/120 Гц, нам также необходимо обратить внимание на шум регулятора (широкополосный). Обычные регуляторы 78xx / 79xx имеют неплохое подавление пульсаций, но обычно довольно шумные. Шум преимущественно высокочастотный и находится на частотах, на которых PSRR операционного усилителя далеко не так хорош, как для низких частот. В результате некоторые схемы операционных усилителей могут создавать слышимый шум, исходящий непосредственно от источников питания.В общем, это не проблема и не вызовет никаких проблем, но для тех случаев, когда слышен шум, исправить довольно просто.

Одним из решений является использование регулируемых регуляторов, таких как LM317 / 337. Они намного тише, чем микросхемы серии 78/79, и разница может быть слышна, особенно в схемах с высоким коэффициентом усиления. Например, исходная версия дискретного предусилителя ESP P37 имеет PSRR около 31 дБ для широкополосного шума. 10 мВ шума питания приведут к выходному шуму 297 мкВ.Это может быть слышно в тихих условиях прослушивания, хотя некоторые регуляторы (если они есть) будут такими шумными. 10 мВ было удобным эталонным уровнем - в технических данных на LM7815 указано, что максимальный уровень шума составляет 90 мкВ. В действительности, большинство стандартных регуляторов будут довольно похожими.

Если минимальный уровень шума слышен, необходимо устранить две возможные причины. Если это вызвано самим операционным усилителем, то единственным решением будет замена на другой (с низким уровнем шума) тип. Если источником является шум источника питания, самый простой способ избавиться от подавляющего большинства этих шумов - просто использовать простой RC-фильтр (сопротивление, емкость) на выходе регуляторов.

Использование последовательных резисторов 10 Ом от источника питания с конденсаторами 1000 мкФ на землю для каждой полярности почти полностью устраняет шум. Напряжение питания снижается всего на 100 мВ на каждые 10 мА потребляемого тока, что не повлияет на звуковые цепи. Это гораздо более дешевый вариант, чем использование относительно дорогих дискретных источников питания, требующих экзотических операционных усилителей, дорогостоящих конденсаторов звукового качества и других компонентов. Можно ожидать, что с помощью этого простого фильтра шум будет уменьшен как минимум на 60 дБ.Фильтр больше всего влияет на высокочастотный шум (самый навязчивый и наименее подверженный PSRR операционного усилителя). Обратите внимание, что бессмысленно добавлять большой конденсатор без последовательного резистора - выходное сопротивление большинства регуляторов настолько низкое, что почти не окажет никакого влияния.

Высокочастотный шум от регуляторов можно уменьшить, добавив конденсатор от клеммы ADJ к земле / общей. Затем необходимо добавить диод от ADJ к выходу для разрядки конденсатора в случае короткого замыкания выхода.Однако существует очень мало схем операционных усилителей, которые действительно выиграют от дополнительной фильтрации.


4 - «Супер» регуляторы

Самый простой способ сделать суперрегулятор - это использовать два регулятора последовательно, причем первый имеет более высокое напряжение, чем требуется на выходе. Например, выход 15 В может иметь вход для второго регулятора, возможно, 22 В, а также может быть добавлена ​​дополнительная фильтрация (как показано ниже). В то время как пульсация будет сведена практически к нулю, улучшит ли это что-либо звук? Почти наверняка ответ - «Нет».Хотя многие заявляли о превосходной производительности (с обычными превосходными степенями и полным отсутствием каких-либо объективных свидетельств), маловероятно, что что-то изменилось. Обратите внимание, что на рисунке 4 показаны только положительные стороны. Полную информацию см. В статье.

Одной из популярных версий является «Суперрегулятор» Юнга (модифицированная версия показана ниже). Хотя у меня нет никаких сомнений в том, что его характеристики образцовые, достигнутый уровень производительности просто не является необходимым для большинства аудиосхем.Общая схема представляет собой предварительный стабилизатор (LM317), за которым следует усилитель ошибки на основе операционного усилителя, прецизионный опорный диод и транзистор последовательного прохода. Другими словами, два каскадных регулятора. Хотя в некоторых версиях он также позволяет дистанционно измерять напряжение, от этого мало пользы, когда источник питания и аудиоплаты находятся всего в 100 мм или около того друг от друга. Использование быстродействующего операционного усилителя и оптимизированной схемы, безусловно, даст отличный переходный отклик, но ни один нормальный аудиосигнал не имеет достаточно высокой частоты, чтобы сделать переходный отклик проблемой.

Превосходная степень имеется в большом количестве на многих сайтах с описанием схемы. Некоторые люди отметили, что в некоторых конфигурациях он может быть подвержен колебаниям (поэтому их нужно делать медленнее), и я получил электронные письма от людей, которые жалуются, что это произошло (и нет, я не знаю, почему люди будут мне жаловаться про чужую схему). Между тем, похоже, никто не заметил, что подавляющее большинство работающих операционных усилителей на самом деле не заботятся о том, имеет ли постоянный ток шум питания 1 или 100 мкВ.

Естественно, поскольку версия Юнга пользуется популярностью, другие поддержали ее. В результате существует несколько версий альтернативных суперрегуляторов, многие из которых будут склонны к колебаниям и почти наверняка не обеспечат какого-либо измеримого улучшения звуковых характеристик ... если, конечно, не будут колебаться. Как и следовало ожидать, колебания регулятора никогда не могут дать положительного результата ни в одной звуковой цепи.


Рисунок 4 - Суперрегулятор LM317 с каскадом

Для тех, кто хочет создать сверхрегулируемую систему, гораздо более дешевым вариантом будет использование пары каскадных LM317 (например, пары плат P05).При выходном токе 150 мА первый регулятор снижает входную пульсацию с 680 мВ пик-пик (206 мВ RMS) до менее 470 мкВ P-P (143 мкВ RMS), то есть снижение на 63 дБ. Следующий фильтр (R3, C3) снижает это значение до 123 мкВ P-P (42 мкВ RMS), еще 11 дБ. Второй регулятор снижает это значение до 116 нВ P-P (42 нВ RMS), 60 дБ - по крайней мере, согласно моделированию. Суммарное подавление пульсаций составляет почти 134 дБ, но одна неуместная дорожка или провод может легко испортиться.

Помните, что это напряжение на блоке питания , и PSRR любой схемы операционного усилителя еще не рассматривался.Дискретные схемы, и особенно конструкции с малой обратной связью, менее устойчивы к пульсации питания, поэтому некоторые схемы этого типа могут выиграть от дополнительной фильтрации пульсаций, предлагаемой каскадной схемой регулятора. Однако, если вы не усиливаете сигналы слишком низкого уровня, маловероятно, что что-либо из вышеперечисленного будет необходимо. Добавьте 70 дБ PSRR любого разумного операционного усилителя, и ожидаемый выходной шум будет настолько ниже минимального уровня шума любой системы, что никакие дальнейшие улучшения не дадут какой-либо слышимой разницы.

Также стоит помнить, что даже у прямых проводов есть сопротивление и индуктивность, поэтому даже если переходная характеристика и регулирование были идеальными в источнике питания, 100-миллиметровый провод немедленно приведет к потерям. Дистанционное зондирование может использоваться, чтобы противодействовать этому, но для аудиосхемы ... полный излишек для бесполезной цели.


Рисунок 4A - Суперрегулятор Юнга (и др.)

На рис. 4A показана моя упрощенная версия «суперрегулятора» Юнга (и др.).Есть много вариаций основной темы, но многие из них похожи на оригинал. Одна примечательная общая деталь - проходной транзистор серии Д44х21. Он описывается как быстрый переключатель и имеет номинальное значение f T 30-50 МГц (скорость зависит от производителя). Операционный усилитель (AD825) также распространен во многих альтернативных версиях, поскольку он также очень быстр и может обеспечивать больший выходной ток, чем многие другие операционные усилители. Он доступен только в SMD-корпусе и не является дешевой частью. Среди других подходящих устройств - AD797, который имеет более низкий уровень шума, но значительно дороже.LM317 настроен так, что его выходное напряжение примерно на 2,6 В выше, чем окончательное регулируемое выходное напряжение. Я исключил часто указываемые значения резистора E96 (например, 499 Ом), потому что они просто не нужны в этом приложении. В любом случае ожидается, что резисторы с металлической пленкой 1% или 2% будут иметь значение не для точности, а для низкого уровня шума.

Выходное напряжение устанавливается делителем напряжения с помощью R6 и R7, и все значимые напряжения показаны на схеме. R6 обходится C4, поэтому коэффициент усиления схемы по переменному току равен единице, что обеспечивает минимальный шум.Я не создавал ни одного из них, но моделирование показывает, что он имеет чрезвычайно низкий выходной импеданс, но, как и большинство регуляторов, он все еще однополярный. Он не может потреблять ток от нагрузки , но это редко требуется для любого внутреннего источника питания. Все конденсаторы 100 мкФ должны быть типа с низким ESR. Операционный усилитель получает постоянный ток от регулируемого выхода. Обратите внимание, что вполне возможно, что показанная схема может колебаться в зависимости от используемых устройств, компоновки печатной платы и т. Д. Быстрые операционные усилители могут легко колебаться, и им может потребоваться всего несколько миллиметров (без обхода) дорожки печатной платы в линии питания, чтобы ввести достаточно паразитная индуктивность, чтобы вызвать проблемы.

Как отмечалось ранее, нет убедительных доказательств того, что использование этого (или любого другого) «суперрегулятора» повлияет на выходной сигнал любой схемы на базе операционного усилителя. Заявления включают «лучший бас» и / или «улучшенную звуковую сцену», но любой операционный усилитель может подавать выходной сигнал на постоянный ток, и выход в значительной степени не зависит от источника питания. Нет никаких оснований ожидать, что наличие «идеального» постоянного тока будет иметь какое-либо значение на слух ... при условии, конечно, что любой сравнительный тест - это , двойной слепой .Визуальные тесты фатально ошибочны, и хотя измерения вполне могут показать, что постоянный ток от «супер» регулятора имеет более низкий уровень шума или лучшее регулирование, чем простой регулятор LM317 / 337, это не означает, что , а не , автоматически переводит на улучшенное качество звука.

Примечание: Необходимо учитывать возможность индуктивной и / или емкостной связи внутри и вокруг источника питания. Один неуместный провод может сделать все ваши усилия для получения «идеального» источника постоянного тока совершенно бессмысленным, потому что может быть значительное «загрязнение», связанное с питанием или землей. проводка.Трансформаторы излучают магнитное поле, и хотя тороидальные типы лучше, чем «обычные» ламинированные E-I, все же есть некоторая степень магнитного поля. утечка (особенно там, где провода выходят из трансформатора). Если вам действительно нужен сверхчистый источник постоянного тока, трансформатор и вся проводка от сети должны быть отдельно. коробку, отделенную от электроники не менее чем на 500 мм или около того. Если вы этого не сделаете, «суперрегулятор» будет пустой тратой времени.


5 - Регулирование шунта Шунтирующие регуляторы

имеют некоторые преимущества перед традиционными последовательными регуляторами, несмотря на их низкий КПД и сравнительно высокую рассеиваемую мощность.Преимущества шунтирующих регуляторов заключаются в следующем ...

  • Защита от короткого замыкания
  • Может потреблять ток от нагрузки, а также обеспечивать ток от до нагрузки
  • Они обеспечивают (почти) надежную защиту от перенапряжения, включая подавление переходных процессов
  • Может быть очень простым (резистор и стабилитрон)

Есть и недостатки, как и следовало ожидать ...

  • Сравнительно высокое рассеивание мощности независимо от тока нагрузки
  • Рассеивание увеличивается при уменьшении тока нагрузки
  • Простые версии могут иметь относительно низкую общую производительность

Простейший шунтирующий стабилизатор состоит только из резистора и стабилитрона.При правильной конструкции это очень простая схема источника питания, обеспечивающая приемлемую производительность для многих приложений. Например, предусилитель гитарного усилителя P27B имеет на плате пару стабилитронов, которые обеспечивают отсутствие шума, несмотря на очень высокий коэффициент усиления предварительного усилителя.

В современном оборудовании используется очень мало шунтирующих регуляторов. Это не обязательно хорошо, так как почти никто не разрабатывает схемы защиты от перенапряжения, поэтому выход из строя последовательного регулятора часто сопровождается полным разрушением схемы, использующей регулируемое питание.Это особенно верно в отношении логических схем ... Логические схемы 5 В обычно получают непоправимый ущерб при напряжении питания выше 7 В.


Рисунок 5 - Шунтовые регуляторы

В двух схемах, показанных выше, совершенно очевидно, что высокопроизводительная схема превосходит простой стабилитрон. В качестве быстрого теста (который ни в коем случае не является окончательным, но дает хорошее представление) схемы были смоделированы. Вход постоянного тока был намеренно «загрязнен» синусоидой 2 В пикового значения (1,414 В RMS) 100 Гц для измерения подавления пульсаций в каждой версии.Один стабилитрон смог снизить пульсации до 11 мВ RMS, то есть чуть более 42 дБ.

Если R1 и R2 заменены одним резистором на 100 Ом (исключая C2), подавление пульсаций упадет до 25 дБ (среднеквадратичное колебание 82 мВ). Этот метод уменьшения пульсаций был очень распространен, когда люди создавали дискретные регулируемые источники питания. Два резистора и конденсатор 47 мкФ образуют фильтр нижних частот с частотой -3 дБ, равной 14,4 Гц. Обратите внимание, что разделительный резистор необходим - если конденсатор на 470 мкФ был просто подключен параллельно стабилитрону, то улучшения было бы очень мало - среднеквадратичное напряжение пульсаций уменьшилось только вдвое до 40 мВ, а не до 11 мВ, измеренных с использованием метода разделенного резистора.

Почему? Поскольку стабилитрон имеет низкий импеданс, и он действует параллельно с сопротивлением конденсатора. Разделив сопротивление, конденсатор работает с эффективным импедансом двух резисторов, включенных параллельно - это намного больше, чем импеданс стабилитрона, поэтому конденсатор имеет больший эффект. Излишне говорить, что большая емкость дает лучшие характеристики пульсации - например, удвоение емкости вдвое снижает пульсации напряжения.

Версия на базе операционного усилителя достигла 2,3 мкВ RMS - отклонение более 116 дБ.К этой цифре, конечно, нужно относиться с большой долей скептицизма - симуляторы и реальная жизнь не часто совпадают. На самом деле, для «реальной» схемы я ожидал снижения примерно на 80-90 дБ. Имейте в виду, что схема регулятора на базе операционного усилителя показана в качестве примера - это не рабочая схема и почти наверняка будет колебаться, если будет построена, как показано.

Обе цепи обеспечивают ток нагрузки около 75 мА (15 В, нагрузка 200 Ом).

Для простой версии стабилитрона с полной нагрузкой рассеиваемая мощность стабилитрона составляет 440 мВт.Без нагрузки он увеличивается почти до 1,7 Вт. Если бы использовался стабилитрон мощностью 1 Вт, он бы вышел из строя, если бы цепь работала без нагрузки более нескольких секунд. Рассеивание резистора остается неизменным вне зависимости от того, нагружена схема или нет, но увеличивается, если выход замкнут на массу. Два резистора должны быть не менее 1 Вт, поскольку каждый рассеивает около 500 мВт.

Для высокопроизводительной версии требуется резистор на 5 Вт для R3. Транзистор Q2 имеет максимальное рассеивание без нагрузки, и оно будет около 3.5 Вт. Рассеивание составляет около 2,3 Вт при номинальной нагрузке 75 мА. Хотя ток шунта можно уменьшить по сравнению с 250 мА, показанным на рис. 5, производительность снизится, если он упадет ниже примерно 150 мА. Это можно уменьшить, используя ту же схему разделенного резистора, что и в простом стабилитроне, и это также улучшит характеристики подавления пульсаций.

Стоит отметить, что большинство конструкций шунтирующих стабилизаторов (будь то операционные усилители или дискретные) регулируют собственное напряжение питания. Это дает неотъемлемое преимущество, заключающееся в том, что питание схемы стабильно, что обеспечивает оптимизацию общей производительности без каких-либо требований к предварительному регулированию.


Рисунок 5A - Шунтирующий регулятор P37

Наконец, версия, которая использовалась многими конструкторами, показана в проекте 37. Это простой шунтирующий стабилизатор, но мощность стабилитрона увеличивается за счет добавления транзистора, как показано выше. Обратите внимание, что резистор разделен, и между ними установлена ​​крышка. Как отмечалось в статье, уровень шума чрезвычайно низкий - можно ожидать, что фон 100/120 Гц будет менее 20 мкВ или около того. Я обнаружил, что измерить гул в прототипе было практически невозможно, поскольку преобладали обычные шумы схемы и испытательного оборудования.Хотя последняя печатная плата для P37 теперь использует ± 15 В, регулятор по-прежнему полезен для тех, кто хочет поэкспериментировать.

Если вам нужна отрицательная версия, просто переверните все и используйте транзистор PNP (например, BD140). Для разных напряжений вы меняете стабилитрон, но помните, что выходное напряжение будет на 700 мВ - 1 В выше, чем напряжение стабилитрона из-за перехода база-эмиттер транзистора. Фактическое напряжение зависит от силы тока. Для получения дополнительной информации об использовании стабилитронов в целом см. AN008 - Как использовать стабилитроны на веб-сайте ESP.

Конструкция шунтирующих регуляторов в целом несложна, но есть немало вещей, которые необходимо рассчитать. Нерегулируемое входное напряжение должно быть выше желаемого выходного, включая любые пульсации. Например, если минимальное напряжение составляет 16 В, а максимальное - 20 В (амплитуда пульсаций 4 В), вы не можете рассчитывать на выход 15 В, потому что запаса в 1 В просто недостаточно. Минимальное напряжение должно быть не менее чем на 25% больше желаемой выходной мощности. Для выхода 15 В это означает не менее 18-19 В.Помните также, что входящая сеть будет отличаться, и это также необходимо учитывать.

Сопротивление питания (R1 и R2 на Рисунке 5A) должно как минимум в 1,5 раза превышать максимальный ток нагрузки . Если ваша схема потребляет 50 мА, то резисторы должны выдерживать 75 мА. Напряжение на питающем сопротивлении - это входное напряжение минус выходное напряжение. Затем вам нужно определить рассеиваемую мощность резисторов, стабилитрона и шунтирующего транзистора. Некоторые общие подходы к определению номиналов конденсаторов доступны в статье «Регуляторы напряжения и тока и как их использовать».Я не предлагаю здесь объяснять весь процесс проектирования - по большей части он основан ни на чем более сложном, чем закон Ома.


6 - Бестрансформаторные источники питания

Так называемые «бестрансформаторные» источники питания могут использовать резистор или конденсатор для понижения сетевого напряжения переменного тока до уровня, пригодного для использования электроникой. Подход резистора здесь не рассматривается, потому что очень редко он будет иметь достаточно низкое рассеивание мощности, чтобы его можно было использовать в большинстве случаев. Конденсатор обеспечивает падение напряжения без потерь, потому что это реактивный компонент.Несмотря на то, что у них очень низкий (т.е. «плохой») коэффициент мощности, эти источники обычно используются только при ограниченном выходном токе, и низкий коэффициент мощности не является проблемой.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: Следующие цепи не изолированы от сети и никогда не должны использоваться в каких-либо формах общего назначения. входное или выходное соединение. Необходимо учитывать, что все схемы работают при полном сетевом потенциале и должны быть соответствующим образом изолированы. Никакая часть схемы не может заземляться через защитное заземление сети или любым другим способом.Не работайте с источником питания или любой подключенной схемой во время подачи питания, это может привести к смерти или серьезной опасности. это может привести к травме.

Некоторых привлекает идея сделать источник питания без трансформатора. Даже относительно небольшие трансформаторы громоздкие и тяжелые, и они всегда будут излучать небольшое количество магнитных помех. Однако блоки питания без трансформатора не изолированы от сети и по своей природе чрезвычайно опасны смертельный исход .

Есть несколько моментов безопасности, которые здесь повторяются. Это не потому, что я люблю повторяться, а чтобы быть абсолютно уверенным, что потенциальные (извините) конструкторы их не упустят. Эти припасы смертельны в чужих руках (в частности, для неопытных конструкторов), и если мое повторение спасет только одну жизнь, оно того стоит.

Эти расходные материалы можно использовать в ограниченном ассортименте продукции, и они не могут иметь прямых входных или выходных соединений. Это несколько ограничивает их полезность, поскольку для большинства проектов требуется связь с внешним миром.Хотя изоляция возможна с помощью оптопар, они часто медленные и не очень линейные, поэтому приложения Hi-Fi исключены. Можно использовать удаленный датчик (например), при условии , что датчик, провод и разъем полностью изолированы, рассчитаны на сетевое напряжение и не имеют доступных металлических частей.

Если используются такие цепи, они будут полностью закрытыми и могут иметь доступ к функциям цепи с помощью хорошо изолированных кнопок, инфракрасного или радиоуправления.Также можно использовать хорошо изолированные (пластмассовый стержень) горшки. Типичные области применения разнообразны и включают регуляторы скорости двигателя, высокотехнологичные регуляторы освещенности, регуляторы температуры и многие другие. Аудио - это , а не , включенные в какое-либо общее использование.

Хотя можно было бы изолировать входы и выходы с помощью трансформаторов, никто не производит трансформаторы «линейного уровня», которые рассчитаны на то, чтобы выдерживать сетевое напряжение. Даже если бы они были доступны, стоимость была бы намного выше, чем стоимость небольшой сетевой трансмиссии и базового обычного источника питания.

Следовательно, приложения строго ограничены областями, где необходимые входы и выходы могут быть оптоизолированы, или где нет прямого соединения с внешним миром вообще. Многие проекты на базе PIC предназначены для управления сетевыми приборами, и они могут без проблем использовать бестрансформаторный источник питания. Естественно, внешние зонды или другие датчики также должны быть полностью изолированы. Они должны выдерживать полное сетевое напряжение безопасно и дольше ожидаемого срока службы устройства.


Рисунок 6A - Типовой бестрансформаторный источник питания

Теперь, глядя на схему, становится очевидно, что одна сторона связана с нейтралью, а нейтраль подключена к защитному заземлению здания или к защитному заземлению на распределительном трансформаторе местной сети (это зависит от страны). Поэтому можно подумать, что схема должна быть безопасной. Однако регулирующие органы в каждой стране настаивают на том, что нейтраль является «проводником с током», и повсюду признается, что существует возможность замены активной (также известной как фаза или фаза) и нейтрали.Это может произойти в старых зданиях (подключенных до применения каких-либо стандартов) или из-за неправильно подключенного удлинительного кабеля. Во многих странах есть неполяризованные сетевые вилки, которые можно вставлять в розетку любым способом.

Любой из вышеперечисленных делает схему смертельной. Выход становится активным, а не нейтральным, поэтому все подключенные цепи находятся под напряжением сети. По этой причине схемы, подобные показанным, могут использоваться только таким образом, что конечному пользователю не может быть доступна никакая часть источника питания или его подключенных схем.Это означает отсутствие разъемов для входа или выхода, и все компоненты должны быть полностью изолированы, чтобы предотвратить случайный контакт.

Теперь, когда необходимые заявления об отказе от ответственности заполнены, мы можем взглянуть на саму схему. Предохранитель (F1), очевидно, предназначен для защиты от риска возгорания, открываясь, если сила тока превышает ожидаемую. R1 ограничивает пусковой ток, который может быть очень высоким, если питание подается, когда вход переменного тока находится на максимальном значении. R1 должен быть не менее 1 Вт, и предполагается, что его значение значительно меньше емкостного реактивного сопротивления C1.В некоторых случаях R1 может быть плавким резистором, что устраняет необходимость в отдельном предохранителе. Считаю это плохим механизмом защиты, но он дешевый.

C1 - фактический ограничитель тока. Использование конденсатора практически не приводит к потере мощности - конденсаторы, используемые в пределах их номиналов, имеют чрезвычайно низкие потери. R2 + R3 предназначены для разряда конденсатора при отключении сети, а два используются для получения удовлетворительного номинального напряжения. Без этого C1 может удерживать значительные изменения в течение нескольких дней, поэтому любой, кто прикоснется к контактам сетевой вилки, может получить очень неприятный удар.R2 + R3 должен быть рассчитан на на полное сетевое напряжение. Может потребоваться использовать 3 или более резистора последовательно, чтобы гарантировать, что они будут постоянно выдерживать приложенное напряжение.

C1 будет иметь почти полное сетевое напряжение на нем (230 В RMS для показанной схемы), и не может и не должен быть конденсатором с номинальным постоянным током. Колпачок на 400 В постоянного тока будет работать с сетью 120 В, но это крайне неудовлетворительно, и в конечном итоге выйдет из строя. Напряжение на цоколе должно быть минимум 275 В переменного тока при использовании от сети 230 В.В общем, неразумно использовать конденсаторы с номинальным постоянным током там, где высокое напряжение переменного тока будет проходить через конденсатор - во всех случаях настоятельно рекомендуется использовать компоненты с номинальным переменным током. Конденсаторы X-класса предназначены для подключения к сети и являются единственным типом, который следует использовать.

D1 и D2 образуют выпрямитель. D2 должен быть установлен, чтобы предотвратить заряд C1 до пика сетевого напряжения (340 В, через D1). Без D2 схема работать не будет! C2 - это колпачок фильтра, который должен быть рассчитан только на немного выше напряжения стабилитрона.Электролитическое напряжение 6,3 В будет вполне приемлемо. Наконец, D3 (стабилитрон 5,1 В, как показано) обеспечивает регулировку. Постоянный ток будет иметь значительную пульсацию - в показанной цепи и при входной частоте 50 Гц будет около 325 мВ пик-пик пульсации на источнике питания. Обычно это вполне приемлемо для схемы PIC, при условии, что от нее не ожидается точного аналого-цифрового или цифро-аналогового преобразования.

Пульсации можно уменьшить, добавив резистор (R3) между C2 и D3, но необходимо следить за тем, чтобы напряжение на C2 оставалось в пределах номинальных значений.Например, резистор на 33 Ом снижает пульсации до примерно 63 мВ от пика к пику и поддерживает напряжение на C2 чуть ниже 6,3 В. Показанные цифры относятся к нагрузке 220 Ом при 5,1 В - около 23 мА. Доступный ток уменьшается при увеличении напряжения, поэтому на рисунке 6B показаны нагрузки 330 Ом. В общем, должен быть второй конденсатор параллельно с D3, чтобы обеспечить более высокий, чем обычно, пиковый ток в цепи с питанием.

Обычный вариант схемы, показанной выше, заключается в использовании стабилитрона вместо D1, а D3 не требуется.Это уменьшает количество компонентов, но выходное напряжение будет на 650 мВ ниже, чем напряжение стабилитрона, и будет больше пульсаций на источнике постоянного тока. Для лучшей фильтрации можно использовать резистор и второй электролитический колпачок, но выход не будет так хорошо регулироваться из-за последовательного резистора.


Рисунок 6B - Типовой бестрансформаторный источник питания с двумя выходами

Нет никаких реальных ограничений для доступных напряжений, но обычно используемое максимальное напряжение составляет около 24 В или около того.Если вам нужно несколько напряжений, просто добавьте стабилитроны, как показано на рисунке 6B. Как показано, у вас есть ± 5 В, но это также может быть +5 и + 10 В, просто выбрав, какой вывод является «общим». Очень важно, чтобы вы понимали, что «общий» - это , а НЕ , как земля / земля. Никакая часть схемы не может быть затронута безопасно, и источник питания может использоваться только для полностью закрытых приложений без входных или выходных разъемов, к которым может получить доступ конечный пользователь.

Одна проблема, с которой часто сталкиваются, - это низкий доступный ток.Да, емкость для C1 можно увеличить, но крышка будет физически большой, а стоимость может быть непомерно высокой. Даже показанная крышка на 1 мкФ будет довольно громоздкой и, скорее всего, представляет собой пару параллельно подключенных конденсаторов X-класса 470 нФ (достаточно близко к 1 мкФ). Также необходимо учитывать пусковой ток. Поскольку разряженный конденсатор при первом приложении напряжения действует скорее как короткое замыкание, показанный ограничитель броска тока 100 Ом является единственным, что ограничивает ток. В худшем случае сеть переключается на пике полупериода, в результате чего пиковый ток будет равен 2.3А при питании от сети 230 В (мгновенное рассеивание 530 Вт!) Или 1,2 А при 120 В. Если значение R1 увеличивается, пусковой ток уменьшается, но увеличивается непрерывное рассеивание. Это рассеяние - это реальная мощность, за которую вы платите, и тратится впустую в виде тепла.

Стандартная схема является двухполупериодной в отношении сети, но выпрямление - только полуволновым. Отрицательный полупериод сетевого тока не используется, поэтому выходной ток ограничен. Максимальный ток, который вы можете ожидать, зависит от напряжения, но, как показано выше, он будет составлять около 25 мА на каждую микрофарад, используемую в качестве C1 (при входе 230 В).Например, при 1 мкФ вы получите около 25 мА или 10 мА для 470 нФ. Доступный ток составляет примерно половину при питании от сети 120 В.


Рисунок 6C - Улучшенный бестрансформаторный источник питания

Основным усовершенствованием является использование мостового выпрямителя, как показано выше. Диодный мост означает, что доступный выходной ток увеличивается, а сглаживание упрощается, поскольку частота пульсаций вдвое превышает частоту сети. Недостатком является то, что общий выход не относится к нейтрали, что является ограничением, если схема предназначена для управления TRIAC для переключения сети (например).В большинстве случаев следует использовать именно эту версию, и она может обеспечивать ток, достаточный для работы реле. Схема, показанная на рисунке 6C, может подавать до 55 мА, по сравнению с ~ 28 мА для источника питания, показанного на рисунке 6A.

Как должно быть совершенно очевидно, этот тип источника питания совершенно бесполезен для работы общего назначения и не может использоваться для аудио из-за серьезных проблем с электробезопасностью. Такие схемы имеют лишь несколько применений, обычно это системы управления и т.п.Помните, что все внешние соединения , датчики и т. Д. Должны быть изолированы в соответствии со стандартами, необходимыми для полного сетевого напряжения.

Вместо конденсатора для ограничения тока можно использовать резистор. Однако этот метод приводит к сильному рассеиванию на резисторе - почти 4,6 Вт при выходе 20 мА при напряжении 230 В или 2,4 Вт при 120 В. Необходимо каким-то образом отводить тепло, а это сложно, когда источник питания и все другие схемы должны быть полностью закрыты в целях электробезопасности.Есть некоторые приложения, в которых резистивная цепь - единственная, которая будет работать должным образом, но в целом это нежизнеспособно.

Несколько раз предлагалось выпрямить сеть 120 В (которая используется в США и Канаде) и использовать ее непосредственно в качестве источника питания усилителя. Это даст эффективное напряжение питания около ± 85 В при использовании подходящей схемы делителя. Хотя идея кажется правдоподобной ...

Даже не думай об этом!

Проблема в том, что весь усилитель находится под напряжением сети, и все входы и выходы должны быть изолированы с помощью трансформаторов.Раньше такая схема была довольно распространена для радиоприемников и телевизоров - их обычно называли наборами «горячее шасси». Поскольку относительно легко изолировать соединение антенны с помощью высоковольтного конденсатора, эти наборы были популярны, потому что они были дешевле в производстве. Ни один из известных мне когда-либо не имел дополнительных аудио (или видео) входов или выходов, так как они должны были быть изолированы трансформатором.


Рисунок 6D - Улучшенный бестрансформаторный источник питания + преобразователь постоянного тока в постоянный

Если добавлен изолированный преобразователь постоянного тока в постоянный, вы можете подключить выход к заземлению.Существует множество различных преобразователей SIP (single inline pin), которые сейчас можно приобрести у крупных поставщиков по разумной цене. Изоляция рабочее напряжение должно быть минимум 1000 В (1 кВ) - обратите внимание, что это рабочее напряжение, а не - испытательное напряжение изоляции, которое будет 2 кВ или более! Необходима большая осторожность, чтобы обеспечить адекватный путь утечки и зазор между токоведущей стороной (сетью) и выходом низкого напряжения.

Будьте очень внимательны при выборе устройства.Хотя многие из этих небольших преобразователей имеют заявленное напряжение изоляции , тест , равное 1 кВ, это не , а . означают, что они могут работать с полным сетевым напряжением через изолирующий барьер. Большинство недорогих устройств рассчитаны на работу с напряжением не более 40-50 В переменного тока или 60 В постоянного тока между вход и выход, и эти не подходят для использования в показанной схеме.

Эти маленькие преобразователи довольно эффективны и могут выдавать 50 мА и более (в зависимости от выходного напряжения).Большинство из них рассчитаны максимум на 1 или 2 Вт, но вы обнаружите, что, если вы не используете его с входным напряжением 24 В, вы, вероятно, не сможете получить номинальный выходной ток. Взгляните на веб-сайт вашего предпочтительного поставщика. Входное и выходное напряжение можно выбрать в соответствии с вашими потребностями. Не забудьте убедиться, что разница рабочего напряжения как минимум равна напряжению вашей сети.

Эта конфигурация подходит только там, где требуется (очень) низкий ток, в противном случае у многих поставщиков доступны модули AC-DC, для которых требуется только вход переменного тока (обычно 80-277 В, 50/60 Гц), и имеют либо одиночный, либо двойные выходы на желаемое напряжение (я).Хотя они больше, чем преобразователи постоянного тока в постоянный, на самом деле они не намного больше, чем конденсатор X-класса емкостью 1 мкФ, и обеспечивают наименьший доступный источник питания, который вы можете получить. Однако для всех них требуются фильтры EMI (электромагнитных помех) на входе сети, в противном случае могут возникнуть недопустимые помехи. Некоторые комплектные преобразователи переменного тока в постоянный на 2-3 Вт стоят менее 25 австралийских долларов каждый, но другие могут быть намного дороже. Вы также можете получить небольшие (китайские) источники питания переменного / постоянного тока от различных онлайн-продавцов, и они, как правило, очень дешевы.Хорошие они или нет - другой вопрос. Некоторые из них на самом деле очень хороши, другие - нет. (См. Другое решение в разделе 8 ниже).


7 - Дешевая смерть (или как , а не для разработки источника питания)

При всех этих неприятных ограничениях человек по имени Стэн Д'Суза из Microchip Technology решил, что должен быть способ сделать схему «безопасной». Таким образом, в 2000 году был выпущен технический бюллетень (TB008), в котором утверждалось, что он преодолевает проблемы безопасности, присущие традиционным бестрансформаторным источникам питания.По словам Стэна, его схема может использоваться как любой обычный трансформаторный источник питания, но без затрат на трансформатор. Сказать, что это не было продумано должным образом, - значит ничего не сказать!

То, что он (и другие сотрудники Microchip) полностью не осознал, так это того, что описанная схема нарушает правила подключения каждой развитой страны на планете! Никто ни до, ни после не предлагал такой опасной цепи. Схема показана ниже - это не совсем та же схема, что описана в TB008, но основана (для ясности) на схеме, описанной на рисунке 6A.Общая концепция идентична.


Рисунок 7 - Блок питания TB008 Cheap Death

На первый взгляд вроде нормально. Посмотрите внимательно! Он использует заземляющий контакт 3-контактного разъема питания в качестве обратного пути для схемы - это запрещено ни в одной стране, о которой я знаю. Контакт заземления предназначен для предохранительного заземления и предназначен для отвода тока короткого замыкания от устройства для предотвращения поражения электрическим током. Контакт заземления нельзя использовать в качестве токоведущего провода - никогда! Все токоведущие проводники должны быть изолированы от земли и / или шасси с помощью проводки, подходящей для используемого сетевого напряжения.Правила электропроводки ни в одной стране не считают нейтральный проводник «безопасным», потому что всегда будут ситуации, когда активный и нейтральный провод поменяют местами - возможно, из-за очень старой проводки, неопытных людей, не понимающих разницы, неправильно подключенных удлинительных проводов и т. Д. .

Далее идет предохранитель, соединяющий массу и нейтраль. Опять же, это запрещено никакими правилами подключения. Соединив землю и нейтраль, он мгновенно отключит любой электрический предохранительный выключатель (он же выключатель утечки на землю, прерыватель замыкания на землю, реле баланса активной зоны и т. Д., и т.д). В некоторых странах используется так называемая система MEN (основная / множественная заземляющая нейтраль), хотя и под другим названием, и соединение между входящим нейтральным проводником и заземляющим стержнем (защитное заземление) разрешено (или требуется) в в одном месте на установку . В других странах часто не бывает соединения между землей и нейтралью в помещении, так как соединение выполняется на распределительном трансформаторе. Хотя возможно, что правила в другом месте могут разрешить множественные соединения, показанное соединение никогда не будет разрешено ни на каком устройстве.Для этого есть очень веские причины, и это лишь один из многих возможных сценариев ...

Что произойдет, если поменять местами активный и нейтральный провод в настенной розетке (и заземлить)? Во-первых, перегорит (сильно) предохранитель, а громкий хлопок и яркая вспышка ужасно испугают бедного пользователя. Само по себе это маловероятно. Это становится действительно опасным после сгорания предохранителя, потому что при подключении к другой розетке (при условии, что заземление исправно и предохранительный выключатель не срабатывает), цепь будет продолжать работать.

Большинство домовладельцев будут сбиты с толку: «Да ну, он просто взорвался, но все еще работает!» Следующим шагом будет снова попробовать его в оригинальной розетке… «Черт, почему бы и нет, он все еще работает». Но помните, что у этой розетки активный и нейтральный перевернутый, поэтому он не будет работать в этой розетке - нет подключения к активному. Бедный пользователь сейчас сбит с толку, поэтому бросает (что бы это ни было) в угол и забывает об этом.

В США, Канаде и некоторых странах Европы довольно распространено использование двухконтактной неполяризованной сетевой вилки без заземляющего контакта.Если владелец этого конкретного устройства с его блоком питания «Cheap Death» решит просто заменить 3-контактную вилку на 2-контактную версию, может начаться настоящее веселье. Целостность предохранителя или нет, более или менее несущественно, потому что только один из двух способов вставки 2-контактной вилки является «безопасным». Если будет сделан неправильный выбор (а плохой пользователь не знает, что существует «безопасный» и «небезопасный» способ подключить источник питания к розетке), вся цепь теперь будет полностью задействована.Любой, кто прикасается к какой-либо части схемы - шасси, разъемам и т. Д., Теперь подключается напрямую к сети через конденсатор. Колпачок способен пропускать более чем достаточный ток для смертельного поражения электрическим током.

Даже если предположить, что ничего плохого не произойдет (и нет установленного предохранительного выключателя), если есть значительная нагрузка на ответвленную цепь, к которой подключено это чудовище, существует вполне реальная вероятность того, что предохранитель перегорит из-за разности потенциалов. между нейтралью и заземлением.Электрический чайник или обогреватель могут довольно легко поднять нейтральный провод на пару вольт относительно земли, и предохранитель перегорит. Теперь нет никаких претензий на «защиту», обеспечиваемую предохранителем.

Есть много других возможностей «что, если», которые я призываю вас изучить, любая из которых может привести к тому, что шасси станет активным, что приведет к смерти или травме. Помните, что не имеет значения, насколько маловероятным может казаться данный сценарий, он где-то случится, когда-нибудь, если будет достаточно устройств, использующих доступную технику.Шанс один на миллион становится несомненным, если есть миллион пользователей.

Из-за крайней опасности, которую представляет схема, в 2008 году я связался с группой технической поддержки Microchip со следующей информацией (оба сообщения дословные, включая ошибки, грамматические ошибки, орфографию и т. Д.) ...

Эта проблема относится к примечанию к приложению TB0008. Показанная схема по своей природе смертельна и нарушает все правила подключения к электросети на планете. Привязка нейтральности к заземление нигде не допускается, и использование предохранителя для этой цели ничего не делает для «безопасности» опубликованной схемы.

Я настоятельно рекомендую отозвать заметку о приложении TB0008, прежде чем кто-то убьет себя ею. Я не могу поверить, что вы действительно опубликовали эту схему без даже одно предупреждение о том, что это потенциально смертельно.

Хотя аналогичные цепи использовались в течение многих лет, никто из и не подумал связать нейтраль с землей, и там, где они используются, такие цепи всегда предназначены быть полностью изолированным от контакта с кем-либо.

Сказать, что я шокирован этой схемой, - это и ужасный каламбур, и грубое преуменьшение.Пожалуйста, удалите его - кто-нибудь сочтет, что это хорошая идея, и будет убейте себя или кого-то еще, если он будет построен так, как показано.

Ура, Род Эллиотт

Через несколько дней было получено следующее (без имени и прямых контактных данных). То, что ответ неудовлетворительный, мягко говоря. Это было «предложенное решение» Microchip (опять же, текст дословный, но желтые выделения принадлежат мне).

Стержень,

Мы осознаем вашу заботу о безопасности и не торопимся, чтобы связаться с нами.

Я внимательно изучил дизайн, и никаких проблем с дизайном нет. Цель - охватить случайный случай вставки вилки в обратном направлении (маловероятный, поскольку большинство вилок не поляризованы), а также для того, чтобы покрыть общий случай неправильной проводки розетки замененного горячий и нейтральный. Если бы такие ситуации возникли с этой конструкцией, нейтраль будет иметь питание (из-за перестановки) и будет немедленно заземлена.

В результате быстро сгорит предохранитель (в конструкции тот, который подключается к нейтрали) и, таким образом, обеспечивает защиту от перегрева нейтральной линии. Тогда горячая линия будет фактически подключена к нейтрали, таким образом, в конструкции не будет ни питания, ни возврата, ни горячего соединения в этом случае.

Я согласен с тем, что, поскольку это конструкция высокого напряжения, предупреждение было бы хорошей идеей, хотя бы с юридической точки зрения. Однако этот дизайн не был представлен в некоторых журнал для общественности, но это технический документ. Предполагается, что инженеры будут его просматривать и примут обычные меры предосторожности при работе с сетью переменного тока. схемы.Однако мы не должны делать этого предположения, поэтому я прошу добавить предупреждение о работе с сетью переменного тока.

В остальном конструкция не содержит изъянов.

Кроме того, если питание подключено правильно (нейтраль к нейтрали и т. Д.), То соединение нейтрали с землей должно быть безвредным, поскольку они должны быть на такой же потенциал. Если это не так, это указывает на неисправность проводки или другую проблему. Я бы сказал, что, возможно, следует добавить небольшой резистор, чтобы заземлить несколько вольт выше и ниже нейтрали и не перегорят предохранитель - такая ситуация может произойти, когда на линии электропередач помещены большие нагрузки, и это вызывает падение напряжения может вызвать небольшую разницу в напряжении между заземлением розеток в разных цепях или разницу потенциалов нейтрали и земли.

Если после этого обсуждения вы все еще чувствуете, что цепь представляет опасность, пожалуйста, подробно опишите, как это происходит - где будет течь ток, в каких условиях и т. Д. также было бы полезно указать, где это нарушает код. Я действительно считаю, что это запрещено в домашней электропроводке, но я не знаю ничего, что говорило бы об этом не может быть сделано в дизайне. Также обратите внимание, что линии не связаны напрямую, а сливаются. Однако в худшем случае даже для неплавленой перемычки будет отключение автоматический выключатель в доме, который обнаружит чрезмерный ток заземления (из-за того, что ток подключен к земле).

Если предоставленное решение не решает вашу проблему, вы можете ответить в службу поддержки через веб-интерфейс на support.microchip.com. телефон поддержка также доступна с понедельника по четверг с 8:00 до 16:00 MST и в пятницу с 10:00 до 16:00.

Невероятно! Помните, это дословно, с множеством орфографических и других ошибок. Хотя я сразу же отправил ответ через контактную форму технической поддержки, никакого ответа так и не было получено - сотрудники службы технической поддержки Microchip, похоже, думают, что проблема «решена», просто заявив, что они не видят проблем в цепи.Что касается человека, который исследовал проблему, то все в порядке. Что еще хуже, так это то, что было заявлено, что «инженеры будут его просматривать» - ну, TB008 можно найти по всей сети. Поскольку он был произведен крупной и известной компанией, очень многие новички будут считать, что должен быть безопасным, и что любая критика безосновательна и не заслуживает доверия (по крайней мере, в сравнении). Был даже один сайт, на котором была ссылка на статью для школ!

Интересно, что Microchip также выпустила AN954, который также описывает бестрансформаторный источник питания.В нем много выделенных предупреждений по всему тексту, и в причудливой логике злой TB008 цитируется в качестве ссылки. Описанные версии не пытаются использовать защитное заземление в качестве токоведущего проводника и совершенно правильно не имеют соединения между землей и нейтралью. TB008, похоже, был похоронен на веб-сайте Microchip, и мне не удалось найти оригинал. Было бы неплохо признать правонарушение, но, полагаю, это слишком много, чтобы просить о нем.

Обратите внимание, что по состоянию на 2017 год TB008 все еще присутствует в сети, без каких-либо доказательств того, что я могу видеть, что он был удовлетворительно отозван или надлежащих предупреждений выдано против его использования.Есть еще много сайтов, ссылающихся на него - обычно их собственная копия на сервере веб-страниц или в репозитории файлов. Тот (очень маленький) ярким моментом является то, что он больше не отображается на веб-сайте Microchip при поиске. Должно быть уведомление об отзыве или аннулировании, объясняющее, что оригинальный дизайн ошибочен и опасен, и нельзя использовать , но такого уведомления нет.

Сейчас апрель 2017 года, а у Microchip все еще не отправили уведомление об отзыве, не признали, что были неправы, или извинились передо мной за то, что я тупица не решив поднятые мной проблемы.TB008 упоминается в некоторых других документах, хотя оригинал больше не отображается. Однако он все еще доступен в другом месте в сети, и мне потребовалось всего 30 секунд, чтобы найти копию.

Есть даже обсуждение на форуме Microchip (опубликовано в 2008 г.), в котором заявляется, что схема неправильная и опасная, но Microchip не ответил - даже в свой форум!

Прошло более девяти лет (с момента этого обновления), а удовлетворительный ответ от Microchip так и не был опубликован.Этого действительно недостаточно.


8 - Другая альтернатива

Там, где для проекта требуется физически небольшой источник питания (включая аудио, но не обязательно для истинного Hi-Fi использования), можно использовать внутренности миниатюрного «plug-pack» (также известного как «wall-wart») SMPS. Хотя они и небольшие, некоторые из них обладают значительной мощностью, но установка не для слабонервных. Совершенно очевидно, что печатная плата должна быть очень хорошо изолирована от шасси и защищена от случайного контакта при открытом корпусе.

Преимущество в том, что проект не требует внешнего источника. Часто это очень сложно реализовать, потому что всегда есть вероятность того, что может быть применено неправильное напряжение или полярность, если внешние источники питания перепутаны (что совсем не редкость). Недостатком является то, что теперь устройство должно иметь фиксированный сетевой шнур или утвержденную сетевую розетку, чтобы можно было подключить шнур.

ВНИМАНИЕ: Следующее описание относится к схемам, некоторые из которых не изолированы от сети.При демонтаже любого внешнего источника питания требуется особая осторожность, и еще большая осторожность необходима, чтобы гарантировать, что окончательная установка будет безопасной при всех предсказуемых обстоятельствах (какими бы маловероятными они ни казались). Все первичные цепи работают на полном сетевом потенциале и должны быть соответствующим образом изолированы. Настоятельно рекомендуется заземлить отрицательное соединение выхода на шасси и через защитное заземление сети. Не работайте с источником питания при включенном питании, это может привести к смерти или серьезным травмам.

На фотографии на Рисунке 8 показана типичная вставная плата SMPS на 5 В, 1 А. Поскольку он извлечен из исходного корпуса, он не имеет полезных точек крепления, поэтому необходимо изготовить изолированные кронштейны или вспомогательную печатную плату (сделанную так, чтобы выдерживать полное сетевое напряжение), чтобы удерживать печатную плату на месте. Любые кронштейны или дополнительные платы должны быть сконструированы таким образом, чтобы печатная плата не могла ослабнуть внутри корпуса, даже если винты ослаблены или отсутствуют. Любая такая плата или кронштейн также должны обеспечивать достаточные расстояния утечки и зазоры, чтобы гарантировать невозможность нарушения изоляционного барьера между первичной и вторичной обмотками.Я оставлю детали на усмотрение строителя, так как здесь слишком много возможных вариантов, чтобы рассмотреть их.

Такая компоновка имеет важные преимущества для многих проектов. Эти расходные материалы относительно недорогие, а более новые соответствуют всем критериям минимального энергопотребления. Большинство из них будет работать без нагрузки при мощности менее 0,5 Вт и имеют относительно высокий КПД (обычно более 80% при полной нагрузке). Выход уже регулируется, поэтому вы экономите на трансформаторе, мостовом выпрямителе, конденсаторе фильтра и ИС регулятора.


Рисунок 8 - Внешняя печатная плата SMPS

Изображенный SMPS представляет собой блок 5V 1A (5W), и для большинства проектов на основе PIC он будет обеспечивать более чем достаточный ток. Учитывайте преимущество безопасности по сравнению с бестрансформаторным питанием - готовый проект может иметь доступные входы и выходы и считается (по крайней мере, в соответствии с действующими стандартами) безопасным во всех отношениях. Лично я считаю полностью безопасным только заземление корпуса. Однако его продажа в Австралии по закону разрешена, и у нас есть разумные стандарты безопасности для внешних источников питания.Они являются «предметами, предписанными австралийскими стандартами безопасности», что означает, что они должны быть одобрены, прежде чем их можно будет продать.

Больше не требуется усилий для установки такого источника питания вместо бестрансформаторного источника питания, и, по крайней мере, вы можете работать со вторичной обмоткой, не используя изолирующий трансформатор. Хотя это дороже, насколько ценна жизнь? Намного больше, чем любой источник питания, и это точно.


9 - Использование только положительных регуляторов

По разным причинам вы можете обнаружить, что нужный вам регулятор доступен только в положительной версии.Это может быть связано с тем, что это сильноточный тип, и по причинам, наиболее известным производителю, было решено, что людям не нужна отрицательная версия. Например, вы можете получить стабилизаторы LT1038 (до 10 А, но уже устаревшие), но отрицательного эквивалента нет. То же самое относится и к другим производителям микросхем, и сейчас сложно или невозможно найти дополнительные сильноточные стабилизаторы.

Вы можете оказаться в таком же положении, если используете готовые расходные материалы для переключения режимов.Обычно они имеют только один выход, и хотя можно найти типы с двумя выходами, они не будут такими дешевыми, как версии с одним выходом. Есть много мест, где необходимы симметричные (положительные и отрицательные) источники питания, но ваши возможности могут быть очень ограничены, если вам нужен большой ток.

При условии, что трансформатор имеет отдельные обмотки (а не одну обмотку с центральным отводом), вы можете просто построить два идентичных положительных регулятора и соединить выходы, чтобы получить положительный и отрицательный выходы.Это может оказаться более дешевым и более эффективным вариантом, чем попытки создать отдельные положительные и отрицательные регуляторы. Это может показаться нелогичным, но регулятор не имеет обозначенного «общего» соединения, кроме того, которое создается при подключении источника питания. Нет никакой разницы, считается ли регулируемый (положительный) выход выходным или общим. На рисунке 9 показано, как положительный регулятор можно рассматривать как отрицательный, просто перемещая «общее» соединение.


Рисунок 9 - Отрицательный регулятор с использованием положительного регулятора IC

Вышесказанное определенно выглядит «неправильным», но это не так.Регулируемый выход не имеет смысла «положительный» или «отрицательный». Пока все части работают с соблюдением правильной полярности, любая часть цепи может быть подключена к земле / земле без каких-либо изменений в работе регулятора. Есть несколько мест, где это просто не имеет смысла, но, как показано, отрицательное выходное напряжение сглаживается и регулируется точно так же, как это было бы с помощью специального отрицательного регулятора.


Рисунок 10 - Двойной регулятор с использованием двух микросхем положительного регулятора

Схема, показанная выше, может использоваться с любым типом регулятора.Вы можете подключить пару импульсных источников питания на 20 А одинаковым образом, и они могут иметь одинаковое или разное напряжение. Единственное требование состоит в том, чтобы выходы были плавающими, без фиксированного подключения ни одной линии питания к земле / земле. Это позволяет подключить либо линию питания к общему (заземлению) системы, либо вы можете построить «многослойный» источник питания, обеспечивающий (например) +12 В и +24 В. Можно использовать любые напряжения, но убедитесь, что выходной ток всегда будет в пределах номинальных значений каждого источника питания, если вы создаете «интересные» комбинации.

К сожалению (и как вы убедитесь, если присмотритесь), сильноточные линейные стабилизаторы сейчас трудно достать, а те, которые вы найдете, вероятно, будут безумно дорогими. Теперь ожидается, что все приложения с высоким током будут удовлетворяться за счет использования регуляторов режима переключения, но для многих приложений шум переключения будет навязчивым, и они не считаются вариантом для таких вещей, как микшеры и другие аудиоприложения, где используется большое количество операционных усилителей. Теперь решение состоит в том, вернуться ли к использованию дискретных регуляторов, как вкратце обсуждалось выше, или использовать несколько меньших трехконтактных регуляторов, при этом каждая пара регуляторов питает одну секцию схемы.Линейные регуляторы можно «усилить» с помощью внешних транзисторов, но вы потеряете встроенное ограничение тока, которое предусмотрено в большинстве 3-контактных устройств. Это показано ниже.

Конечно, это не так просто, как раньше, но есть способы обойти любые ограничения, с которыми вы можете столкнуться. Это просто требует, чтобы вы лучше понимали принципы, и (почти) все становится возможным.


10 - Регулятор повышенного тока

Как отмечалось выше, сильноточные линейные регуляторы больше не доступны.Тем не менее, довольно легко повысить ток с помощью микросхемы регулятора меньшего размера, чтобы получить столько тока, сколько вам нужно. Недостатком является то, что внешние транзисторы не имеют ограничения по току, а тепловое отключение работает только на ИС регулятора, а не на внешних транзисторах. Хотя, безусловно, можно добавить и ограничение тока, и тепловое отключение, это усложняет схему, которая когда-то была такой же простой, как одна ИС регулятора TO-3 плюс пара вспомогательных компонентов. Очень простое ограничение тока может включать только пару диодов и резистор, как показано на рисунке - D8 и D9 ограничивают напряжение на R1 до ~ 1.3 В, поэтому Q1 переходит в режим постоянного тока примерно при 2,7 А, и тогда регулятор сможет ограничивать подаваемый им ток. Это не идеально, но работает. Добавьте еще один диод последовательно с D8 и D9, чтобы увеличить выходной ток. Три диода ограничивают ток примерно до 4,5 А.


Рисунок 11 - ИС усиленного положительного регулятора тока

На рисунке 11 показано, как добавить усилитель тока с элементарным ограничением тока. Я показал только положительный регулятор, но отрицательная версия - то же самое.Вам нужно только заменить транзистор на тип NPN (и, конечно, отрицательный регулятор). Диоды и конденсаторы необходимо поменять местами, если это необходимо для отрицательной версии. Показанные значения компонентов являются только репрезентативными. Показан только один последовательный транзистор, но при необходимости можно использовать два или более. Если транзисторы работают параллельно, в цепи эмиттера каждого из них необходимо использовать резистор . 0,22 Ом в целом удовлетворительно.

Схема работает за счет того, что Q1 определяет напряжение на R1, которое обычно составляет около 2.2 Ом и рассеивает менее 1 Вт. При низком токе на R1 очень мало напряжения, поэтому Q1 остается выключенным. По мере увеличения тока напряжение на R1 увеличивается, и Q1 включается ровно настолько, чтобы поддерживать заданное выходное напряжение. Выходное напряжение устанавливается регулятором, а транзистор действует только как усилитель тока. Если регулятор настроен на выход 12 В, Q1 будет рассеивать около 35 Вт при выходном токе 5 А. ИС регулятора обычно пропускает около 650 мА и рассеивает около 5 Вт.Естественно, рассеивание Q1 и U1 будет зависеть от регулирования трансформатора, а также от тока нагрузки. Показанная схема будет работать с широким спектром различных ИС стабилизаторов (включая типы с фиксированным напряжением) и внешними транзисторами с последовательным проходом.

Без D8 и D9 не существует защиты от перегрузки, и при использовании этого типа питания необходимо соблюдать осторожность. Например, короткое замыкание на выходе почти наверняка приведет к выходу из строя последовательного транзистора, а предохранитель бесполезен, потому что транзистор перегорит первым.В критических приложениях потребуются дополнительные схемы. Это может включать в себя более сложное ограничение тока, определение перегрева и, возможно, «лом» от перенапряжения для сохранения цепей нагрузки в случае выхода из строя регулятора или последовательного транзистора. Ни одна из этих функций не является особенно сложной для добавления, но они увеличивают общую сложность и количество компонентов.

Эта компоновка использовалась во многих схемах (и изделиях) по всему миру. Сейчас он, похоже, находится в упадке, потому что все новые сильноточные конструкции используют понижающий преобразователь импульсного режима.Они намного эффективнее линейной конструкции, но подходят только там, где их шум не вызовет проблем. Мы можем ожидать, что линейные регуляторы останутся предпочтительной схемой для приложений с низким уровнем шума в течение многих лет.


Заключение

Решения, решения. Основная цель этой статьи - предоставить некоторую общую информацию о небольших источниках питания, регулировании, их применении и потенциальных опасностях. Нет сомнений в том, что традиционное питание на основе трансформатора является самым безопасным.Исключительно легко гарантировать отсутствие доступа к токоведущим соединениям, часто не требуется ничего, кроме термоусаживаемых трубок для изоляции соединенных проводов. Обратите внимание, что по возможности следует использовать два слоя термоусадки, чтобы обеспечить усиленную изоляцию соединенной проводки.

Трансформатор имеет полную гальваническую развязку и практически не требует фильтрации электромагнитных помех, ток утечки чрезвычайно низок, а хорошо сделанный трансформатор питания настолько надежен, что почти наверняка переживет любое оборудование, в которое он установлен.Хотя это, конечно, не самый дешевый вариант, трансформатор обеспечивает разумное ослабление синфазного сетевого шума, а конечный источник питания может быть очень тихим, практически без гула или шума.

Следующим лучшим вариантом является модифицированный SMPS с подключаемым модулем или специально созданный SMPS для монтажа на шасси. Они полезны там, где требуется высокая эффективность, а также очень низкие требования к мощности в режиме ожидания. Однако они довольно шумные, а полный диапазон напряжений недоступен.Например, имеется мало (если таковые имеются) ИИП ± 15 В, поэтому питание предусилителей и другого маломощного аудиооборудования будет проще, тише и, в конечном итоге, дешевле с помощью трансформатора.

В крайнем случае можно использовать бестрансформаторный источник питания, но только там, где ток потребления невелик (обычно менее 25 мА или около того), и только там, где нет возможности контакта с какой-либо частью подключенной цепи. Нет такой вещи, как «безопасный» бестрансформаторный источник питания, и они потенциально опасны для жизни.У этого подхода так много ограничений и так мало преимуществ, что IMO это обычно бессмысленное упражнение, если только у вас нет устройства с питанием от сети, которому требуется источник слабого тока, который может оставаться полностью изолированным от контакта с внешним миром.

Вариант с высоким током, описанный в Разделе 10, здесь необычный - в конце концов, название статьи - «Малые источники питания». Тем не менее, он достаточно полезен, чтобы гарантировать включение, тем более что сейчас довольно сложно получить сильноточные стабилизаторы IC.


Список литературы
  1. Эффекты ESR и ESL в приложениях цифровой развязки - Джеффри Кейн, доктор философии, AVX Corporation
  2. Руководство по применению электролитических конденсаторов
  3. - Evox-Rifa
  4. Алюминиевые электролитические конденсаторы - Epcos
  5. Лист данных регулятора напряжения National Semiconductor LM78XX.
  6. Дизайн контрольных схем с запрещенной зоной: испытания и невзгоды - Боб Пиз
  7. Суперрегулятор Юнга - Уолт Юнг, различные ссылки в сети (схемы могут быть труднодоступными).
  8. TB008 - Бестрансформаторный источник питания - Стэн Д'Суза, Microchip Technology Inc. (к счастью, удален с сайта Microchip)
  9. AN954 - Бестрансформаторный источник питания - Рестон Кондит, Microchip Technology Inc.
  10. Основы линейных и импульсных регуляторов напряжения - National Semiconductor
  11. Еще больше о развязке - Часть 1 ... - Кендалл Кастор-Перри
  12. Веб-сайт Уолта Юнга - статьи и т. Д. См. В библиотеке.
  13. Электробезопасность и изоляция в приложениях для дискретных компонентов высокого напряжения и рекомендации по проектированию - Infineon



Основной индекс

Конструкция импульсного источника питания SMPS; Схема

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

Очевидно, что электрическая энергия не используется в том виде, в каком она была произведена или распределена.Все электронные системы требуют некоторого преобразования энергии, которое может быть выполнено разными способами. Блок питания (БП) относится к устройству, которое передает электрическую энергию от источника к нагрузке с помощью электронных схем. Конечно, блок питания на самом деле не обеспечивает питание , он просто преобразует его из одной формы в другую, поэтому «преобразователь» был бы более точным термином для такого устройства. Типичное применение источника питания - преобразование напряжения переменного тока сети в набор регулируемых напряжений постоянного тока, необходимых для электронного оборудования.В зависимости от режима работы существуют разные типы блоков питания. Еще в 70-х годах большинство PSE были линейными, КПД составлял около 50%, удельная мощность была менее одного ватта на кубический дюйм, а коэффициент мощности составлял 0,5-0,7. В настоящее время большинство блоков питания относятся к типу SMPS с КПД более 90%, удельной мощностью в десятки ватт на кубический дюйм и коэффициентом мощности до 0,99. Этот тип является основной темой этого сайта.

ЧТО ЭТО?

SMPS - импульсный источник питания. Это электронное устройство, в котором преобразование и регулирование энергии обеспечивается силовыми полупроводниками, которые непрерывно с высокой частотой переключаются между состояниями «включено» и «выключено».Выходной параметр (обычно выходное напряжение) регулируется путем изменения рабочего цикла, частоты или фазового сдвига этих переходов.

КАК ЭТО РАБОТАЕТ?

. Поток энергии в любом БП контролируется силовыми полупроводниками. Однако в разных системах они работают в разных режимах. В устаревших системах они работали в линейном режиме , , , , и избыточная мощность рассеивалась в последовательном транзисторе. Когда полупроводник работает в режиме переключения , он может управлять потоком энергии с низкими потерями: когда переключатель находится в положении «включено», он имеет низкое падение напряжения и пропускает любой ток, наложенный на него; когда он выключен, он блокирует ток.В результате в таком электронном устройстве рассеиваемая мощность, которая является произведением напряжения и тока, может быть относительно низкой в ​​обоих состояниях. Вот почему импульсные блоки питания обладают большей эффективностью по сравнению с линейными. Такие блоки также меньше по размеру и легче по весу из-за меньшего размера пассивных компонентов и меньшего тепловыделения. Более высокий КПД и меньший размер в сочетании с достижениями в полупроводниковой технологии и различными нормативными актами по энергоэффективности сделали «коммутатор» доминирующим типом блоков питания практически во всем спектре приложений.Большинство блоков питания, производимых сегодня для систем ввода переменного тока, также включают в себя еще один каскад преобразования - интерфейс коррекции коэффициента мощности (PFC). На рынке представлено огромное количество готовых готовых блоков питания и модулей DC-DC, отвечающих большинству практических требований и стандартов безопасности. Тем не менее, нестандартные конструкции все еще создаются, когда есть потребность в особых характеристиках или необычном форм-факторе, особенно для военных приложений в суровых условиях или авионики.

В целом преобразователи мощности можно разделить на четыре типа в зависимости от формы входного и выходного напряжения: переменный ток в постоянный (также называемый автономным источником постоянного тока), постоянный ток в постоянный (преобразователь напряжения или тока), переменный ток в переменный ( преобразователь частоты или циклоконвертер), а также постоянный ток в переменный (инвертор).В дополнение к основному преобразователю постоянного тока в постоянный, большинство блоков питания, производимых сегодня для приложений ввода переменного тока, также включают в себя еще один входной модуль импульсного регулятора с коррекцией коэффициента мощности (PFC) и могут включать дополнительные регуляторы на печатной плате для вспомогательных выходов.

Область техники, которая занимается проектированием и анализом схем и устройств преобразования энергии, называется силовая электроника , хотя проектирование источников питания - это настоящая междисциплинарная задача. Это касается схемы, магнетизма, управления температурой, контроля и соблюдения требований.Этот сайт представляет собой информационное руководство по SMPS / силовой электронике. Здесь вы найдете учебное пособие, инструменты, обзоры, схемы и другие бесплатные онлайн-ресурсы по всем аспектам проектирования и выбора импульсных источников питания, информацию о других устройствах преобразования энергии, а также основные справочные материалы по электротехнике и электронные формулы.

Перечень схем блока питания постоянного тока

Взаимодействие с другими людьми Стабилизированный источник питания с индикацией короткого замыкания

Перед вами эффективный 4-х ступенчатый стабилизированный блок питания для тестирования электронных схем.Он обеспечивает хорошо регулируемый и стабилизированный выход, что важно для большинства электронных схем для получения надлежащих результатов. Схема обеспечивает аудиовизуальную индикацию короткого замыкания в тестируемой печатной плате, поэтому подача питания на «тестируемую» цепь может быть немедленно отключена, чтобы уберечь ценные компоненты от повреждения .... [подробнее]

Регулируемый регулируемый источник питания постоянного тока 3-30 В, 3 А

Этот источник питания предназначен для использования в качестве вспомогательного или постоянного источника питания для всех общих цепей на основе стабилизированного постоянного напряжения от 3 до 30 В при условии, что потребление не превышает 3 А.Конечно, этот блок питания можно использовать и для других целей. Заменив триммер потенциометром, его можно даже использовать как регулируемый блок питания. Необходимо использовать радиатор хорошего качества .... [подробнее]

Принципиальная схема источника питания постоянного тока 9 В, 2 А

Об этой схеме мало что можно сказать. Всю работу выполняет регулятор. 7809 может обеспечивать непрерывную выходную мощность до 2 А при сохранении низкого уровня шума и очень хорошо регулируемого питания.Схема будет работать без дополнительных компонентов, но для защиты от обратной полярности на входе предусмотрен диод 1N5400 (D1), а дополнительное сглаживание обеспечивается C1. Выходной каскад включает в себя C2 для дополнительной фильтрации, если питание логической схемы, чем конденсатор 100 нФ (C3), также желательно для устранения любых высокочастотных помех переключения .... [подробнее]

Регулируемый регулируемый источник питания 1,3-22 В

Хотите регулируемое напряжение, которое можно отрегулировать в соответствии с вашим приложением? Этот регулируемый источник питания небольшой, простой в сборке и может быть адаптирован для получения полностью регулируемого напряжения в диапазоне от 1.От 3В до 22В при токах до 1А .... [подробнее]

Регулируемый предел тока для двойного источника питания

Эта схема ограничения тока, показанная в этом примере как часть небольшого настольного источника питания, в принципе может использоваться в сочетании с любым двухканальным источником тока. Часть схемы слева от схемы ограничивает ток на входе двойного регулятора напряжения (от IC4 до IC7), чтобы он был надежно защищен от перегрузки.Показанная схема обеспечивает выходное напряжение ± 15 В и ± 5 В. Стабилизаторы напряжения на выходах (7815/7805 и 7915/7905) в комментариях не нуждаются; но сама схема ограничения тока, построенная на LM317 и LM337, не так очевидна ... [подробнее]

Четыре блока питания для гибридного усилителя

Этот источник питания был разработан для использования с «Простым гибридным усилителем», опубликованным в другом месте в этом выпуске. Конечно, он также подходит для использования в других приложениях.Мы использовали каскадный генератор для 170 В, импульсный источник питания для 16 В, последовательный стабилизатор для 12 В и отдельный трансформатор для источника питания 6,3 В. В качестве регулятора мы выбрали LT1074CT (IC1), что означает, что схема может быть построена из относительно стандартных компонентов и будет иметь высокий КПД. Потери мощности у этого устройства меньше по сравнению с линейным регулятором напряжения .... [подробнее]

Схема стабилизированного регулируемого источника питания

Эта схема источника питания очень проста и легка в сборке, ее можно собрать на печатной плате общего назначения, найти ее материалы очень легко и недорого.Выходное напряжение стабилизировано и регулируется в диапазоне от 0 В до + 15 В постоянного тока, с максимальным током 1 А. Регулировка осуществляется с помощью P1. Q1 - это классический силовой транзистор, и его нужно разместить на холодном ребре (радиаторе), когда он постоянно работает в области наибольшего тока, он становится горячим. Тип трансформатора стандартный на рынке .... [подробнее]

Бестрансформаторный источник питания 5 В

Все большее количество приборов потребляет очень малый ток от источника питания.Если вам нужно разработать устройство с питанием от сети, вы обычно можете выбрать между линейным и импульсным источником питания. Однако что, если общая потребляемая мощность устройства очень мала? Источники питания на основе трансформаторов громоздки, в то время как переключатели, как правило, делаются так, чтобы обеспечивать больший выходной ток, со значительным увеличением сложности, проблемами, связанными с компоновкой печатной платы и, по сути, пониженной надежностью ... [подробнее]

Источник переменного тока постоянного тока

Эта схема не является абсолютной новинкой, но она простая, надежная, «прочная» и защищенная от коротких замыканий, с переменным напряжением до 24 В и переменным ограничением тока до 2 А.Вы можете адаптировать его к своим требованиям, как описано в примечаниях ниже ... [подробнее]

Высоковольтный регулятор с защитой от короткого замыкания

Существует множество схем регуляторов низкого напряжения. Иначе обстоит дело с более высокими напряжениями, такими как источники питания для схем клапанов. Вот почему мы решили разработать этот простой регулятор, способный выдерживать такие напряжения. Эта схема, очевидно, хорошо подходит для использования в сочетании с четырехъядерным источником питания для гибридного усилителя, опубликованным в другом месте в этом выпуске.Настоящий регулятор состоит всего из трех транзисторов. Четвертый был добавлен для функции ограничения тока .... [подробнее]

Цепь усилителя тока или тока

Регуляторы напряжения, такие как серии LM708 и LM317 (и другие), иногда должны обеспечивать немного больше тока, чем они фактически могут выдержать. Если это так, эта небольшая схема может помочь. Можно использовать силовой транзистор, такой как 2N3772 или аналогичный.... [подробнее]

Продление срока службы батареи дымовой сигнализации

Хотя дымовые извещатели - довольно дешевые устройства, стоимость батарей на 9 В быстро превышает их покупную цену. К этому добавляется раздражение случайными звуковыми сигналами от будильника, когда батарея подходит к концу своего срока службы. Эта схема позволяет запитывать типичные дымовые извещатели от источника питания 12 В в системе охранной сигнализации, сохраняя при этом стандартные батареи 9 В. Он продлевает срок службы батареи 9 В до «срока годности», поскольку батарея требуется только для работы дымовой пожарной сигнализации в случае отключения или короткого замыкания источника питания 12 В.... [подробнее]

Сильноточные регулируемые источники питания

В приведенном ниже регуляторе высокого тока используется дополнительная обмотка или отдельный трансформатор для подачи питания на стабилизатор LM317, так что проходные транзисторы могут работать ближе к насыщению и повышать эффективность. Для хорошей эффективности напряжение на коллекторах двух параллельных транзисторов 2N3055 должно быть близко к выходному напряжению. LM317 требует пару дополнительных вольт на входной стороне, плюс падение эмиттера / базы 3055, плюс все, что теряется на (0.1 Ом) уравнительные резисторы (1 В при 10 А), поэтому используется отдельный трансформатор и схема выпрямителя / фильтра, которая на несколько вольт выше выходного напряжения .... [подробнее]

Импульсный блок питания мощностью 2 Вт

В этом небольшом импульсном источнике питания генератор триггера Шмитта используется для управления переключающим транзистором, который подает ток на небольшую катушку индуктивности. Энергия накапливается в катушке индуктивности, когда транзистор включен, и передается в цепь нагрузки при выключении транзистора.Выходное напряжение зависит от сопротивления нагрузки и ограничивается стабилитроном, который останавливает генератор, когда напряжение достигает примерно 14 вольт. Более высокие или более низкие напряжения могут быть получены регулировкой делителя напряжения, питающего стабилитрон. КПД составляет около 80% при использовании индуктора с высокой добротностью .... [подробнее]

Источник переменного напряжения и тока

Показан другой способ использования операционных усилителей для регулирования источника питания.Силовой трансформатор требует дополнительной обмотку для питания ОУ с биполярным напряжением (+/- 8 вольт), а отрицательное напряжение также используется для генерации опорного напряжения под землю, так что выходное напряжение можно регулировать весь путь до 0. Ограничение тока осуществляется путем измерения падения напряжения на небольшом резисторе, включенном последовательно с отрицательной линией питания .... [подробнее]

Переменный источник питания 3-24 В / 3 А

Этот регулируемый источник питания может быть отрегулирован от 3 до 25 вольт и имеет ограничение по току до 2 ампер, как показано, но может быть увеличено до 3 ампер или более, выбрав меньший резистор измерения тока (0.3 Ом). Транзисторы 2N3055 и 2N3053 должны быть установлены на подходящих радиаторах, а резистор считывания тока должен быть рассчитан на 3 Вт или более. Регулировка напряжения контролируется 1/2 операционного усилителя 1558 или 1458 .... [подробнее]

Стабилизатор напряжения LM317T с проходным транзистором

Выходной ток LM317T можно увеличить, используя дополнительный силовой транзистор, чтобы разделить часть общего тока. Величина разделения тока устанавливается с помощью резистора, включенного последовательно с входом 317, и резистора, включенного последовательно с эмиттером проходного транзистора.... [подробнее]

Регулятор переменного напряжения LM317T

LM317T - это регулируемый трехконтактный стабилизатор положительного напряжения, способный подавать более 1,5 А в диапазоне выходных напряжений от 1,25 до 37 В. Устройство также имеет встроенное ограничение тока и тепловое отключение, что делает его по существу защищенным от взрыва. [подробнее]

Источник питания 0-15 В / 1 А

Эта схема источника питания, очень проста в изготовлении, подбирается из материалов, очень проста и экономична.Выходное напряжение стабилизировано и регулируется в диапазоне от 0 В до + 15 В постоянного тока, с максимальным током 1 А .... [подробнее]

Регулируемый источник питания 0–30 В постоянного тока / 2 А

Это простой источник питания с регулируемой схемой, основанный на известном LM 723, который управляет транзистором Q1 [2N3055]. Регулировка напряжения, расхода осуществляется потенциометром R1 от 0 до 30 В постоянного тока примерно. Чтобы мы достигли 30 В, трансформатор питания TR1 выдает весь ток, который он запрашивает нагрузке, иначе выходное напряжение будет находиться на уровне примерно 26 В.Существенным является использование хорошего радиатора для транзистора Q1, а также хорошего качества потенциометра вместо R1 .... [подробнее]

Источник питания + 50В 3А стабилизированный и регулируемый

Много раз нам требовался стабилизированный, вместе регулируемый источник питания и относительно высокое выходное напряжение. Эти спецификации его охватывают нашу схему. Это схема, которая может давать на своем выходе + 40В до + 60В 3А с одновременной стабилизацией.... [подробнее]

Приложения с регулятором напряжения L200

Здесь существуют две схемы регулятора, которые используют IC L200 в качестве регулятора напряжения и тока компании SGS-Thomson, которые предоставляют эти схемы. В схеме на рис.1 мы можем регулировать выходное напряжение с помощью RV1, а на рисунке 2 мы можем регулировать также выходное напряжение-ток с помощью TR2 и TR1, соответственно. Более подробную информацию о характеристиках L200 вы можете увидеть в таблицах со списком.Вскоре будут добавлены также некоторые другие полезные схемы с L200 .... [подробнее]

Дополнительный ограничитель тока для вашего блока питания

Эта схема позволяет вам установить ограничение на максимальный выходной ток, доступный от вашего блока питания. Это очень полезно, когда вы запускаете проект в первый раз или проводите тест на выдержку. Установив верхний предел тока, доступного от вашего блока питания, вы можете защитить как свой блок питания, так и любое подключенное к нему устройство.Он предлагает простую и дешевую альтернативу источнику питания с ограничением тока ... [подробнее]

Стендовый источник питания с ограничением тока

Это блок питания с регулируемым напряжением на 1 ампер. Он регулируется примерно от 3 В до 24 В: и имеет дополнительную функцию, позволяющую ограничивать максимальный выходной ток. Это бесценно, когда (например) вы запускаете проект в первый раз или тестируете часть оборудования .... [подробнее]

Источник питания сигнализации с резервным аккумулятором

Этот источник питания подходит для модульной охранной сигнализации.Однако у него есть и другие приложения. Он предназначен для обеспечения выходного напряжения 12 В при токе до 1 А. В случае сбоя в электросети автоматически включается резервная батарея. При восстановлении электросети аккумулятор заряжается .... [подробнее]

Двухканальный регулируемый источник питания постоянного тока

Этот простой блок обеспечивает двухканальный регулируемый выходной сигнал в диапазоне от ± 2,5 В до ± 15 В постоянного тока с точным отслеживанием положительного и отрицательного выходного напряжения, сохраняя при этом возможности ограничения тока и защиты от короткого замыкания «ведущей» схемы.Поскольку целью такой конструкции с двумя шинами является питание экспериментальных или находящихся в ремонте схем, максимальный выдаваемый ток был намеренно сохранен на уровне примерно 500-600 мА на шину, что позволяет избежать использования дорогих силовых транзисторов и сложных схем ... . [подробнее]

Дискретная виртуальная цепь заземления

Вот простая схема виртуального заземления, основанная на дискретных компонентах. Этот простой дизайн разработан гуру миниатюризации Сиджосаэ.Стоит сделать буфер из общих дискретных компонентов. Транзисторы могут быть практически любой комплементарной парой малосигнальных транзисторов. Подходящими альтернативами являются PN2222A и PN2907A. Диоды относятся к обычным малосигнальным типам. Приемлемой альтернативой является 1N914. Эта схема имеет лучшие характеристики, чем простой резистивный делитель виртуальной земли, а стоимость деталей ниже, чем у любой другой схемы, упомянутой здесь. Однако это наименее точная из виртуальных цепей заземления с буферизацией .... [подробнее]

Схема регулируемого источника питания 5 В

Эта схема представляет собой небольшой источник питания + 5В, который пригодится 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 экспериментатора цифровых схем, если не может быть достигнуто каким-либо образом лучшее регулирование.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *