Основные узлы регулируемого блока питания
Трансформаторный источник питания в большинстве случаев выполняется по следующей структурной схеме.
Узлы трансформаторного БП.
Понижающий трансформатор снижает напряжение сети до необходимого уровня. Полученное переменное напряжение преобразуется в импульсное с помощью выпрямителя. Выбор его схемы зависит от схемы вторичных обмоток трансформатора. Чаще всего применяется мостовая двухполупериодная схема. Реже – однополупериодная, так как она не позволяет полностью использовать мощность трансформатора, да и уровень пульсаций выше. Если вторичная обмотка имеет выведенную среднюю точку, то двухполупериодная схема может быть построена на двух диодах вместо четырех.
Двухполупериодный выпрямитель для трансформатора со средней точкой.
Если трансформатор трехфазный (и имеется трехфазная цепь для питания первичной обмотки), то выпрямитель можно собрать по трехфазной схеме. В этом случае уровень пульсаций наиболее низок, а мощность трансформатора используется наиболее полно.
После выпрямителя устанавливается фильтр, который сглаживает импульсное напряжение до постоянного. Обычно фильтр состоит из оксидного конденсатора, параллельно которому ставится керамический конденсатор малой емкости. Его назначение – компенсировать конструктивную индуктивность оксидного конденсатора, который изготовлен в виде свернутой в рулон полоски фольги. В результате получившаяся паразитная индуктивность такой катушки ухудшает фильтрующие свойства на высоких частотах.
Далее стоит стабилизатор. Он может быть как линейным, так и импульсным. Импульсный сложнее и сводит на нет все преимущества трансформаторного БП в нише выходного тока до 2..3 ампер. Если нужен выходной ток выше этого значения, проще весь источник питания выполнить по импульсной схеме, поэтому обычно здесь используется линейный регулятор.
Выходной фильтр выполняется на базе оксидного конденсатора относительно небольшой емкости.
Обобщенная блок-схема импульсного БП.
Импульсные источники питания строятся по другому принципу. Так как потребляемый ток имеет резко несинусоидальный характер, на входе устанавливается фильтр. На работоспособность блока он не влияет никак, поэтому многие промышленные производители БП класса Эконом его не ставят. Можно не устанавливать его и в простом самодельном источнике, но это приведет к тому, что устройства на микроконтроллерах, питающиеся от той же сети 220 вольт, начнут сбоить или работать непредсказуемо.
Дальше сетевое напряжение выпрямляется и сглаживается. Инвертор на транзисторных ключах в цепи первичной обмотки трансформатора создает импульсы амплитудой 220 вольт и высокой частотой – до нескольких десятков килогерц, в отличие от 50 герц в сети. За счет этого силовой трансформатор получается компактным и легким. Напряжение вторичной обмотки выпрямляется и фильтруется. За счет высокой частоты преобразования здесь могут быть использованы конденсаторы меньшей емкости, что положительно сказывается на габаритах устройства. Также в фильтрах высокочастотного напряжения становится целесообразным применение дросселей – малогабаритные индуктивности эффективно сглаживают ВЧ пульсации.
Регулирование напряжения и ограничение тока выполняется за счет цепей обратной связи, на которые подается напряжение с выхода источника. Если из-за повышения нагрузки напряжение начало снижаться, то схема управления увеличивает интервал открытого состояния ключей, не снижая частоты (метод широтно-импульсного регулирования). Если напряжение надо уменьшить (в том числе, для ограничения выходного тока), время открытого состояния ключей уменьшается.
Переделка блока
Прежде чем начинать переделку БП, необходимо выбрать выходную мощность тока. От этого показателя зависит степень модернизации системы. Если мощность будет находиться в пределах 20-30 Вт, не понадобятся глубокие изменения в схеме. Если же запланирована мощность свыше 50 Вт, модернизация нужна более системная.
Обратите внимание! На выходе из БП будет постоянное напряжение. Получение переменного напряжения на частоте 50 Гц не представляется возможным
Определение мощности
Вычисление мощности осуществляется согласно формуле:
В качестве примера рассмотрим ситуацию с блоком питания, имеющим следующие характеристики:
- напряжение — 12 В;
- сила тока — 2 А.
