Импульсник на любой вкус

tibirium › Блог › Самодельный импульсный блок питания с регулировкой напряжения и тока.

Такой тип источников питания ещё называют лабораторными, и не зря!Он подойдет не только для питания различных устройств, но и как универсальное зарядное устройство для абсолютно любых аккумуляторов.

Как мне кажется блок питания мега простой и отлично подойдет для начинающего радиолюбителя.Блок питания может быть построен на различные диапазоны напряжения и тока все зависит от конкретных задач.Сегодня мы рассмотрим блок питания на самый популярный диапазон 0-30 вольт/0-10 амер. Выбор такого диапазона также обусловлен применением китайского вольтамперметра с диапазоном по току до 10а.

Условно блок питания можно разделить на 3 части:

1 Внутренний источник питания.

Представляет из себя любой компактный источник напряжение 12 вольт и током не менее 300 мА.Предназначен для питания шим контроллера, вентилятора охлаждения и вольтамперметра.Можно использовать абсолютно любой адаптер на 12 вольт. Рассказывать как собрать такой в этой статье не буду, будем использовать готовый AC-DC преобразователь с китая вот такого типа:

2 Модуль управления.

Представляет из себя микросхему TL494 c небольшим драйвером на 4-х транзисторах:

Благодаря использованию встроенных операционных усилителей обвязка TL494 получается очень простая, такое включение широко распространено у радиолюбителей.Резистором R4 задаём желаемое максимальное напряжение, R2- ток.R11 и R12 для удобства могут быть многооборотные, но я использую обычные.
При использовании ЛУТ плату управления я как правило собираю на отдельной платке:

3 Силовая часть.
Основную часть компонентов можно использовать из старого компьютерного блока питания, главное чтобы он был соответствующей топологии.

Входной фильтр, выпрямитель, конденсаторы из компьютерного блока питания.
Начинающего радиолюбителя может испугать трансформатор управления силовыми ключами, его придётся изготовить самостоятельно.Но не спешите с выводами, уверяю вас сделать его очень просто.
Понадобится ферритовое колечко R16*10*4.5 и три отрезка по 1 метру провода МГТФ 0.07кв.мм. Просто наматываем на кольце 30 витков в 3 провода.

Все основные компоненты размещаются на пп стандартных размеров под корпус компьютерного блока питания:

Кстати после сборки платы управления и намотки трансформатора GDT их можно проверить даже если у вас нет осциллографа.

или термостаты KCD 9700.Иногда и то и другое сразу.

Лицевая панель нарисована в frontdesigner 3.0 и распечатана на самоклеящейся фотобумаге, затем заламинирована самоклеящаяся пленкой для учебников и книг(есть в любом офис маге).

Вот и корпус будущего бп уже практически готов:

Добавлю ещё версию модуля управления попроще и помощнее, но слегка по дороже

Импульсник на любой вкус

Предлагаю конструкцию импульсного блока питания, который может пригодиться для питания различной аппаратуры, проведения разного рода радиолюбительских экспериментов, а также может служить для зарядки аккумуляторов. Блок питания имеет незначительный вес, небольшие габариты, по сравнению с трансформаторным 50-герцовым блоком при одинаковой мощности, и высокий КПД. Площадь радиатора охлаждения компонентов значительно уменьшена за счет применения кулера.

Основные технические характеристики:
напряжение питания: 170-240 В, 50-60Гц;
ток в первичной цепи не более 2А;
ток во вторичной цепи не более 8А;
частота генерации в трансформаторе 15-18 кГц.

Данный импульсный блок питания собран из доступных радиодеталей, имеет минимальное количество индуктивностей. В нём отсутствуют оптроны, контроллеры, таймеры и подобные различного рода компоненты, вызывающие у начинающих радиолюбителей трудности при сборке.

Трансформатор изготовлен из сердечника, взятого от строчника старого телевизора или монитора. Сердечник разборный, что даёт возможность укладывать витки без челнока в отличие от кольцевых магнитопроводов. Вторичную обмотку в процессе эксплуатации при желании можно легко изменить — убавить, либо добавить витки. Блок питания имеет защиту от пускового тока, так называемый «мягкий старт», а также отключается при возникновении короткого замыкания в нагрузке. Снабжен ШИМ регулятором. Блок питания собран на двух микросхемах 155-ой серии и 9-ти транзисторах.

Структурная схема представлена на рисунке:

Задающий генератор вырабатывает прямоугольные импульсы, которые поступают на регулятор ШИМ. В регуляторе ШИМ с помощью потенциометра можно изменять их скважность. Одновременно прямоугольные импульсы с генератора поступают на делитель частоты, где она уменьшается вдвое. Далее импульсы приходят на узел формирования, где формируются для двухтактного транзисторного ключа, управляющего импульсным трансформатором. Сюда же через фильтр и выпрямитель подаётся сетевое напряжение. В узел формирования импульсов так же поступает напряжение управления со схемы защиты. Выработанное напряжение с трансформатора выпрямляется диодами и питает схему блока управления, а так же внешние нагрузки.

Разберёмся с работой электрической принципиальной схемы

На микросхеме DD1, логических элементах D1.1-D1.3 собран генератор прямоугольных импульсов, частота следования которых при указанных на схеме номиналах R1 и C1, составляет около 30 кГц. Далее прямоугольные импульсы с вывода микросхемы 8, (см. диаграмму «A») через резистор R2 поступают на ШИМ регулятор, собранный на транзисторе VT1 и элементе D1.4 микросхемы DD1. На коллекторе транзистора VT1 выделяются импульсы пилообразной формы (см. диаграмму «B») . Из диаграммы видно, что при спаде импульса на 8-ом выводе микросхемы положительный импульс на коллекторе транзистора появляется не сразу, а с нарастанием благодаря цепочке R3, R4 и C3. Элемент D1.4 микросхемы формирует из пилообразных импульсов прямоугольные импульсы с более крутыми фронтами (см. диаграмму «C»). Переменным резистором R3 можно изменять скважность импульсов на выходе инвертора D1.4. Далее импульсы через разветвитель из резисторов R9, R10 поступают на базы транзисторов VT4 и VT5. На триггере микросхемы DD2 собран делитель частоты. Снятые импульсы, с неинвертируемого вывода 5 и инвертируемого вывода 6 микросхемы DD2 (см. диаграммы «D» и «E»), через резисторы R13, R14 поступают на базы транзисторов VT6, VT7. Эти транзисторы открываются поочерёдно, шунтируя тем самым то транзистор VT4, то VT5. В итоге в данных точках мы получаем импульсы для управления выходными ключевыми транзисторами VT8, VT9 (см. диаграммы «F» и «G»). Резисторы R17 и R18 в эмиттерных цепях и диоды VD1 и VD2 выполняют защитные функции.

При пуске сетевое напряжение через ограничительный резистор R20, (который спасает диодный мост VD7 от резкого броска тока в следствии заряда конденсатора С7), через предохранитель F1 и фильтр (предотвращающий попадание высокочастотных помех в сеть), состоящий из дросселя и конденсаторов С8 и С9, поступает на диодный мост VD7. Заряжается конденсатор С7 и схема приходит в режим готовности. При замыкании кнопки SB1 напряжение с конденсатора С7 через гасящий резистор R19 поступает на стабилизатор 7805. На входе стабилизатора напряжение не должно быть более 30 в, иначе он выйдет из строя, для этого и служит гасящий резистор R19. Напряжение со стабилизатора поступает на микросхемы D1, D2. Генератор начинает работать. Напряжение на формирователе, выполненном на транзисторах VT4, VT5, VT6, VT7 нарастает постепенно через блок защиты, создавая тем самым мягкий старт устройству.

Рассмотрим работу блока защиты: конденсатор С4 плавно заряжается через резистор R5. Достигнув определённого уровня напряжения на нём, начинают приоткрываться транзисторы VT2 и VT3. Сопротивление резисторов R5, R6 делителя подобраны так, что при напряжении на эмиттере VT3 выше 4В этот транзистор полностью открывается. Формирователь запускается, и ключевые высоковольтные транзисторы VT8 и VT9 начинают работать по двухтактной схеме. На диодах VD5 и VD6 выполнен двухполупериодный выпрямитель, служащий для питания схемы управления. Как только схема «завелась», кнопку SB1 можно отпустить и питание схемы управления осуществляется уже от данного выпрямителя. При коротком замыкании во внешней нагрузке, напряжение на выпрямителе VD5 и VD6 резко падает (так как все обмотки находятся на общем магнитопроводе), на эммитере транзистора VT3 оно снижается ниже 4 в и схема управления отключается. После устранения короткого замыкания схему можно заново запустить, нажав кнопку SB1. Питание кулера осуществляется с помощью обмотки 9-10 трансформатора и диодного моста VD4. Силовое напряжение снимается с обмоток 5-6, 7-8 и через двухполупериодный выпрямитель VD3 подаётся на внешнюю нагрузку через амперметр PA1. В качестве выпрямителя здесь применён двойной диод Шотки VD3 от компьютерного блока питания. Я использовал данный импульсник в качестве зарядного устройства, поэтому в разрыв выводного плюсового провода и включил данный прибор-амперметр.

На рисунке показаны некоторые используемые в схеме компоненты:

Транзисторы VT8, VT9 — C3460 от строчной развёртки монитора заменим на C5802, C5387, C5388, J6815. Подойдут также отечественные аналоги от цветных телевизоров прошлых лет КТ838А, КТ846А, КТ847А. Транзисторы VT1 — КТ315Б с любым буквенным индексом. VT4, VT5, VT6, VT7 — C945P (здесь не плохо так же работают отечественные транзисторы серии КТ315Б,Г). Транзистор VT2 – D1616 заменим на КТ3102 с любым буквенным индексом. Вместо указанного на схеме VT3 – A1281, подойдут отечественные транзисторы КТ814, КТ816. Вместо стабилизатора напряжения 7805 подойдёт КР142ЕН5А. Защитные диоды VD1, VD2 – IN4007 от энергосберегающей лампы. Диодная сборка VD7 – D2SBA, D2SBA60. В крайнем случае, подойдут четыре диода КД226 или аналогичные с обратным напряжением не менее 600в и прямым током не менее 2 А. Диод Шоттки SBL3040PT. В крайнем случае можно использовать два диода Шоттки 10TQ045. Вместо диодного мостика кулера DB107 можно поставить диоды, например 1N4004. Электролитические конденсаторы С2, С4 на рабочее напряжение 16в, конденсаторы С5, С6 – на 25в. Конденсатор С7 не менее 400в. Конденсаторы в генераторе и в ШИМ типа К73-17. Резисторы мощностью 0,125-0,25 Вт, кроме R19, R20 (их мощность составляет 1-2 Вт). Кнопка SB1 любой конструкции c нормально открытым контактом без фиксации. Импульсный трансформатор, как уже пояснялось выше, выполнен на сердечнике от строчного трансформатора, взятого от монитора или телевизора. Необходимо аккуратно разобрать строчник, так чтобы не поломать феррит (он очень хрупкий). Если сердечник залит лаком и не вынимается из катушки, то придётся опустить строчник в растворитель на сутки и после уже пытаться разбирать. В крайнем случае можно распилить катушку на части с помощью болгарки или ножевки. Ни в коем случае не стучите по ферриту. Даже при падении он может легко сломаться. Изготавливаем самодельный каркас, как показано на рисунке.

Я использовал толстый маркер. Отпилил его по размеру сердечника, по краям вырезал щеки из тонкой пластмассы (использовал пластмассу от футляра диска CD). Обмотки 1-2 и 3-4 содержат по 120 витков провода ПЭЛ-0,25 мм, обмотка ведётся в навал. Обмотки 11-12, 13-14 по 7 витков ПЭЛ-0,25 мм. Кулерная обмотка 9-10 содержит 8 витков такого же провода. На выводные концы эмалированных проводов надеты цветные ПХВ трубочки. Выходная обмотка 5-6, 7-8 содержит 8+8 витков многожильного цветного монтажного провода используемого в компьютерах. Намотка ведётся виток к витку. Между слоями необходимо проложить фторопластовую плёнку или на худой конец изоленту.

Читайте также  Как правильно провести проводку в ванной?

Все элементы, кроме трансформатора, выходных транзисторов и диодных сборок, размещены на печатной плате из фольгированного одностороннего стеклотекстолита.

Обратная сторона печатной платы:

Нумерация элементов и обозначение клемм:

Выходные транзисторы и диодные сборки установлены на алюминиевый радиатор. Для улучшения теплопередачи сопрягаемые поверхности деталей и радиатора необходимо намазать теплопроводящей пастой и плотно протянуть болтами. Диодный мост, на котором собран выпрямитель питающий кулер, так же установлен на этот радиатор. Сглаживающий конденсатор подпаян непосредственно к диодному мосту.

После того как устройство полностью собрано, необходимо приступить к наладке импульсника. Ещё раз проверяем правильность монтажа, цоколёвки радиоэлементов, отсутствия замыкания дорожек на печатной плате. (ПОМНИТЕ, при наличии ошибок могут выйти из строя дорогостоящие радиодетали!). Для наладки нам понадобится источник постоянного напряжения 9-12в, можно нестабилизированный. Две лампочки на напряжение 12в, ток не более 0,3 А и электролитический конденсатор емкостью 470-1000 мкФ, 16в. Резистор R19 и кнопку SB1 закорачиваем перемычкой, а в разрыв коллекторов выходных транзисторов включаем лампочки. Электролитический конденсатор подключаем параллельно конденсатору С1. Плюс к выводам 6, 9, 10 микросхемы, а минус к 1, 2 выводу. С помощью такого способа уменьшается частота задающего генератора до 0,5 Гц и мы имеем возможность наблюдать по индикации лампочек работу устройства — наличие импульсов и пауз. Подаём низкое напряжение 12 в на сетевую вилку (полярность роли не играет, там диодный мост) и смотрим: горит первая лампочка, пауза, горит вторая лампочка, пауза и т.д. Убедившись в правильной работе устройства, перемычки, лампочки и конденсатор удаляем и приводим схему в первоначальное состояние. При наличии осциллографа эту процедуру можно пропустить. Достаточно лишь посмотреть и сравнить осциллограммы в контрольных точках. Приступаем к опробованию устройства. Подключаем нагрузку к выходу устройства, например лампочку на 12в, 30Вт. Затем подключаем устройство к сети, но не напрямую, а через лампу 220в, 100Вт. Движок резистора R3 ставим в крайнее нижнее на схеме положение (т.е. выводим сопротивление). После этого нажимаем кнопку SB1 и запускаем импульсник. При этом должен запуститься кулер и загореться нагрузочная лампочка на 12в. Лампа на 220в должна светиться еле-еле. Если лампа на 220в горит в полный накал, а кулер не запускается, значит в схеме есть ошибки или неисправные компоненты. Еще раз проверяем схему и процедуру повторяем. Если схема запустилась, то удаляем лампу на 220в и включаем устройство напрямую в сеть. Вращением движка переменного резистора R3 проверяем по изменению яркости свечения лампочки на 12в работу регулятора широтно-импульсной модуляции. При нормальной работе импульсника слышится слабый свист, напоминающий строчный свист телевизора.

Устройство компактно уложено в жестяную коробку. Спереди сделано окно для амперметра, сверху установлены пусковая кнопка с переменным резистором. Через заднее отверстие пропущен сетевой шнур.

Спереди через отверстия выходят силовые провода разного окраса с крокодильчиками.

При подключении устройства к сети соблюдайте правила ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТИ!

Тема: 500-700W Сетевой импульсник

Опции темы
  • Версия для печати
  • Подписаться на эту тему…

500-700W Сетевой импульсник

Давно почитываю сей форум, и вот надумал слепить собственный импульсник для усилов. Это полумостовая стабилизированная схема на LM5030 и IR2110, есть ограничения по току, мягкий запуск. Надо еще допроектировать обратную связь и посчитать трансформатор.
Жду общих коментариев по топологии.

Re: 500-700W Сетевой импульсник

VEC7OR, может вам для начала попробовать собрать что-нибудь на 2155 (2153)?
Пощупаете, опыту поднаберётесь, а потом уж и посложнее схемы конструлить можно будет.

по схеме: в целом ход мыслей правильный, но:
1) сразу после моста электролиты не ставить.
2) ОС в таком виде работать не будет, как минимум нужен резистор с 3 вывода на 1 LM5030.
3) ёмкостной делитель полумоста я б погуще замонстрячил, и кондёр последовательно с первичкой не помешал бы.
4) готовтесь к наладке ОС по току.

ну и печать далеко не последнее значение имеет в таких делах.

зы: чуть не забыл, если на выходе ПН с ШИМ более одного выходного канала, а ОС берёте только с одного, необходимо пользовать симметрирующий дроссель.

Re: 500-700W Сетевой импульсник

VEC7OR, может вам для начала попробовать собрать что-нибудь на 2155 (2153)?
Пощупаете, опыту поднаберётесь, а потом уж и посложнее схемы конструлить можно будет.

по схеме: в целом ход мыслей правильный, но:
1) сразу после моста электролиты не ставить.
2) ОС в таком виде работать не будет, как минимум нужен резистор с 3 вывода на 1 LM5030.
3) ёмкостной делитель полумоста я б погуще замонстрячил, и кондёр последовательно с первичкой не помешал бы.
4) готовтесь к наладке ОС по току.

ну и печать далеко не последнее значение имеет в таких делах.

зы: чуть не забыл, если на выходе ПН с ШИМ более одного выходного канала, а ОС берёте только с одного, необходимо пользовать симметрирующий дроссель.

Спасибо Bender, но от 2153(2155) я пожалуй воздержусь, это драйвер для лампочек дневного света, а не контроллер блока питания, хотя как видно на нем народ успешно строит блоки, но не стабилизированный он получается, нет защит по току, да и 500-700 ватт он не потянет, он экивалентен маленькому легкому трансформатору.

1) А куда ? на схеме их место прямо там, другое дело на плате они поближе к ключам с емкостным делителем стоять должны.
2) Будет, выход компенсатора с открытым стоком и внутренний плюс операционника находится на 1.25В, минус на земле, значит внутренний транзистор с открытым стоком закрыт и наш сигнал управления ШИМ берется с делителя между внутренним 5к резистором и транзистором оптрона. 1 это вообще вход стабилизатора питания самого контроллера.
3) Ну то что пожирнее сделать его не помешало б это точно, я пока правда не считал скока минимум желательно иметь, а собсно зачем еще нужен кондер между емкостным делителем и первичкой ? емкостной делитель уже не дает полю гулять относительно нуля, плюс контроллер умеет это компенсировать.
4) По даташыту выглядит все довольно просто, 0.5В на ЦС входе и начинается поцикловое ограничение, 0.625В и блок перезапускается, в принципе надо найти пиковое значение тока в обмотке, причесать фронты от выбросов RC цепочкой и все по идее.

Дроссель будет, он только тут не показан, я вообще думаю обе обмотки на одном кольце мотать, к тому же нагрузка симметричная довольно, если проседают, то оба плеча сразу.

ФЕТы будут думаю IRF740, если правда ничего раньше на глаз не попадет.

П.С. По моим прикидкам на воздух полетит где то ваттов 50-60 на полной мощности, из них большинство на диодах выпрямителя, жалко для Шоттки такое включение по напряжению не прокатит.
П.П.С. В разработке находится мягкий запуск без реле и балластного резистора.

Последний раз редактировалось VEC7OR; 08.11.2006 в 15:27 .

Одноплатные бескорпусные импульсные источники питания — какие они бывают (подборка — путеводитель)

Одноплатные бескорпусные импульсные источники питания — это, попросту говоря, полностью собранные импульсные блоки питания, но без корпуса.

Предназначены такие устройства для тех людей, у которых руки растут из правильного места. Всё дело здесь в электробезопасности: оставлять эти устройства, «как есть», нельзя; их надо обязательно разместить в каком-либо корпусе.

Иначе — плачущие родственники, безутешные вдовы, делёж наследства, нотариусы, суды… Оно Вам надо?! Если Вы скажете, что Вам это будет уже всё равно, то Вы — просто эгоист! 🙂

Широкий выбор одноплатных импульсных источников питания имеется на нашем горячо любимом Алиэкспресс, и все ссылки в подборке будут вести туда.

Указанные в обзоре цены действительны на дату публикации этой подборки с учётом доставки в Россию; они могут служить только ориентиром, а не окончательным значением.

В подборке пойдём от маломощных устройств к более мощным, а под конец обратимся к «экзотике».

Начнём с маломощных 6-Ваттных плат, разные модификации которых рассчитаны на разное напряжение: от 3.3 до 24 Вольт:

(изображения в подборке кликабельны)

Ток, отдаваемый этими импульсниками, — небольшой и составляет от 1.2 А для модификации с напряжением 3.3 В и до 0.25 А для модификации с выходом 24 В.

Несмотря на всю «несерьёзность» параметров этих плат, их схемы построены «как надо»: на изображении можно видеть на входе индуктивный фильтр питающего напряжения, варистор и терморезистор; а в цепи обратной связи с выхода на схему управления имеется оптопара. Ко всем последующим блокам в подборке это тоже относится (правда, варистор будет не везде встречаться).

Цена — около $2.7, проверить актуальную цену и/или купить можно здесь.

Следующий импульсный источник — существенно мощнее: 36 Ватт. Он выпускается в двух модификациях: 12 В/ 3 А и 24 В / 1.5 А:

Повышение мощности заметно отразилось на конструкции: здесь уже присутствуют небольшие, но вполне настоящие радиаторы для теплоотвода. Всё остальное — тоже «как должно».

Вход и выход рассчитаны не под пайку, а под разъёмы.

Имеется светодиод индикации включения (но будет ли он виден пользователю — зависит от окончательного конструктива, в котором будет применён источник).

Цена — около $6.5 с учетом доставки, проверить актуальную цену и/или купить можно здесь.

Идём далее по нарастанию мощности. Вот мы дошли уже почти до 100 Ватт (24 В / 4 А):

Обратите внимание на картинке, как подросли размеры радиаторов! Хотя импульсники имеют высокий КПД, но всё-таки не 100%, и куда-то лишнее тепло девать надо.

В описании к этой плате продавец пишет, что она рассчитана на ток выхода 4-6 Ампер. Это следует понимать, как то, что она держит кратковременную нагрузку в 6 Ампер, а долговременную — не свыше 4 Ампер. В описаниях к блокам питания, кстати, наши китайские товарищи часто упоминают не долговременную, а кратковременную мощность. Делайте соответствующую поправку!

Читайте также  Монтаж проводки в кабель каналах

Цена — около $8, проверить актуальную цену и/или купить можно здесь .

Ещё выше наращиваем мощность, и вот перед нами уже импульсник на 300 Вт (24 В / 12.5 А):

При такой мощности трансформатор, конденсаторы и радиаторы становятся ещё больше и тяжелее. Но здесь количество уже перерастает в качество, и даже таких радиаторов может не хватить для стабильной работы устройства: рекомендуется дополнительная принудительная вентиляция.

Вместе с мощностью в очередной раз поднимается и цена. Для этого блока она составляет около $19, проверить актуальную цену и/или купить можно здесь .

Далее прекращаем наращивание мощности, и наращиваем напряжение.

Следующий импульсник рассчитан на мощность 250 Вт при выходном напряжении 36 В и токе 7 А:

Здесь также весьма желательна принудительная вентиляция; по крайней мере в том случае, если предполагается использование блока в режимах, близких к максимальным. Впрочем, продавец официально предупреждает об этом на странице товара.

Также он указывает, что пиковый отдаваемый ток устройства может составлять до 9 Ампер, но в таком случае целесообразно будет питаемое устройство усилить дополнительными электролитами на несколько тысяч мкФ.

Цена — около $14, проверить актуальную цену и/или купить можно здесь.

Следующая плата импульсного блока питания рассчитана на 48 Вольт при токе 4 Ампера:

В блоке обещана мощность 200 Вт и пиковый ток до 5 Ампер. Для использования при мощности, близкой к максимальной, может потребоваться принудительная вентиляция; а при возможности подъёма тока до пикового значения — дополнительный электролит в подключаемом устройстве.

Цена — около $12.5, проверить актуальную цену и/или купить можно здесь.

Теперь переходим от «нормальных» импульсных блоков питания к «экзотическим».

Бывает, что от блока питания требуется не одно напряжение, а два. И, хуже того, не из стандартного ряда (5 — 12 — 24 — 36 В и т.п.), а каких-нибудь особенных, например, 33.3 В и 22.2 В. Что делать?!

Тогда пользователю может помочь этот 100-Ваттный импульсник с двумя выходными напряжениями, одно из которых может быть 17-34 В, а второе 2-32 В.

В формировании напряжений есть тонкость: второе напряжение формируется DC-DC преобразователем из первого, поэтому оба напряжения могут быть только одной полярности и второе строго ниже первого.

Напряжения устанавливаются с помощью двух синих многооборотных подстроечников.

Цена — около $10, проверить актуальную цену и/или купить можно здесь. Внимание. При заказе нужно быть очень внимательным, поскольку на этой же странице продаются ещё две совсем не похожие модификации только с одним выходным напряжением.

Если же пользователю требуются источники невысокой мощностью с двухполярным симметричным напряжением (часто используются для питания операционников), то и такие найдутся.

Например, 17-Ваттный импульсник, который может поставляться по выбору с выходными напряжениями ±5 В, ±12 В или ±15 В:

При напряжении ±15 В он может отдавать ток до 0.55 А.

Вход и выход сделаны для подключения разъёмов.

Для работы с аналоговыми схемами с повышенной чувствительностью к помехам, возможно, придётся использовать дополнительную схему фильтрации питающего напряжения.

Цена — около $8.7, проверить актуальную цену и/или купить можно здесь.

Если нужны мощные двухполярные источники питания, то они тоже есть, но стоят существенно дороже.

Например, такой 300-Ваттный источник с тремя выходными напряжениями одновременно: ±12 В, ±15 В и ±24 В:

По причине большой массы плата привёрнута к основанию, которое одновременно является и теплоотводом.

У того же продавца имеются модификации блока с напряжениями ±12 В, ±15 В и ±36 В и ±12 В, ±15 В и ±48 В.

Основной выход платы — это тот, который с напряжением ±24 В (±36 В, ±48 В); а остальные напряжения являются вспомогательными.

Цена такого мощного источника питания — около $38. Проверить актуальную цену и/или купить можно здесь.

В заключение надо сказать, что в подборке приведена лишь небольшая часть плат импульсных источников питания, имеющихся на Алиэкпресс. В частности, совсем не затронута тема особо мощных источников питания (около 1 киловатта и выше).

Но такие источники уже выходят за пределы класса бытовых или радиолюбительских. Они больше предназначены для промышленно-производственных целей (например, для работы совместно с усилителями для озвучивания концертных залов и стадионов).

И, конечно, надо помнить, что отдаваемый ток в описаниях источников питания обозначен в «китайских амперах», и нельзя выбирать источники питания «впритык» по параметрам: обязательно должен быть запас по мощности.

Как работает простой и мощный импульсный блок питания

В большинстве современных электронных устройств практически не используются аналоговые (трансформаторные) блоки питания, им на смену пришли импульсные преобразователи напряжения. Чтобы понять, почему так произошло, необходимо рассмотреть конструктивные особенности, а также сильные и слабы стороны этих устройств. Мы также расскажем о назначении основных компонентов импульсных источников, приведем простой пример реализации, который может быть собран своими руками.

Конструктивные особенности и принцип работы

Из нескольких способов преобразования напряжения для питания электронных компонентов, можно выделить два, получивших наибольшее распространение:

  1. Аналоговый, основным элементом которого является понижающий трансформатор, помимо основной функции еще и обеспечивающий гальваническую развязку.
  2. Импульсный принцип.

Рассмотрим, чем отличаются эти два варианта.

БП на основе силового трансформатора

Рассмотрим упрощенную структурную схему данного устройства. Как видно из рисунка, на входе установлен понижающий трансформатор, с его помощью производится преобразование амплитуды питающего напряжения, например из 220 В получаем 15 В. Следующий блок – выпрямитель, его задача преобразовать синусоидальный ток в импульсный (гармоника показана над условным изображением). Для этой цели используются выпрямительные полупроводниковые элементы (диоды), подключенные по мостовой схеме. Их принцип работы можно найти на нашем сайте.

Упрощенная структурная схема аналогового БП

Следующий блок играет выполняет две функции: сглаживает напряжение (для этой цели используется конденсатор соответствующей емкости) и стабилизирует его. Последнее необходимо, чтобы напряжение «не проваливалось» при увеличении нагрузки.

Приведенная структурная схема сильно упрощена, как правило, в источнике данного типа имеется входной фильтр и защитные цепи, но для объяснения работы устройства это не принципиально.

Все недостатки приведенного варианта прямо или косвенно связаны с основным элементом конструкции – трансформатором. Во-первых, его вес и габариты, ограничивают миниатюризацию. Чтобы не быть голословным приведем в качестве примера понижающий трансформатор 220/12 В номинальной мощностью 250 Вт. Вес такого агрегата – около 4-х килограмм, габариты 125х124х89 мм. Можете представить, сколько бы весила зарядка для ноутбука на его основе.

Понижающий трансформатор ОСО-0,25 220/12

Во-вторых, цена таких устройств порой многократно превосходит суммарную стоимость остальных компонентов.

Импульсные устройства

Как видно из структурной схемы, приведенной на рисунке 3, принцип работы данных устройств существенно отличается от аналоговых преобразователей, в первую очередь, отсутствием входного понижающего трансформатора.

Рисунок 3. Структурная схема импульсного блока питания

Рассмотрим алгоритм работы такого источника:

  • Питание поступает на сетевой фильтр, его задача минимизировать сетевые помехи, как входящие, так и исходящие, возникающие вследствие работы.
  • Далее вступает в работу блок преобразования синусоидального напряжения в импульсное постоянное и сглаживающий фильтр.
  • На следующем этапе к процессу подключается инвертор, его задача связана с формированием прямоугольных высокочастотных сигналов. Обратная связь с инвертором осуществляется через блок управления.
  • Следующий блок – ИТ, он необходим для автоматического генераторного режима, подачи напряжения на цепи, защиты, управления контроллером, а также нагрузку. Помимо этого в задачу ИТ входит обеспечение гальванической развязки между цепями высокого и низкого напряжения.

В отличие от понижающего трансформатора, сердечник этого устройства изготавливается из ферримагнитных материалов, это способствует надежной передачи ВЧ сигналов, которые могут быть в диапазоне 20-100 кГц. Характерная особенность ИТ заключается в том, что при его подключении критично включение начала и конца обмоток. Небольшие размеры этого устройства позволяют изготавливать приборы миниатюрных размеров, в качестве примера можно привести электронную обвязку (балласт) светодиодной или энергосберегающей лампы.

Теперь, как и обещали, рассмотрим принцип работы основного элемента данного устройства – инвертора.

Как работает инвертор?

ВЧ модуляцию, можно сделать тремя способами:

  • частотно-импульсным;
  • фазо-импульсным;
  • широтно-импульсным.

На практике применяется последний вариант. Это связано как с простотой исполнения, так и тем, что у ШИМ неизменна коммуникационная частота, в отличие от двух остальных способов модуляции. Структурная схема, описывающая работу контролера, показана ниже.

Структурная схема ШИМ-контролера и осциллограммы основных сигналов

Алгоритм работы устройства следующий:

Генератор задающей частоты формирует серию прямоугольных сигналов, частота которых соответствует опорной. На основе этого сигнала формируется UП пилообразной формы, поступающее на вход компаратора КШИМ. Ко второму входу этого устройства подводится сигнал UУС, поступающий с регулирующего усилителя. Сформированный этим усилителем сигнал соответствует пропорциональной разности UП (опорное напряжение) и UРС (регулирующий сигнал от цепи обратной связи). То есть, управляющий сигнал UУС, по сути, напряжением рассогласования с уровнем, зависящим как от тока на грузке, так и напряжению на ней (UOUT).

Данный способ реализации позволяет организовать замкнутую цепь, которая позволяет управлять напряжением на выходе, то есть, по сути, мы говорим о линейно-дискретном функциональном узле. На его выходе формируются импульсы, с длительностью, зависящей от разницы между опорным и управляющим сигналом. На его основе создается напряжение, для управления ключевым транзистором инвертора.

Процесс стабилизации напряжения на выходе производится путем отслеживания его уровня, при его изменении пропорционально меняется напряжение регулирующего сигнала UРС, что приводит к увеличению или уменьшению длительности между импульсами.

В результате происходит изменение мощности вторичных цепей, благодаря чему обеспечивается стабилизация напряжения на выходе.

Для обеспечения безопасности необходима гальваническая развязка между питающей сетью и обратной связью. Как правило, для этой цели используются оптроны.



Сильные и слабые стороны импульсных источников

Если сравнивать аналоговые и импульсные устройства одинаковой мощности, то у последних будут следующие преимущества:

  • Небольшие размеры и вес, за счет отсутствия низкочастотного понижающего трансформатора и управляющих элементов, требующих отвода тепла при помощи больших радиаторов. Благодаря применению технологии преобразования высокочастотных сигналов можно уменьшить емкость конденсаторов, используемых в фильтрах, что позволяет устанавливать элементы меньших габаритов.
  • Более высокий КПД, поскольку основные потери вызывают только переходные процессы, в то время как в аналоговых схемам много энергии постоянно теряется при электромагнитном преобразовании. Результат говорит сам за себя, увеличение КПД до 95-98%.
  • Меньшая стоимость за счет применения мене мощных полупроводниковых элементов.
  • Более широкий диапазон входного напряжения. Такой тип оборудования не требователен к частоте и амплитуде, следовательно, допускается подключение к различным по стандарту сетям.
  • Наличие надежной защиты от КЗ, превышения нагрузки и других нештатных ситуаций.
Читайте также  Преобразователь напряжения 12 в 220 вольт

К недостаткам импульсной технологии следует отнести:

Наличие ВЧ помех, это является следствием работы высокочастотного преобразователя. Такой фактор требует установки фильтра, подавляющего помехи. К сожалению, его работа не всегда эффективна, что накладывает некоторые ограничения на применение устройств данного типа в высокоточной аппаратуре.

Особые требования к нагрузке, она не должна быть пониженной или повышенной. Как только уровень тока превысит верхний или нижний порог, характеристики напряжения на выходе начнут существенно отличаться от штатных. Как правило, производители (в последнее время даже китайские) предусматривают такие ситуации и устанавливают в свои изделия соответствующую защиту.

Сфера применения

Практически вся современная электроника запитывается от блоков данного типа, в качестве примера можно привести:

  • различные виды зарядных устройств; Зарядки и внешние БП
  • внешние блоки питания;
  • электронный балласт для осветительных приборов;
  • БП мониторов, телевизоров и другого электронного оборудования.

Импульсный модуль питания монитора

Собираем импульсный БП своими руками

Рассмотрим схему простого источника питания, где применяется вышеописанный принцип работы.

Принципиальная схема импульсного БП

Обозначения:

  • Резисторы: R1 – 100 Ом, R2 – от 150 кОм до 300 кОм (подбирается), R3 – 1 кОм.
  • Емкости: С1 и С2 – 0,01 мкФ х 630 В, С3 -22 мкФ х 450 В, С4 – 0,22 мкФ х 400 В, С5 – 6800 -15000 пФ (подбирается),012 мкФ, С6 — 10 мкФ х 50 В, С7 – 220 мкФ х 25 В, С8 – 22 мкФ х 25 В.
  • Диоды: VD1-4 – КД258В, VD5 и VD7 – КД510А, VD6 – КС156А, VD8-11 – КД258А.
  • Транзистор VT1 – KT872A.
  • Стабилизатор напряжения D1 — микросхема КР142 с индексом ЕН5 – ЕН8 (в зависимости от необходимого напряжения на выходе).
  • Трансформатор Т1 – используется ферритовый сердечник ш-образной формы размерами 5х5. Первичная обмотка наматывается 600 витков проводом Ø 0,1 мм, вторичная (выводы 3-4) содержит 44 витка Ø 0,25 мм, и последняя – 5 витков Ø 0,1 мм.
  • Предохранитель FU1 – 0.25А.

Настройка сводится к подбору номиналов R2 и С5, обеспечивающих возбуждение генератора при входном напряжении 185-240 В.

Импульсный регулируемый блок питания на основе DC Buck Boost конвертера ZK-4KX

Срочно понадобился регулируемый блок питания для выезда в командировку. Требования к БП были не очень сложные, напряжение питания от 1.5 до 30В, ток в пределах 2-3А, и желательно как можно более легкий прибор. Габариты чем меньше, тем лучше, но в разумных пределах, конечно. Посмотрел на свой «зоопарк» блоков питания, и ничего не нашел подходящего, по весу и габаритам. Задумчиво полез перебирать всевозможные блоки, купленные ранее про запас и часто спонтанно на Алиэкспресс… И в коробке наткнулся на Buck Boost конвертер ZK-4KX. Покрутил его в руках, и решил что вероятно это именно то, что мне нужно.

Я не планировал писать обзор на эту железяку, но поскольку она основа моего блока питания, то конечно протестируем модуль, и я вкратце расскажу про него, и про то что в итоге получилось. Всем кому интересна эта тема — Велком!

UPD: Про просьбам трудящихся добавил осциллограммы при различных сценариях включения прибора.

Эпиграф: «Я его слепила из того что было. »

Подходящий модуль питания, это уже почти полдела, так же в закромах выкопал:
— Импульсный блок питания MW 24В 2.1А лет 5 купленный в оффлайн
— Коробку из пластика для DIY конструкций, почти подходящего размера (куплена в оффлайн, хотелось бы на пару сантиметров побольше, но на безрыбье и рак рыба)
— Вентилятор улитку 12В 0.1А (покупал на Али в увлажнитель, но с размером не угадал)
— Импульсный понижающий модуль малой мощности (тоже был куплен давно на Али)
Ну и понятное дело, что провода, клеммы, предохранители, кнопки всегда найдутся в закромах радиогубителя.

Попытался все вышеперечисленное запихать в корпус, не хватало буквально 5мм для полного счастья, что бы Импульсный блок питания разместить с модулем Buck Boost конвертера ZK-4KX. Выход нашел через некоторое время, закрепив ИИП на крышку корпуса, только в таком положении мог выиграть эти нужные мне 5 мм. В прочем, закреплен ИИП хорошо, на латунные «столбики» и в этом перевернутом положении.

Вырезаем на лицевой панели 2 прямоугольных отверстия и сверлим 2 круглых под клеммы. Все село на свои места замечательно.

Примеряем… Вроде входит и выходит, крышку закрыть не мешает.

Соединяем выходные клеммы с выходами модуля при помощи проводов достаточного сечения, и как можно более короткими.

Подключаем выход ИИП к входу модуля Buck Boost конвертера, так же подключаем шнур питания через дополнительный керамический предохранитель (лишним не будет)

Задумчиво смотрим на вентилятор улитку…

И пытаемся впихнуть невпихуемое…

Влез прям впритык, но зато не требуется вентилятор закреплять, поскольку он сел довольно плотно, греметь внутри точно не будет.
На нижней стенке крепим на двухсторонний скотч маленький импульсный понижающий модуль. Он нужен для того, что бы снизить напряжение ИИП в 24 вольта, до нужных 12В от которых работает вентилятор. Я заранее выставил на модуле 10,5В, при этом напряжении, и так почти бесшумного вентилятора, не слышно вообще…

Собственно всё. Ставим нижнюю крышку (в которой просверлены отверстия для вентиляции аккурат под модулем) и стягиваем 2 половинки корпуса винтами, не забыв так же надеть ножки.

Вот такой он получился «цветочек аленький».

Вид с боку.

Подключаем небольшую нагрузку (мощный зеленый проволочный резистор) и перекрестившись даем питание. Ничего не взорвалось — уже хорошо. В этот раз рискнул и первый запуск не делал последовательно с лампой накаливания, как обычно, тестирую свои самодельные импульсные блоки питания. Все работает. Вентилятора не слышно.

Внимательный читатель помнит, что Импульсный блок питания у меня на 24В, но поскольку модуль Buck Boost конвертер, он может повышать напряжение до 30В, конечно при снижении максимального тока, но мне этих возможностей достаточно.

Примененный мною модуль Buck Boost конвертера ZK-4KX имеет множество настроек, управление не самое удобное, но все же получше чем у новых версий, и кроме того, кнопки очень мягко нажимаются, в отличие от мембранных кнопок в новых версиях модулей.
Характеристики модуля китайцы приводят такие:

Входное напряжение: 5,0-30 в
Выходное напряжение: 0,5-30 в
Выходной ток: может работать стабильно на 3 А в течение длительного времени и может достигать 4 а при усиленном рассеивании тепла
Выходная мощность: Естественное тепловыделение 35 Вт, усиление тепловыделения 50 Вт
Разрешение дисплея напряжения: 0,01 В
Текущее Разрешение дисплея: 0.001A
Эффективность преобразования: около 88%
Мягкий старт: Да (с высокой мощностью и нагрузочным модулем может не работать при запуске)
Механизм защиты:
Входное анти-обратное соединение;
Выход анти-обратного орошения;
Входная защита от пониженного напряжения (4,8-30 в регулируется, по умолчанию 4,8 В)
Защита от перенапряжения на выходе (0,5-31 В регулируется, по умолчанию 31 В)
Защита от перегрузки по току 0-4.1a (регулируется, по умолчанию 4.1a)
Защита от избыточной мощности (0-50 Вт регулируется, по умолчанию 50 Вт)
Защита от перегрева (80-110℃Регулируется, по умолчанию 110 ℃)
Защита таймаута (0-100h регулируется, выключено по умолчанию)
Сверхмощная защита (0-60 ач регулируется, по умолчанию выключено)
Рабочая частота: 180 кГц
Размеры: длина * ширина * высота 79 мм * 43 мм * 26 мм

Управление модулем происходит при помощи 2-х кнопок (короткое и долгое нажатие задействует разные меню настроек) так и ручкой энкодера (вращение ручки и нажатие)

Короткое нажатие на кнопку U/I интуитивно понятно ведет к меню в котором можно задать выходное напряжение и ток. Вращение ручки энкодера плавно меняет значение, нажатие на кнопку энкодера меняет декады (вольты — десятые вольта, амперы-десятые ампер)

Долгое нажатие на кнопку U/I переводит в меню настроек:
Где можно выставить подается ли напряжение на выходные клеммы по умолчанию (да-нет)

Далее кнопкой SW переходим на следующий пункт меню: порога защиты от низкого напряжения LUP (видать этот модуль можно подключать к аккумуляторной батарее, и тут задаются параметры отключения по разряду АКБ)

Далее идут настройки:
— OUP — порог защиты от перенапряжения; OCP — порог защиты от перегрузки по току; OPP — Верхний порог входного напряжения; OAP — порог защиты по емкости; OHP порог по времени (тайм аут); OTP — выставление защиты от перегрева.

Короткое нажатие на кнопку SW перелистывает различные варианты отображения информации в ходе работы блока питания. Так же спрячу все под спойлер.

В общем разнообразная информация на любой вкус и пожелание.
Ну и посмотрим осциллограммы процессов возникающих при включении и выключении нагрузки.

А это помехи при работе Блока питания при 12В

Тоже помехи, но в режиме бустера и напряжении 30В.

Ничего страшного я на осциллограммах не нашел, вроде вполне неплохо с моей точки зрения.

UDP: Про просьбам трудящихся осциллограммы включения и выключения испытуемого блока питания при разных сценариях
1. Нагрузка Резистор. Напряжение 30В ограничение тока 0.9А
Включение

Выключение

2. Нагрузка Лампочка 12В 35Вт Напряжение 13В ограничение тока 2.1А
Включение

Выключение

3. Светодиод 25В 300мА Напряжение 24В ограничение тока 300мА
Включение

Выключение

4. Нагрузка Конденсатор 2200 мкФ 50В
Включение

Выключение

ИМХО, я опять ничего страшного не вижу на осциллограммах, но я не инженер, может кто прокомментирует, кто понимает больше чем я.

На этом всё! Нормальные и по делу комментарии приветствуются, на неадекватные комментарии я отвечать не буду, уж извините заранее.
Обзор накидал за полчаса, потому заранее прошу прощения за погрешности и недочеты…
Всем мира и добра!
Котейко одобрил…