Вычисляем мощность:
P = 2 × 12 = 24 Вт.
Конечный параметр мощности будет больше — примерно 26 Вт, что позволяет учесть возможные перегрузки. Таким образом, для создания блока питания потребуется достаточно незначительное вмешательство в схему стандартной эконом-лампы на 25 Вт.
Советуем изучить Что такое шлицевая отвёртка
Новые компоненты
На схеме, представленной далее, показан порядок добавления новых деталей. Все они обозначены красным цветом.
В число новых электронных компонентов входят:
- диодный мост VD14-VD17;
- 2 конденсатора C9 и C10;
- обмотка на балластном дросселе (L5), количество витков которой определяется эмпирически.
Дополнительная обмотка выполняет еще одну важную функцию — является разделяющим трансформатором и защищает от проникновения напряжения на выходы ИБП.
Чтобы вычислить нужное количество витков в дополнительной обмотке, выполняются такие действия:
- Временно наносим обмотку на дроссель (приблизительно 10 витков провода).
- Стыкуем обмотку с сопротивлением нагрузки (мощность от 30 Вт и сопротивление 5-6 Ом).
- Подключаемся к сети и делаем замер напряжения при нагрузочном сопротивлении.
- Полученный результат делим на число витков и узнаем, сколько вольт приходится на каждый виток.
- Выясняем нужное количество витков для постоянной обмотки.
Более подробно порядок расчета показан ниже.
Для вычисления нужного количества витков планируемое напряжение для блока делим на напряжение одного витка. В результате получаем число витков. К итоговому результату рекомендуется прибавить 5-10 %, что позволит иметь определенный запас.
Не стоит забывать, что оригинальная дроссельная обмотка находится под сетевым напряжением. Если нужно намотать на нее новый слой обмотки, позаботьтесь о межобмоточном изоляционном слое
Особенно важно соблюдать данное правило, когда наносится провод типа ПЭЛ в эмалевой изоляции. В качестве межобмоточного изоляционного слоя подойдет политетрафторэтиленовая лента (толщина 0,2 миллиметра), которая позволит повысить плотность резьбовых соединений. Такую ленту используют сантехники
Такую ленту используют сантехники.
Обратите внимание! Мощность в блоке ограничивается габаритной мощностью задействованного трансформатора, а также максимально возможным током транзисторов
Общие понятия
Общеизвестен принцип дуговой сварки. Освежим в памяти основные понятия. Чтобы получить сварочное соединение, необходимо создать дугу. Электрическая дуга возникает при подаче напряжения между сварочным электродом и поверхностью свариваемого материала. Ток дуги расплавляет металл, образуется расплавленная ванна между двумя торцами. После остывания шва получаем крепкое соединение двух металлов.
В России переменный ток регламентирован частотой 50 Гц. Питание для сварочного аппарата подается от сети фазным напряжением 220 В. Сварочные трансформаторы имеют две обмотки: первичную и вторичную. Вторичное напряжение трансформатора составляет 70 В.
Разделяют ручной и автоматический режим сварки. В условиях домашней мастерской сварку проводят в ручном режиме. Перечислим параметры, которые изменяют в ручном режиме:
- сила тока сварки;
- напряжение дуги;
- скорость сварочного электрода;
- количество проходов на шов;
- диаметр и марка электрода.
Правильный выбор и поддержание на протяжении сварочного процесса необходимых параметров являются залогом качественного сварного соединения.
При проведении ручной дуговой сварки необходимо грамотно распределять ток. Это позволит выполнить качественный шов. Стабильность дуги напрямую зависит от величины сварочного тока. Специалисты подбирают ее исходя из диаметра электродов и толщины свариваемых материалов.
Характеристики ИБП
- Выпрямитель AC-DC XR08.48G.
- Входное напряжение: 100-250 Vac;
- Выходное напряжение: 46-57 Vdc;
- Выходная мощность: 837W;
- Выходной ток: 18А.
Интерфейсы и встроенный Web-сервер. Возможность использования автоматов МСВ и GMT. Обеспечивает высокую эффективность, может эксплуатироваться как на улице, так и в помещениях. Широко используется в системах электропитания сотовых операторов, в сетях Wi-Fi, телекоммуникационного оборудования и различных узлах связи.
Первая проблема — как запустить этот блок питания? Оказалось отдельные два контакта должны быть соединены. Хорошо, заработало, но почему так шумит? Заводской вентилятор был маленьким и достигал 13000 оборотов в минуту, что давало сильное гудение. Пришлось поставить больше диаметром и потише.
Переделка шуруповерта на питание от сети 220В
При выходе из строя аккумуляторной батареи и невозможности её ремонта единственный выход – переделка аккумуляторного шуруповерта в сетевой.
При этом мощность блока питания должна превышать мощность двигателя с учётом возможных перегрузок в момент завершения закручивания. В паспорте устройства она не указана, но этот параметр написан на корпусе электромотора, или его можно вычислить, подключив аппарат к источнику постоянного напряжения через амперметр. Для двигателя мощностью 70Вт достаточно блока питания 120Вт.
Важно! Мощность зарядного устройства недостаточна для его работы. При переделке аккумуляторного шуруповёрта в сетевой, на 220 вольт, необходимо использовать другой блок питания
Использование внешнего блока питания
Внешнее питающее устройство имеет большие габариты, чем встроенное, но в любом случае, если запитать шуруповерт от сети, то инструмент будет “привязан” проводом к розетке.
Внешний блок питания
Ток, идущий от блока питания, достигает 10-15А, поэтому сечение кабеля должно быть не менее 1мм².
Компьютерный блок питания
Самый простой и дешёвый вариант – использование блока питания от старого компьютера мощностью не меньше 300Вт и током 15А.
В старых блоках был выключатель, в современных – для включения необходимо замкнуть провода, идущие к аппарату. Цвет этих проводов зависит от модели. Это можно узнать в интернете или методом подбора.
Выход 12В находится в четырёхштырьковом разъёме: чёрный “–”, жёлтый “+”.
Такие приборы имеют встроенный вентилятор, поэтому при изготовлении для него корпуса необходимо сделать отверстия или устанавливать вентилятором наружу. Лучше всего просто спрятать лишние провода внутрь корпуса.
Важно! Шуруповёрт 14,4 или 18 вольтовый будет работать на пониженной мощности
Зарядное устройство для автомобильного аккумулятора
Требования к этому устройству такие же, как и при использовании компьютерного блока.
Если есть, то желательно использовать устройство со встроенным вольтметром и регулировкой напряжения. В некоторых моделях внутри установлено токоограничивающее сопротивление. Его необходимо закоротить.
Как сделать самодельный блок питания
Кроме покупного, блок питания можно изготовить самостоятельно. Для этого необходим трансформатор мощностью 160Вт, такие устанавливались в ламповых телевизорах.
Прежде всего, необходимо определить необходимое количество витков. Порядок действий следующий:
- разобрать трансформатор;
- с катушки отмотать все вторичные обмотки;
- намотать 10 витков провода;
- собрать трансформатор;
- подсоединить к сети 220В;
- замерить напряжение на вторичной обмотке;
- разделить количество витков (в данном случае 10) на измеренное напряжение.
Получившуюся величину умножают на напряжение питания шуруповёрта и получают необходимое число витков.
Трансформатор
Внимание! Количество витков на вольт можно получить, измерив напряжение и посчитав витки во вторичной обмотке. Наматывается понижающая обмотка проводом, сечением 1мм² для уменьшения падения напряжения в трансформаторе. Наматывается понижающая обмотка проводом, сечением 1мм² для уменьшения падения напряжения в трансформаторе
Наматывается понижающая обмотка проводом, сечением 1мм² для уменьшения падения напряжения в трансформаторе.
На выходе трансформатора переменное напряжение, а устройству необходимо постоянное, поэтому дополнительно к трансформатору устанавливается диодный мост. Он собирается из диодов на радиаторах, напряжением более 20В и током 10А. Монтируется он вместе с трансформатором или в корпусе аккумулятора, из которого вынуты элементы.
Встроенный блок питания в корпусе от аккумулятора
При наличии желания, времени и “прямых” рук блок можно разместить в корпусе аккумулятора. Для этого приобретается готовое устройство с соответствующими параметрами, вынимается из своего корпуса и монтируется в корпусе аккумулятора. Вывода припаиваются проводом, сечением не менее 1мм² к клеммам батареи, и меняется сетевой шнур на более длинный.
Встроенный блок питания
Вторая схема
Схема устройства, показанная на рис. 2, лишена такого недостатка . Это позволяет применять его практически в любой аппаратуре: как в различных цифровых, так и в звуковоспроизводящих и радиоприемных устройствах.
Стабилизатор содержит коммутирующий составной транзистор VT1, VT2, коммутирующий диод VD2 и дроссель L1. В узел управления входят опорный элемент на транзисторе ѴТЗ и компаратор DA1.
На выходе стабилизатора включен транзисторный фильтр ѴТ4, ѴТ5. Основа узла управления — компаратор DA1 на ОУ типа К140УД12. К его инвертирующему входу подключен микромощный опорный элемент, выполненный на обратносмещенном эмиттерном переходе транзистора ѴТЗ. Напряжение его стабилизации (лавинного пробоя) 7…7,5 В обеспечивается при токе 20…30 мкА.
Рис. 2. Схема экономичного импульсного стабилизатора напряжения.
На неинвертирующий вход ОУ подается сигнал с резистивного делителя R5 — R7. Выходное напряжение регулируется потенциометром R6.
Конденсатор C3 увеличивает фазовый сдвиг сигнала обратной связи, что необходимо для циклического характера работы устройства. Он же определяет рабочую частоту и в значительной мере влияет на величину пульсаций.
Выход компаратора подключен к базе составного транзистора (VT1, VT2) через резистор R3, задающий ток управления, и стабилитрон VD1, который обеспечивает отсечку управляющего тока и надежное закрывание коммутирующего транзистора во всем интервале входного напряжения. Конденсатор С2 подавляет высокочастотные помехи.
На выходе стабилизатора включен не традиционный LC-фильтр, а транзисторный, что позволяет улучшить динамические характеристики устройства и подавить пульсации не менее чем на 40 дБ.
У транзисторного фильтра есть еще одно преимущество — «мягкое» включение стабилизатора: его выходное напряжение плавно нарастает в течение 2…4 с. Негативным моментом использования транзисторного фильтра является снижение КПД стабилизатора на 6…8%.
Дроссель L1 содержит 28 витков провода ПЭВ-2 0,57, намотанного на броневом магнитопроводе Б14 из феррита 2000НМ. Немагнитный зазор 0,2 мм в магнитопроводе обеспечен прокладкой из бумаги.
Транзисторы устройства при номинальном токе не требуют теплоотвода. Если стабилизатор предполагают эксплуатировать при токе нагрузки более 50 мА, то транзистор ѴТ1 должен быть типа КТ81х и его следует установить на теплоотвод площадью 10… 15 смг. Допустимо использовать транзисторы КТ639, КТ644, тогда выходной ток стабилизатора можно увеличить до 0,5 А.
Лабораторный блок питания 30в 5а, результат
Плата управления собранная на макетке.
Плата основного диодного моста.
Транзисторы установлены на радиатор от Cooler Master CMDK8, этот боксовый куллер способен рассеивать мощность до 95 Вт.
Внутри блока расположен 80мм дополнительный вентилятор, охлаждающий диодный мост и трансформатор, а также обдувающий радиатор транзисторов с тыльной стороны.
Все это добро засунуто в добротный радиолюбительский корпус, оставшийся со времен СССР. Вот таким вышел у нас лабораторный блок питания своими руками.
Подключение цифрового вольтамперметра избавило нас от измерительных стрелочных приборов.
Демонстрация работы:
В работе с максимальным током в 5 А транзисторы остаются теплыми благодаря хорошей системе охлаждения, температура основного диодного моста также в норме, т.к. там используются мощные диоды Шоттки и вентилятор, который охлаждает этот мост и трансформатор. При полной нагрузке все таки происходит небольшой нагрев трансформатора. Вес блока составил порядка 4 кг.
Уже изготовив данный блок, пришла идея, как можно немного переделать схему и получить этот лабораторный блок питания с нуля вольт. Но это уже будет другая история…
Более мощный ИБП с отдельным трансформатором
Они позволяют определить напряжение и необходимое число витков. Трансформатор дорабатывается, блок снова испытывается, и после этого его можно применить как компактный источник питания, который намного меньше аналога на основе обычного трансформатора 220 В со стальным сердечником.
Чтобы увеличить мощность источника питания, надо применить отдельный трансформатор, сделанный аналогично из дросселя. Его можно извлечь из лампочки большей мощности, сгоревшей полностью вместе с полупроводниковыми изделиями балласта. За основу берется та же схема, которая отличается присоединением дополнительного трансформатора и некоторых других деталей, изображенных красными линиями.
ИБП с дополнительным трансформатором
Выпрямитель, показанный на изображении, содержит меньше диодов по сравнению с выпрямительным мостом. Но для его работы потребуется больше витков вторичной обмотки. Если они не вмещаются в трансформатор, надо применить выпрямительный мост. Более мощный трансформатор делается, например, для галогенок. Кто использовал обычный трансформатор для системы освещения с галогенками, знает, что они питаются достаточно большим по величине током. Поэтому трансформатор получается громоздким.
Если транзисторы разместить на радиаторах, мощность одного блока питания можно заметно увеличить. А по весу и габаритам даже несколько таких ИБП для работы с галогенными светильниками получатся меньше и легче одного трансформатора со стальным сердечником равной им мощности. Другим вариантом использования работоспособных балластов экономок может быть их реконструкция для светодиодной лампы. Переделка энергосберегающей лампы в светодиодную конструкцию очень проста. Лампа отсоединяется, а вместо нее подключается диодный мост.
На выходе моста подключается определенное количество светодиодов. Их можно подключить между собой последовательно
Важно, чтобы ток светодиода равнялся току в КЛЛ. Энергосберегающие лампочки можно назвать ценным полезным ископаемым в эпоху светодиодного освещения
Они могут найти применение даже после завершения своего срока службы. И теперь читатель знает детали этого применения.
Цена: 0,4$ за штуку
Приобрел себе на пробу светодиоды 10 Вт 900лм теплого белого света на AliExpress. Цена в ноябре 2015года составляла 23 рубля за штуку. Заказ пришел в стандартном пакетике, проверил все исправные. Для питания светодиодов в осветительных устройствах применяются специальные блоки — электронные драйверы, представляющие собой преобразователи стабилизирующие ток, а не напряжение на своём выходе. Но так как драйверы для них(заказывал тоже на AliExpreess) были еще в пути решил запитать от балласта от энергосберегающих ламп. У меня было несколько таких неисправных ламп. у которых сгорела нить накала в колбе. Как правило, у таких ламп преобразователь напряжения исправен, и его можно использовать в качестве импульсного блока питания или драйвера светодиода. Разбираем люминисцентную лампу.
Как повысить силу тока в цепи?
Бывают ситуации, когда требуется повысить I, который протекает в цепи, но при этом важно понимать, что нужно принять меры по защите электроприборов, сделать это можно с помощью специальных устройств. Рассмотрим, как повысить силу тока с помощью простых приборов
Рассмотрим, как повысить силу тока с помощью простых приборов.
Для выполнения работы потребуется амперметр.
Вариант 1.
По закону Ома ток равен напряжению (U), деленному на сопротивление (R). Простейший путь повышения силы I, который напрашивается сам собой — увеличение напряжения, которое подается на вход цепи, или же снижение сопротивления. При этом I будет увеличиваться прямо пропорционально U.
К примеру, при подключении цепи в 20 Ом к источнику питания c U = 3 Вольта, величина тока будет равна 0,15 А.
Если добавить к цепи еще один источник питания на 3В, общую величину U удается повысить до 6 Вольт. Соответственно, ток также вырастет в два раза и достигнет предела в 0,3 Ампера.
Подключение источников питания должно осуществляться последовательно, то есть плюс одного элемента подключается к минусу первого.
Для получения требуемого напряжения достаточно соединить в одну группу несколько источников питания.
В быту источники постоянного U, объединенные в одну группу, называются батарейками.
Несмотря на очевидность формулы, практические результаты могут отличаться от теоретических расчетов, что связано с дополнительными факторами — нагревом проводника, его сечением, применяемым материалом и так далее.
В итоге R меняется в сторону увеличения, что приводит и к снижению силы I.
Повышение нагрузки в электрической цепи может стать причиной перегрева проводников, перегорания или даже пожара.
Вот почему важно быть внимательным при эксплуатации приборов и учитывать их мощность при выборе сечения. Величину I можно повысить и другим путем, уменьшив сопротивление
К примеру, если напряжение на входе равно 3 Вольта, а R 30 Ом, то по цепи проходит ток, равный 0,1 Ампер
Величину I можно повысить и другим путем, уменьшив сопротивление. К примеру, если напряжение на входе равно 3 Вольта, а R 30 Ом, то по цепи проходит ток, равный 0,1 Ампер.
Если уменьшить сопротивление до 15 Ом, сила тока, наоборот, возрастет в два раза и достигнет 0,2 Ампер. Нагрузка снижается почти к нулю при КЗ возле источника питания, в этом случае I возрастают до максимально возможной величины (с учетом мощности изделия).
Дополнительное снизить сопротивление можно путем охлаждения провода. Такой эффект сверхпроводимости давно известен и активно применяется на практике.
Чтобы повысить силу тока в цепи часто применяются электронные приборы, например, трансформаторы тока (как в сварочниках). Сила переменного I в этом случае возрастает при снижении частоты.
Если в цепи переменного тока имеется активное сопротивление, I увеличивается при росте емкости конденсатора и снижении индуктивности катушки.
В ситуации, когда нагрузка имеет чисто емкостной характер, сила тока возрастает при повышении частоты. Если же в цепь входят катушки индуктивности, сила I будет увеличиваться одновременно со снижением частоты.
Также читают — как действует электрический ток на организм человека.
Вариант 2.
Чтобы повысить силу тока, можно ориентироваться на еще одну формулу, которая выглядит следующим образом:
I = U*S/(ρ*l). Здесь нам неизвестно только три параметра:
- S — сечение провода;
- l — его длина;
- ρ — удельное электрическое сопротивление проводника.
Чтобы повысить ток, соберите цепочку, в которой будет источник тока, потребитель и провода.
Роль источника тока будет выполнять выпрямитель, позволяющий регулировать ЭДС.
Подключайте цепочку к источнику, а тестер к потребителю (предварительно настройте прибор на измерение силы тока). Повышайте ЭДС и контролируйте показатели на приборе.
Как отмечалось выше, при росте U удается повысить и ток. Аналогичный эксперимент можно сделать и для сопротивления.
Для этого выясните, из какого материала сделаны провода и установите изделия, имеющие меньшее удельное сопротивление. Если найти другие проводники не удается, укоротите те, что уже установлены.
Еще один путь — увеличение поперечного сечения, для чего параллельно установленным проводам стоит смонтировать аналогичные проводники. В этом случае возрастает площадь сечения провода и увеличивается ток.
Если же укоротить проводники, интересующий нас параметр (I) возрастет. При желании варианты увеличения силы тока разрешается комбинировать. Например, если на 50% укоротить проводники в цепи, а U поднять на 300%, то сила I возрастет в 9 раз.
Статьи, Схемы, Справочники
Стабилизированный источник питания 3 вольт на транзисторе КТЕ. В данной статье рассмотрим вариант нетрадиционного использования операционного усилителя. При выходном напряжении 3 вольт схема обеспечивает ток в нагрузке до мА, коэффициент стабилизации около , ток короткого замыкания почти 1 ампер. Стабилизированный лабораторный блок питания 12 вольт. Описываемый в статье лабораторный источник питания обеспечивает стабилизацию как тока, так и напряжения. Его сердцем является электронный стабилизатор — именно он отвечает за все выходные параметры устройства.
Поиск данных по Вашему запросу:
