Схемы источников питания постоянного тока: Простейшие схемы источников питания для различной аппаратуры

Источники тока на полевых и биполярных транзисторах

Схемы генераторов тока, разновидности токовых зеркал, Онлайн калькулятор расчёта элементов источников тока. На сегодняшнем мероприятии, посвящённом открытию «Культурно-досугового центра Лоховского муниципального образования», поговорим о разновидностях источников постоянного и, желательно, стабильного выходного тока. - Если напряжение можно понять умом, то ток только чувством! — начал свой доклад руководитель кружка по художественному рукоделию Семён Самсонович Елдыкин. - Целью нашего сегодняшнего радиолюбительского заседания является освоение упорядоченного движения свободных электрически заряженных частиц — как суммы знаний, физических умений и врождённых навыков. «Как заземлить незаземлённое заземление? Сколько нужно выпить водки в граммах для снижения сопротивление тела на 1 кОм? И как не вступить с электричеством в интимные отношения?» — станет темой нашего научного коллоквиума. Спасибо Семёну Самсоновичу за вводные слова, а нам пора переместиться поближе к обозначенной в заголовке теме. Напустим энциклопедического глубокомыслия: «Источник тока — элемент, двухполюсник, сила тока через который не зависит от напряжения на его зажимах (полюсах). Используются также термины генератор тока и идеальный источник тока…» — учит нас Википедия. Дополним редакцию. Источник тока должен иметь большое внутреннее дифференциальное сопротивление, такое чтобы при изменении сопротивления нагрузки сила тока в нагрузке практически не изменялась. Такую возможность нам предоставляет биполярный транзистор со стороны коллектора, полевик со стороны стока, либо операционник между инвертирующим входом и выходом. Есть несколько основных характеристик, которые характеризуют источник тока. Первой и основной из них является величина выходного тока. Во-вторых, его выходное сопротивление, которое определяет, насколько ток источника меняется в зависимости от сопротивления нагрузки. Третья спецификация — это минимальное и максимальное напряжения на выходе источника, при котором узел работает должным образом, т.е. выходной транзистор находится в активном режиме. В-четвёртых, температурная стабильность и способность противостоять колебаниям напряжения источника питания. Для разминки рассмотрим схемы простейших генераторов (источников) тока на транзисторах и операционных усилителях. Рис.1 Схема источника тока на биполярном транзисторе — самая плохая. В ней присутствует полный букет недостатков — и температурная нестабильность, и зависимость тока от колебаний напряжения источника питания и наличие пресловутого эффекта Эрли (эффект влияния напряжения между коллектором и базой на ток коллектора). Здесь входной делитель на резисторах R1, R2 задаёт ток базы транзистора Iб, выходной ток в первом приближении можно считать равным Iн = Iк≈β×Iб. Схема на полевом транзисторе не столь чувствительна к нестабильности источника питания, однако имеет другой существенный недостаток — практическую невозможность заранее рассчитать выходной ток генератора из-за значительности разброса параметров данных типов полупроводников. Максимальный ток данного типа источника равен начальному току стока при R1=0 (паспортная характеристика), минимальный ограничен падением напряжения на токозадающем резисторе R1. Генераторы тока на операционных усилителях (инвертирующий слева, неинвертирующий справа) — вполне себе работоспособные устройства, которые являются близкими аналогами идеальных источников тока, и практически лишены недостатков, присущих транзисторным схемам. Единственное, но существенное в отдельных случаях «но» состоит в том, что нагрузка является «плавающей», т.е. не подключённой никаким боком к земле. Ток через нагрузку практически с 100% точностью описывается формулой Iн= Uвх/R1. Размялись? Пришло время избавляться от недостатков простейших источников тока, обкашлянных нами выше. Рис.2 Схемы стабилизаторов тока, представленные на Рис.2, будут полезны в устройствах, работающих с конечными потребителями, которые чувствительны не столько к стабильности напряжения, сколько к постоянству протекающего через них тока. За примерами далеко ходить не надо — источники питания светодиодов, газоразрядных ламп, зарядные устройства для аккумуляторов и т.д. Все они требуют наличия на выходе постоянного, либо изменяющегося по определённому алгоритму тока. Принцип работы приведённых схем предельно прост. При увеличении тока нагрузки пропорционально увеличивается и падение напряжения на токозадающем резисторе R1. При достижении уровня падения этого напряжения ≈0,6В, начинает открываться транзистор T1, снижая величину Uбэ (или Uзи) второго транзистора T2. Он начинает закрываться, соответственно, уменьшается и количество тока, протекающего через нагрузку. Для схемы на биполярном транзисторе номинал резистора Rб следует выбирать из соображений Rб. Для полевика, в силу его высокого входного сопротивления, величина резистора Rз1 может выбрана достаточно высокой (десятки килоом). Единственное, за чем надо зорко послеживать — максимально допустимое значение напряжения затвор-исток транзистора. Если оно меньше Еп, следует добавить дополнительный резистор Rз2 такого номинала, чтобы образованный делитель вогнал напряжение на затворе в допустимые пределы. Выходной ток рассчитывается по простой формуле Iн≈0,6/ R1. В этих схемах нет температурной компенсации, изменение выходного тока составляет величину ≈ 0,3% на один °С. Рис.3 Про схему токового зеркала, изображённую на Рис.3, смело можно сказать, что это базовая схема источника тока. Резисторы в эмиттерных цепях транзисторов создают отрицательную обратную связь по току, что с одной стороны, приводит к улучшению термостабилизирующих свойств узла, а с другой, позволяет в широких пределах регулировать соотношения токов транзисторов Т1 и Т2. Здесь ток   Ik1, задаваемый резистором R1: Iк1≈(Eп-0,7)/(R1+ Rэ1), а ток, протекающий в нагрузке: Iн≈ Rэ1×(Eп-0,7)/(R1× Rэ2+ Rэ1× Rэ2). Рис.4 Для снижения зависимости выходного тока от колебаний напряжения питания широкое применение нашли источники тока (Рис.4), называемые двойным зеркалом тока. Механизм работает следующим образом: Предположим, увеличилось напряжение питания. Тогда увеличивается и падение напряжения на резисторе R1. Это приводит к уменьшению потенциала базы транзистора VТ3, транзистор VТ3 призакроется, его ток Iэ3 уменьшится, соответственно уменьшится ток базы Iб2 и Iн тоже уменьшится и вернётся в исходное состояние. Iк1≈(Eп-1,4)/(R1+ Rэ1), Iн≈ Rэ1×(Eп-0,7)/(R1× Rэ2+ Rэ1× Rэ2). Рис.5 Источник тока, представленный на Рис. 5, называется схемой токового зеркала Уилсона и обеспечивает высокую степень постоянства выходного тока за счёт подавления проявлений эффекта Эрли (эффект влияния напряжения между коллектором и базой на ток коллектора). Транзисторы T1 и T2 в этой схеме включены так же, как в обычном токовом зеркале, но благодаря транзистору T3 потенциал коллектора токозадающего Т2 фиксирован и не влияет на выходной ток. Все формулы аналогичны предыдущему описанию: Iк1≈(Eп-1,4)/(R1+ Rэ1), Iн≈ Rэ1×(Eп-0,7)/(R1× Rэ2+ Rэ1× Rэ2). Рис.6 Каскодный генератор тока, изображённый на Рис. 6, обладает достоинствами, связанными с очень высоким внутренним сопротивлением и значительным ослаблением эффекта Эрли. Динамическое внутреннее сопротивление такого отражателя тока превышает величину в несколько МОм. И опять — всё то же самое: Iк1≈(Eп-1,4)/(R1+ Rэ1), Iн≈ Rэ1×(Eп-0,7)/(R1× Rэ2+ Rэ1× Rэ2). Легко заметить, что для всех типов приведённых токовых зеркал формула для расчёта выходного тока — одна и та же. Формула приблизительная, не учитывающая влияние на расчётные показатели незначительных величин базовых токов транзисторов, однако дающая возможность с погрешностью, не превышающей 5-7%, рассчитать величины токозадающих элементов. При необходимости сгенерить ток обратного направления, следует перевернуть схему вверх ногами и заменить n-p-n транзисторы на полупроводники обратной проводимости. И по традиции приведу таблицу, позволяющую не сильно утруждаться, при желании воплотить описанные узлы в реальную жизнь. РАСЧЁТ ТОКОЗАДАЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ ИСТОЧНИКОВ ТОКА НА БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРАХ. Источники тока на полевых транзисторах, в связи со значительностью разброса параметров данного типа полупроводников, практическое применение получили в основном при производстве аналоговых интегральных микросхем. При этом при использовании МОП-структур полевых транзисторов, схемотехника токовых зеркал практически не отличается от приведённых выше источников тока на биполярных собратьях. Рис.6 Проектировать источники тока на дискретных полевых транзисторах — занятие, на мой взгляд, довольно нецелесообразное. Другое дело — специально разработанные полупроводники, называемые токостабилизирующими диодами (CRD), в основе которых лежит полевой транзистор с каналом n-типа. Рис.7 Полевые диоды имеют только два вывода и оптимизированы с точки зрения вольт-амперных характеристик. При их изготовлении можно достичь нулевого температурного коэффициента, объединяя CRD с резистором, имеющим тот же самый, но противоположного знака температурный коэффициент. Токостабилизирующие диоды не очень известны в широких массах радиолюбительского сообщества, но тем временем активно выпускаются буржуйскими промышленниками, имеют приличную номенклатуру токов и достаточно широкий диапазон рабочих напряжений. А на следующей странице продолжим тему — посвятим её источникам тока на операционных усилителях, а также преобразователям напряжение-ток на ОУ и транзисторах.

Простой источник питания с регулируемым напряжением

Привет! Это моя первая инструкция! Все мы окружены электрическими приборами с разными спецификациями. Большинство их них работает напрямую от сети 220 В переменного тока. Но что делать, если вы придумываете какой-либо нестандартный прибор, или выполняете проект, для которого требуется конкретное напряжение, да к тому же и с постоянным током. Поэтому у меня и появилось желание изготовить источник питания, выдающий различное напряжение, и использующий регулятор напряжения lm317 на интегральной схеме.

Что делает источник питания?

Вначале необходимо понять назначение источника питания.
• Он должен преобразовывать переменный ток, полученный из сети переменного тока, в постоянный ток.
• Он должен выдавать напряжение по выбору пользователя, в диапазоне от 2 В до 25 В.

Основные преимущества:
• Недорогой.
• Простой и удобный в применении.
• Универсальный.

Список необходимых компонентов

1. Понижающий трансформатор на 2 А (с 220 В до 24 В).
2. Регулятор напряжения lm317 IC с радиатором теплообменника.
3. Конденсаторы (поляризованные):
2200 микрофарад 50 В;
100 микрофарад 50 В;
1 микрофарада 50 В.
(замечание: номинал напряжения конденсаторов должен быть выше напряжения, подаваемого на их контакты).
4. Конденсатор (неполяризованный): 0.1 микрофарад.
5. Потенциометр 10 кОм.
6. Сопротивление 1 кОм.
7. Вольтметр с ЖК-дисплеем.
8. Плавкий предохранитель 2.5 А.
9. Винтовые зажимы.
10. Соединительный провод с вилкой.
11. Диоды 1n5822.
12. Монтажная плата.

Составление электрической схемы

• В верхней части рисунка трансформатор подключен к сети переменного тока. Он понижает напряжение до 24 В, но при этом ток остается переменным с частотой 50 Гц.
• В нижней половине рисунка показано соединение четырех диодов в мост выпрямителя. Диоды 1n5822 пропускают ток при прямом смещении, и блокируют прохождение тока при обратном смещении. В результате выходное напряжение постоянного тока пульсирует с частотой в 100 Гц.

• На этом рисунке добавлен конденсатор емкостью в 2200 микрофарад, который фильтрует выходной ток и обеспечивает устойчивое напряжение в 24 В постоянного тока.
• На этом этапе можно последовательно включить в схему плавкий предохранитель для обеспечения ее защиты.
• Итак, мы имеем:
1. Понижающий трансформатор переменного тока до 24 В.
2. Преобразователь перемененного тока в пульсирующий постоянный ток с напряжением до 24 В.
3. Отфильтрованный ток для получения чистого и стабильного напряжения 24 В.
• Все это будет подключено к схеме регулятора напряжения lm317, описанной ниже

Введение в Lm317

• Теперь наша задача заключается в управлении выходным напряжением, изменяя его в соответствие с нашими нуждами. Для этого мы используем регулятор напряжения lm317.
• Lm317, как показано на рисунке, имеет 3 контакта. Это контакт регулировки (pin1 — ADJUST), контакт вывода (pin2 — OUNPUT), и контакт ввода (pin3 — INPUT).
• Регулятор lm317 во время работы выделяет тепло, поэтому ему требуется радиатор теплообменника
• Радиатор теплообменника представляет собой металлическую пластину, соединенную с интегральной схемой для рассеивания выделяемого ею тепла в окружающее пространство.

Объяснение схемы подключения Lm317

• Это продолжение предыдущей электрической схемы. Для лучшего понимания, схема подключения lm317 показана здесь подробно.
• Для обеспечения фильтрации на входе рекомендуется использовать конденсатор емкостью в 0.1 микрофарады. Очень желательно не размещать его вблизи основного фильтрующего конденсатора (в нашем случае, это конденсатор емкостью 2200 микрофарад).
• Использование конденсатора в 100 микрофарад рекомендуется для улучшения гашения ряби. Он предотвращает усиление ряби, возникающее при увеличении устанавливаемого напряжения.
• Конденсатор емкостью в 1 микрофараду улучшает переходную характеристику, но не является необходимым для стабилизации напряжения.
• Диоды защиты D1 и D2 (оба — 1n5822) обеспечивают путь разряда с низким импедансом, предотвращая разряд конденсатора в выход регулятора напряжения.
• Сопротивления R1 и R2 нужны для установки выходного напряжения
• На рисунке приведено уравнение управления. Здесь сопротивление R1 равно 1 кОм, а сопротивление R2 (потенциометр с сопротивлением 10 кОм) является переменным. Поэтому получаемое на выходе напряжение, согласно данному аппроксимированному уравнению, задается изменением сопротивления R2.
• При необходимости получить дополнительную информацию по характеристикам lm317 на интегральной схеме, такую информацию найти в Интернете.
• Теперь выходное напряжение можно подключить к вольтметру с ЖК-дисплеем, или можно использовать мультиметр для замера напряжения.
• Замечание: Величины сопротивлений R1 и R2 выбираются из соображений удобства. Другими словами, нет какого-либо твердого правила, которое говорило бы, что сопротивление R1 должно всегда быть 1 кОм, а сопротивление R2 должно быть переменным до 10 кОм. Кроме того, если нужно фиксированное выходное напряжение, то можно установить фиксированное сопротивление R2 вместо переменного. Используя приведенную управляющую формулу, можно выбирать параметры R1 и R2 по своему усмотрению.

Завершение составления электрической схемы

• Окончательная электрическая схема выглядит так, как показано на рисунке.
• Теперь, пользуясь потенциометром (т.е. R2), можно получать требуемое напряжение на выходе.
• На выходе будет получено чистое, свободное от ряби, стабильное и постоянное напряжение, требуемое для питания конкретной нагрузки.

Пайка печатной платы

• Эта часть работы выполняется «руками».
• Необходимо убедиться, что все компоненты соединены в точности, как показано на электрической схеме.
• На входе и выходе используются винтовые зажимы
• Перед включением изготовленного источника питания в электрическую сеть нужно дважды проверить схему.
• В целях безопасности перед подключением устройства в электрическую сеть необходимо надеть изолированную или резиновую обувь.
• Если все выполнено правильно, то отсутствует вероятность какой-либо опасности. Однако вся ответственность лежит исключительно на вас!
• Окончательная электрическая схема показана выше. (Диоды я припаял с обратной стороны монтажной платы. Простите меня за непрофессиональную пайку!).
Original article in English

Источник стабильного тока от 5 мкА до 20 мА / Хабр

Источник стабильного тока понадобился автору для отладки схем на биполярных транзисторах, которые, как известно, управляются током. Важное требование к нему — изоляция общего провода прибора от общего провода отлаживаемого устройства, поэтому источник питания пришлось взять автономный. Встроенный четырёхразрядный микроамперметр с автоматическим переключением пределов позволяет немного уменьшить количество аппаратуры, одновременно размещаемой на столе экспериментатора.

Идея схемы взята отсюда. Собственно источник стабильного тока устроен так:

Сопротивление резистора R1 некритично, нужно только, чтобы ток базы транзистора Т1 полностью открывал его. Коэффициент передачи тока транзистора BC559C — около 500, верхний предел регулировки тока у источника — 20 мА, значит, 200 мкА через базу — более чем достаточно. Резистор в 10 кОм обеспечит около 1 мА при 10 В, в принципе, можно увеличить его даже до 50 кОм.

Транзисторы Т1 и Т2 должны быть одинаковыми, но при больших токах параметры Т1 всё равно будут немного «уплывать» из-за небольшого нагрева.

Ток, подаваемый устройством во внешнюю цепь, определяется суммарным сопротивлением резисторов R3 — R5. Их функции: R3 — ограничение тока в случае, если оба переменных резистора вывернуты «в нуль», R4 — точная регулировка тока, R5 — грубая. Ток рассчитывается по формуле I=0.7/(R3+R4+R5), поэтому, например, если резистор R3 взять сопротивлением в 27 Ом, верхний предел регулировки тока составит 0.7/27=25,9мА. На практике получилось 21,6 мА, поскольку падение напряжения на транзисторе Т2 оказалось меньше — около 0,6 В.

Полная схема устройства:

«Крона» питает источник стабильного тока, два элемента ААА — четырёхразрядный микроамперметр. Поэтому выключатель питания взят с двумя нормально разомкнутыми группами контактов. Переключатель S1 позволяет отключить верхнюю клемму и замкнуть источник тока накоротко, чтобы настроить его заранее, до подключения к отлаживаемой схеме.

Параметры на практике получились следующими: максимальный ток — 21,6 мА, максимальный ток при «грубом» регуляторе, вывернутом «в нуль» — 0,3 мА, минимальный — 4,7 мкА. Правда, встроенный микроамперметр меньше 10 мкА не показывает, поэтому внешний иногда может и потребоваться. Выставленный ток остаётся практически неизменным при изменении напряжения на внешней цепи от 0 до 8 В.

Микроамперметр сделан из мультиметра с автоматическим переключением пределов JT-033A фирмы SHENZHEN JINGTENGWEI INDUSTRY CO.,LTD: переключатель режимов удалён, вместо него впаяны перемычки, заставляющие его всегда работать в режиме измерения тока.

Расположение компонентов в корпусе следующее:

Jim сделал симуляцию схемы в Falstad, автор её немного переработал для отображения большего количества параметров, получилось:

$ 1 0.000005 7.619785657297057 65 5 50
t 224 240 176 240 0 -1 0.6771607865907852 -0.5873050244463638 500
t 256 272 304 272 0 -1 1.8738439949380101 -0.6771607865907852 500
r 176 304 176 400 0 10000
v 80 288 80 192 0 0 40 9 0 0 0.5
w 176 304 176 272 3
w 176 272 176 256 0
w 176 224 176 32 1
w 176 32 80 32 0
w 80 32 80 192 0
w 80 288 80 400 0
w 80 400 176 400 3
w 176 400 304 400 0
w 304 336 304 288 3
w 304 240 224 240 1
174 304 128 352 48 0 5000 0.9950000000000001 Resistance
w 176 32 304 32 2
w 304 256 304 240 0
w 304 240 304 208 2
w 304 128 336 128 0
w 352 80 352 128 0
w 352 128 336 128 0
w 256 272 176 272 1
w 304 128 304 208 1
r 304 336 304 400 0 250

Результат симуляции:

А вот результат симуляции при сопротивлении резистора R1 в 100 кОм:

Источники питания

Стабилизатор напряжения на мощном полевом транзисторе

И. НЕЧАЕВ, г. Курск

В статье описан аналоговый стабилизатор напряжения для блока питания повышенной мощности. Автору удалось значительно улучшить параметры стабилизатора, применив в качестве силового элемента мощный переключательный полевой транзистор.

При построении сильноточных стабилизаторов напряжения радиолюбители обычно используют специализированные микросхемы серии 142 и аналогичные, «усиленные» одним или несколькими, включенными параллельно, биполярными транзисторами. Если для этих целей применить мощный переключательный полевой транзистор, то удастся собрать более простой сильноточный стабилизатор.

Схема одного из вариантов такого стабилизатора приведена на рис.1. В нем в качестве силового применен мощный полевой транзистор IRLR2905. Хотя он и предназначен для работы в ключевом (переключательном) режиме, в данном стабилизаторе он используется в линейном режиме. Транзистор имеет в открытом состоянии весьма малое сопротивление канала (0,027 Ом), обеспечиваетток до 30 А при температуре корпуса до 100 °С, обладает высокой крутизной и требует для управления напряжения на затворе всего 2,5…3 В [1]. Мощность, рассеиваемая транзистором, может достигать 110 Вт.

Полевым транзистором управляет микросхема параллельного стабилизатора напряжения КР142ЕН19 (TL431). Ее назначение, устройство и параметры подробно описаны в статье [2]. Работает стабилизатор (рис. 1) следующим образом. При подключении сетевого трансформатора Т1 к сети на его вторичной обмотке появляется переменное напряжение около 13 В (эффективное значение). Оно выпрямляется диодным мостом VD1, и на сглаживающем конденсаторе большой емкости (обычно несколько десятков тысяч микрофарад) выделяется постоянное напряжение около 16 В.

Характеристики источников питания постоянного тока ✮ Схемы регулируемых источников питания, графики ➔ Newet.ru

Источники питания постоянного тока, схема которых включает выпрямитель (AC/DC преобразователь), представляют собой востребованные устройства, широко применяемые в автоматизированных испытательных системах, предназначенных для проверки электрооборудования, модулей, монтажных схем. Также их используют для электропитания различной радиоэлектронной аппаратуры, электродвигателей, заряда аккумуляторных батарей, протекания электрохимических процессов. Они преобразуют переменное напряжение электросети в стабилизированное постоянное напряжение. Многие модели предоставляют возможность регулировки выходных параметров.

Отдельный вид источников питания (ИП) составляют конверторы (DC/DC преобразователи). Они работают от сети постоянного тока. Их сфера применения включает автоматизированные системы управления техпроцессами, энергетику, транспорт, телекоммуникационные и информационные технологии, охранно-пожарные системы.

Основными техническими характеристиками источников питания постоянного тока являются:

• Номинальное входное напряжение.
• Номинальное выходное напряжение и диапазон его регулировки.
• Максимальный ток нагрузки.
• Точность стабилизации выходного напряжения.
• КПД.

Помимо базовых характеристик, большое значение имеют и другие рабочие параметры, которые мы рассмотрим более подробно.

Шумы и пульсации

Эта характеристика источников питания постоянного тока определяет качество выходного сигнала, а также выбор между импульсным и линейным источником электропитания. Импульсные преобразователи являются по сути генераторами шумов. Устройства, использующие для управления переключением силовых ключей широтно-импульсную модуляцию, создают шумы в определенной полосе частот. Частота повторения шума зависит от частоты переключения импульсного источника питания, а амплитуда сильно зависит от топологии оборудования. Пульсации представляют собой флуктуацию выходного напряжения, которая связана с зарядом и разрядом устройства. Она может быть уменьшена с помощью увеличения входной или выходной емкости.

Для многих задач, связанных с тестированием электроаппаратуры, целесообразно использовать не импульсные, а линейные ИП. Несмотря на то, что они отличаются низкой эффективностью, габаритами и весом, выделением значительного количества тепла, их можно применять в приложениях, где не требуется высокая мощность (до 200 Вт на один канал). Линейные устройства генерируют высокочастотный шум, который можно легко отфильтровать. Также они обладают высокой скоростью реагирования на изменение нагрузки. Если же поставленная задача не выдвигает повышенных требований к уровню шума и пульсаций, лучше выбрать импульсный преобразователь. Он характеризуется высокой мощностью, компактностью, широкими диапазонами регулировки, гибкостью настроек.

Скорость изменения выходного напряжения

Это важный параметр, который имеет большое значение в сфере тестирования электроприборов. При испытаниях на аппаратуру подаются различные напряжения для проверки ее правильного функционирования в пределах рабочего диапазона. Чем быстрее источник питания реагирует на изменение настроек, тем выше производительность тестирования. В стандартных устройствах время установки выходного напряжения с точностью до 1% составляет в среднем 50-500 мс. Существуют специальные схемы регулируемых источников питания постоянного тока, которые позволяют уменьшить данный показатель до 1-4 мс.

Время реакции на изменение нагрузки

Этот параметр определяет, насколько быстро ИП реагирует на изменение нагрузки или скачки электротока. Если выходной ток быстро изменяется в широком диапазоне значений, выходное напряжение также начинает с высокой скоростью уменьшаться или увеличиваться. Время, которое необходимо устройству для стабилизации характеристик, называется временем реакции (или отклика) на изменение нагрузки. Из-за использования обратной связи в топологии для контроля выходного напряжения, импульсные ИП отличаются сравнительно медленной реакцией.

Чтобы обезопасить тестируемые устройства от сильных перегрузок, рекомендуется применять предварительную нагрузку. Она подключается параллельно с испытываемым прибором и ограничивает скачки напряжения. У современных импульсных источников питания время отклика составляет 40-80 мкс, а у линейных — до 1 мкс.

Возможность параллельного и последовательного подключения ИП

Параллельное подключение источников электропитания обеспечивает увеличение выходного электротока. Многие ИП оснащены специализированной параллельной шиной управления. Она позволяет создавать единую конфигурацию из нескольких источников. Система автоматически определяет, какие устройства являются ведущими, а какие ведомыми.

Последовательное подключение источников питания используется, если необходимо увеличение напряжения. При этом оно не должно превышать электрическую прочность изоляции выходных клемм.

Цифровое программирование

Многие источники питания поддерживают возможность цифрового программирования для режимов стабилизации напряжения (CV) или тока (CC). Устройства работают в режиме стабилизации напряжения при условии, что ток нагрузки меньше установленного значения. После достижения электротоком порогового значения ИП переходит в режим стабилизации тока. Выходное напряжение может ограничиваться, чтобы исключить перегрузку по мощности. Настройка осуществляется через панель управления устройства или с компьютера через интерфейсы USB, LAN, GPIB.

Программирование предоставляет расширенные возможности по управлению. Например, можно формировать последовательность изменений напряжения и тока, генерирование пилообразных и других сигналов для тестирования предохранителей и различных электроприборов.

Итоги

В статье были рассмотрены основные характеристики источников питания постоянного тока, применяемых в испытательных системах.

Импульсные источники питания, теория и простые схемы

Импульсный источник питания — это инверторная система, в которой входное переменное напряжение выпрямляется, а потом полученное постоянное напряжение преобразуется в импульсы высокой частоты и установленой скважности, которые как правило, подаются на импульсный трансформатор.

Импульсные трансформаторы изготавливаются по такому же принципу, как и низкочастотные трансформаторы, только в качестве сердечника используется не сталь (стальные пластины), а феромагнитные материалы — ферритовые сердечники.

Рис. Как работает импульсный источник питания.

Выходное напряжение импульсного источника питания стабилизировано, это осуществляется посредством отрицательной обратной связи, что позволяет удерживать выходное напряжение на одном уровне даже при изменении входного напряжения и нагрузочной мощности на выходе блока.

Обратная отрицательная связь может быть реализована при помощи одной из дополнительных обмоток в импульсном трансформаторе, или же при помощи оптрона, который подключается к выходным цепям источника питания. Использование оптрона или же одной из обмоток трансформатора позволяет реализовать гальваническую развязку от сети переменного напряжения.

Основные плюсы импульсных источников питания (ИИП):

• малый вес конструкции;
• небольшие размеры;
• большая мощность;
• высокий КПД;
• низкая себестоимость;
• высокая стабильность работы;
• широкий диапазон питающих напряжений;
• множество готовых компонентных решений.

К недостаткам ИИП можно отнести то что такие блоки питания являются источниками помех, это связано с принципом работы схемы преобразователя. Для частичного устранения этого недостатка используют экранировку схемы. Также из-за этого недостатка в некоторых устройствах применение данного типа источников питания является невозможным.

Импульсные источники питания стали фактически непре­менным атрибутом любой современной бытовой техники, потреб­ляющей от сети мощность свыше 100 Вт. В эту категорию попадают компьютеры, телевизоры, мониторы.

Для создания импульсных источников питания, примеры конкретного воплощения которых будут приведены ниже, приме­няются специальные схемные решения.

Так, для исключения сквозных токов через выходные тран­зисторы некоторых импульсных источников питания используют специальную форму импульсов, а именно, биполярные импульсы прямоугольной формы, имеющие между собой промежуток во времени.

Продолжительность этого промежутка должна быть больше времени рассасывания неосновных носителей в базе вы­ходных транзисторов, иначе эти транзисторы будут повреждены. Ширина управляющих импульсов с целью стабилизации выходно­го напряжения может изменяться с помощью обратной связи.

Обычно для обеспечения надежности в импульсных ис­точниках питания используют вьюоковольтные транзисторы, ко­торые в силу технологических особенностей не отличаются в лучшую сторону (имеют низкие частоты переключения, малые коэффициенты передачи по току, значительные токи утечки, большие падения напряжения на коллекторном переходе в от­крытом состоянии).

Особенно это касается устаревших ныне мо­делей отечественных транзисторов типа КТ809, КТ812, КТ826, КТ828 и многих других. Стоит сказать, что в последние годы поя­вилась достойная замена биполярным транзисторам, традицион­но используемых в выходных каскадах импульсных источников питания.

Это специальные высоковольтные полевые транзисто­ры отечественного, и, главным образом, зарубежного производ­ства. Кроме того, существуют многочисленные микросхемы для импульсных источников питания.

Схема генератора импульсов регулируемой ширины

Биполярные симметричные импульсы регулируемой ши­рины позволяет получить генератор импульсов по схеме на рис.1. Устройство может быть использовано в схемах авторегулирования выходной мощности импульсных источников питания. На микросхеме DD1 (К561ЛЕ5/К561 ЛАТ) собран гене­ратор прямоугольных импульсов со скважностью, равной 2.

Симметрии генерируемых импульсов добиваются регулировкой резистора R1. Рабочую частоту генератора (44 кГц) при необхо­димости можно изменить подбором емкости конденсатора С1.

Рис. 1. Схема формирователя биполярных симметричных импульсов регулируемой длительности.

На элементах DA1.1, DA1.3 (К561КТЗ) собраны компарато­ры напряжения; на DA1.2, DA1.4 — выходные ключи. На входы компараторов-ключей DA1.1, DA1.3 в противофазе через форми­рующие RC-диодные цепочки (R3, С2, VD2 и R6, СЗ, VD5) пода­ются прямоугольные импульсы.

Заряд конденсаторов С2, СЗ происходит по экспоненциальному закону через R3 и R5, соответ­ственно; разряд — практически мгновенно через диоды VD2 и VD5. Когда напряжение на конденсаторе С2 или СЗ достигнет по­рога срабатывания компараторов-ключей DA1.1 или DA1.3, соот­ветственно, происходит их включение, и резисторы R9 и R10, а также управляющие входы ключей DA1.2 и DA1.4 подключаются к положительному полюсу источника питания.

Поскольку включение ключей производится в противофазе, такое переключение происходит строго поочередно, с паузой меж­ду импульсами, что исключает возможность протекания сквозного тока через ключи DA1.2 и DA1.4 и управляемые ими транзисторы преобразователя, если генератор двухполярных импульсов ис­пользуется в схеме импульсного источника питания.

Плавное ре­гулирование ширины импульсов осуществляется одновременной подачей стартового (начального) напряжения на входы компарато­ров (конденсаторы С2, СЗ) с потенциометра R5 через диодно-ре-зистивные цепочки VD3, R7 и VD4, R8. Предельный уровень управляющего напряжения (максимальную ширину выходных им­пульсов) устанавливают подбором резистора R4.

Сопротивление нагрузки можно подключить по мостовой схеме — между точкой соединения элементов DA1.2, DA1.4 и кон­денсаторами Са, Сb. Импульсы с генератора можно подать и на транзисторный усилитель мощности.

При использовании генератора двухполярных импульсов в схеме импульсного источника питания в состав резистивного де­лителя R4, R5 следует включить регулирующий элемент — поле­вой транзистор, фотодиод оптрона и т.д., позволяющий при уменьшении/увеличении тока нагрузки автоматически регулиро­вать ширину генерируемого импульса, управляя тем самым вы­ходной мощностью преобразователя.

В качестве примера практической реализации импульсных источников питания приведем описания и схемы некоторых из них.

Схема испульсного источника питания

Импульсный источник питания (рис. 2) состоит из выпря­мителей сетевого напряжения, задающего генератора, формиро­вателя прямоугольных импульсов регулируемой длительности, двухкаскадного усилителя мощности, выходных выпрямителей и схемы стабилизации выходного напряжения.

Задающий генератор выполнен на микросхеме типа К555ЛАЗ (элементы DDI .1, DDI .2) и вырабатывает прямоугольные импульсы частотой 150 кГц. На элементах DD1.3, DD1.4 собран RS-триггер, на выходе которого частота вдвое меньше — 75 кГц. Узел управления длительностью коммутирующих импульсов реализован на микро­схеме типа К555ЛИ1 (элементы DD2.1, DD2.2), а регулировка дли­тельности осуществляется с помощью оптрона U1.

Выходной каскад формирователя коммутирующих импуль­сов собран на элементах DD2.3, DD2.4. Максимальная мощность на выходе формирователя импульсов достигает 40 мВт. Предва­рительный усилитель мощности выполнен на транзисторах VT1, VT2 типа КТ645А, а оконечный — на транзисторах VT3, VT4 типа КТ828 или более современных. Выходная мощность каскадов — 2 и 60…65 Вт, соответственно.

На транзисторах VT5, VT6 и оптроне U1 собрана схема стабилизации выходного напряжения. Если напряжение на выхо­де источника питания ниже нормы (12 В), стабилитроны VD19, VD20 {КС182+КС139) закрыты, транзистор VT5 закрыт, транзи­стор VT6 открыт, через светодиод (U1.2) оптрона протекает ток, ограниченный сопротивлением R14; сопротивление фотодиода (U1.1) оптрона минимально.

Сигнал, снимаемый с выхода элемен­та DD2.1 и поступающий на входы схемы совпадения DD2.2 на­прямую и через регулируемый элемент задержки (R3 — R5, С4, VD2, U1.1), в силу его малой постоянной времени поступает практически одновременно на входы схемы совпадения (элемент DD2.2).

На выходе этого элемента формируются широкие управ­ляющие импульсы. На первичной обмотке трансформатора Т1 (выходах элементов DD2.3, DD2.4) формируются двухполярные импульсы регулируемой длительности.

Рис. 2. Схема импульсного источника питания.

Если по какой-либо причине напряжение на выходе источни­ка питания будет увеличиваться сверх нормы, через стабилитроны VD19, VD20 начнет протекать ток, транзистор VT5 приоткроется, VT6 — закроется, уменьшая ток через светодиод оптрона U1.2.

При этом возрастает сопротивление фотодиода оптрона U1.1. Длительность управляющих импульсов уменьшается, и происхо­дит уменьшение выходного напряжения (мощности). При коротком замыкании нагрузки светодиод оптрона гаснет, сопротивление фотодиода оптрона максимально, а длительность управляющих импульсов — минимальна. Кнопка SB1 предназначена для запус­ка схемы.

При максимальной длительности положительные и отрица­тельные управляющие импульсы не перекрываются во времени, поскольку между ними существует временная просечка, обу­словленная наличием резистора R3 в формирующей цепи.

Тем самым снижается вероятность протекания сквозных токов через выходные относительно низкочастотные транзисторы оконечного каскада усиления мощности, которые имеют большое время рас­сасывания избыточных носителей на базовом переходе. Выход­ные транзисторы установлены на ребристые теплоотводящие радиаторы с площадью не менее 200 см^2. В базовые цепи этих транзисторов желательно установить сопротивления величиной 10…51 Ом.

Каскады усиления мощности и схема формирования двух­полярных импульсов получают питание от выпрямителей, выпол­ненных на диодах VD5 — VD12 и элементах R9 — R11, С6 — С9, С12, VD3, VD4.

Трансформаторы Т1, Т2 выполнены на ферритовых коль­цах К10x6x4,5 ЗОООНМ; ТЗ — К28х16х9 ЗОООНМ. Первичная об­мотка трансформатора Т1 содержит 165 витков провода ПЭЛШО 0,12, вторичные — 2×65 витков ПЭЛ-2 0,45 (намотка в два прово­да).

Первичная обмотка трансформатора Т2 содержит 165 вит­ков провода ПЭВ-2 0,15 мм, вторичные — 2×40 витков того же провода. Первичная обмотка трансформатора ТЗ содержит 31 виток провода МГШВ, продетого в кембрик и имеющего сечение 0,35 мм^2, вторичная обмотка имеет 3×6 витков провода ПЭВ-2 1,28 мм (параллельное включение). При подключении обмоток трансформаторов необходимо правильно их фазировать. Начала обмоток показаны на рисунке звездочками.

Источник питания работоспособен в диапазоне измене­ния сетевого напряжения 130…250 В. Максимальная выходная мощность при симметричной нагрузке достигает 60…65 Вт (ста­билизированное напряжение положительной и отрицательной по­лярности 12 S и стабилизированное напряжение переменного тока частотой 75 кГц, снимаемые,со вторичной обмотки транс­форматора Т3). Напряжение пульсаций на выходе источника пи­тания не превышает 0,6 В.

При налаживании источника питания сетевое напряжение на него подают через разделительный трансформатор или фер-рорезонансный стабилизатор с изолированным от сети выходом. Все перепайки в источнике допустимо производить только при полном отключении устройства от сети.

Последовательно с вы­ходным каскадом на время налаживания устройства рекоменду­ется включить лампу накаливания 60 Вт на 220 В. Эта лампа защитит выходные транзисторы в случае ошибок в монтаже. Оптрон U1 должен иметь напряжение пробоя изоляции не менее 400 В. Работа устройства без нагрузки не допускается.

Сетевой импульсный источник питания

Сетевой импульсный источник питания (рис. 3) разрабо­тан для телефонных аппаратов с автоматическим определителем номера или для других устройств с потребляемой мощностью 3…5Вт, питаемых напряжением 5…24В.

Источник питания защищен от короткого замыкания на вы­ходе. Нестабильность выходного напряжения не превышает 5% при изменении напряжения питания от 150 до 240 В и тока нагруз­ки в пределах 20… 100% от номинального значения.

Управляемый генератор импульсов обеспечивает на базе транзистора VT3 сигнал частотой 25…30 кГц.

Дроссели L1, L2 и L3 намотаны на магнитопроводах типа К10x6x3 из пресспермаллоя МП140. Обмотки дросселя L1, L2 со­держат по 20 витков провода ПЭТВ 0,35 мм и расположены каж­дая на своей половине кольца с зазором между обмотками не менее 1 мм.

Дроссель L3 наматывают проводом ПЭТВ 0,63 мм виток к витку в один слой по внутреннему периметру кольца. Трансформатор Т1 выполнен на магнитопроводе Б22 из феррита М2000НМ1.

Рис. 3. Схема сетевого импульсного источника питания.

Его обмотки наматывают на разборном каркасе ви­ток к витку проводом ПЭТВ и пропитывают клеем. Первой нама­тывают в несколько слоев обмотку I, содержащую 260 витков провода 0,12 мм. Таким же проводом наматывают экранирующую обмотку с одним выводом (на рис. 3 показана пунктирной лини­ей), затем наносят клей БФ-2 и обматывают одним слоем лакот-кани.

Обмотку III наматывают проводом 0,56 мм. Для выходного напряжения 5В она содержит 13 витков. Последней наматывают обмотку II. Она содержит 22 витка провода 0,15…0,18 мм. Между чашками обеспечивают немагнитный зазор.

Высоковольтный источник постоянного напряжения

Для создания высокого напряжения (30…35 кВ при токе на­грузки до 1 мА) для питания электроэффлювиальной люстры (люстры А. Л. Чижевского) предназначен источник питания посто­янного тока на основе специализированной микросхемы типа К1182ГГЗ.

Источник питания состоит из выпрямителя сетевого напря­жения на диодном мосте VD1, конденсатора фильтра С1 и высоковольтного полумостового автогенератора на микросхеме DA1 типа К1182ГГЗ. Микросхема DA1 совместно с трансформатором Т1 преобразует постоянное выпрямленное сетевое напряжение в высокочастотное (30…50 кГц) импульсное.

Выпрямленное сетевое напряжение поступает на микросхе­му DA1, а стартовая цепочка R2, С2 запускает автогенератор микросхемы. Цепочки R3, СЗ и R4, С4 задают частоту генерато­ра. Резисторы R3 и R4 стабилизируют длительность полуперио­дов генерируемых импульсов. Выходное напряжение повышается обмоткой L4 трансформатора и подается на умножитель напря­жения на диодах VD2 — VD7 и конденсаторах С7 — С12. Выпрям­ленное напряжение подается на нагрузку через ограничительный резистор R5.

Конденсатор сетевого фильтра С1 рассчитан на рабочее на­пряжение 450 В (К50-29), С2 — любого типа на напряжение 30 В. Конденсаторы С5, С6 выбирают в пределах 0,022…0,22 мкФ на напряжение не менее 250 В (К71-7, К73-17). Конденсаторы умно­жителя С7 — С12 типа КВИ-3 на напряжение 10 кВ. Возможна за­мена на конденсаторы типов К15-4, К73-4, ПОВ и другие на рабочее напряжение 10кB или выше.

Рис. 4. Схема высоковольтного источника питания постоянного тока.

Высоковольтные диоды VD2 — VD7 типа КЦ106Г (КЦ105Д). Ограничительный резистор R5 типа КЭВ-1. Его можно заменить тремя резисторами типа МЛТ-2 по 10 МОм.

В качестве трансфор­матора используется телевизионный строчный трансформатор, например, ТВС-110ЛА. ВЬюоковольтную обмотку оставляют, ос­тальные удаляют и на их месте размещают новые обмотки. Об­мотки L1, L3 содержат по 7 витков провода ПЭЛ 0,2 мм, а обмотка L2 — 90 витков такого же провода.

Цепочку резисторов R5, ограничивающих ток короткого замыкания, рекомендуется включить в «минусовой» провод, кото­рый подводится к люстре. Этот провод должен иметь вьюоко-вольтную изоляцию.

Корректор коэффициента мощ­ности

Устройство, именуемое корректором коэффициента мощ­ности (рис. 5), собрано на основе специализированной микро­схемы TOP202YA3 (фирма Power Integration) и обеспечивает коэффициент мощности не менее 0,95 при мощности нагрузки 65 Вт. Корректор приближает форму тока, потребляемую нагруз­кой, к синусоидальной.

Рис. 5. Схема корректора коэффициента мощности на микро­схеме TOP202YA3.

Максимальное напряжение на входе — 265 В. Средняя час­тота преобразователя — 100 кГц. КПД корректора — 0,95.

Импульсный источник питания с микросхемой

Схема источника питания с микросхемой той же фирмы Po­wer Integration показана на рис. 6. В устройстве применен полупроводниковый ограничитель напряжения — 1,5КЕ250А.

Пре­образователь обеспечивает гальваническую развязку выходного напряжения от напряжения сети. При указанных на схеме номина­лах и элементах устройство позволяет подключать нагрузку, по­требляющую 20 Вт при напряжении 24 В. КПД преобразователя приближается к 90%. Частота преобразования — 100 Гц. Устрой­ство защищено от коротких замыканий в нагрузке.

Рис. 6. Схема импульсного источника питания 24В на микросхеме фирмы Power Integration.

Выходная мощность преобразователя определяется типом используемой микросхемы, основные характеристики которых приведены в таблице 1.

Таблица 1. Характеристики микросхем серии TOP221Y — TOP227Y.

Простой и высокоэффек­тивный преобразователь напряжения

На основе одной из микросхем ТОР200/204/214 фирмы Power Integration может быть собран простой и высокоэффек­тивный преобразователь напряжения (рис. 7) с выходной мощ­ностью до 100 Вт.

Рис. 7. Схема импульсного Buck-Boost преобразователя на микросхеме ТОР200/204/214.

Преобразователь содержит сетевой фильтр (С1, L1, L2), мостовой выпрямитель (VD1 — VD4), собственно сам преобразо­ватель U1, схему стабилизации выходного напряжения, выпрями­тели и выходной LC-фильтр.

Входной фильтр L1, L2 намотан в два провода на феррито-вом кольце М2000 (2×8 витков). Индуктивность полученной катуш­ки — 18…40 мГн. Трансформатор Т1 выполнен на ферритовом сердечнике со стандартным каркасом ETD34 фирмы Siemens или Matsushita, хотя можно использовать и иные импортные сердечни­ки типа ЕР, ЕС, EF или отечественные Ш-образные ферритовые сердечники М2000.

Обмотка I имеет 4×90 витков ПЭВ-2 0,15 мм; II — 3×6 того же провода; III — 2×21 витков ПЭВ-2 0,35 мм. Все об­мотки наматывают виток к витку. Между слоями должна быть обеспечена надежная изоляция.

Источник: Шустов М.А. Практическая схемотехника. Преобразователи напряжения (2002).

Исправления: в схеме на рисунке 3 для катушки L2 изменена точка, указывающая начало намотки.

БЛОК ПИТАНИЯ С РЕГУЛИРОВКОЙ ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ

   Попалась в интернете недавно любопытная схемка простого, но довольно неплохого блока питания начального уровня, способного выдавать 0-24 В при ток до 5 ампер. В блоке питания предусмотрена защита, то есть ограничение максимального тока при перегрузке. В приложенном архиве есть печатная плата и документ, где приведено описание настройки данного блока, и ссылка на сайт автора. Прежде чем собирать, прочитайте внимательно описание.

Схема БП с регулировкой тока и напряжения

   Изначально на фото печатной платы автора были ошибки, печатка была скопирована и доработана, ошибки устранены.

   Вот фото моего варианта БП, вид готовой платы, и можно посмотреть как примерно применить корпус от старого компьютерного ATX. Регулировка сделана 0-20 В 1,5 А. Конденсатор С4 под такой ток поставлен на 100 мкФ 35 В.

   При коротком замыкании максимум ограниченного тока выдается и загорается светодиод, вывел резистор ограничителя на переднюю панель.

Индикатор для блока питания

   Провёл у себя ревизию, нашёл пару простеньких стрелочных головок М68501 для этого БП. Просидел пол дня над созданием экрана для него, но таки нарисовал его и точно настроил под требуемые выходные напряжения.

   Сопротивление используемой головки индикатора и применённый резистор указаны в прилагаемом файле на индикаторе. Выкладываю переднюю панель блока, если кому понадобится для переделки корпус от блока питания АТХ, проще будет переставить надписи и что-то добавить, чем создавать с нуля. Если потребуются другие напряжения, шкалу можно просто подкалибровать, это уже проще будет. Вот готовый вид регулируемого источника питания:

   Плёнка — самоклейка типа «бамбук». Индикатор имеет подсветку зелёного цвета. Красный светодиод Attention указывает на включившуюся защиту от перегрузки.

Дополнения от BFG5000

   Максимальный ток ограничения можно сделать более 10 А. На кулер — кренка 12 вольт плюс температурный регулятор оборотов — с 40 градусов начинает увеличивать обороты. Ошибка схемы особо не влияет на работу, но судя по замерам при КЗ — появляется прирост проходящей мощности.

   Силовой транзистор установил 2n3055, все остальное тоже зарубежные аналоги, кроме BC548 — поставил КТ3102. Получился действительно неубиваемый БП. Для новичков-радиолюбителей самое-то.

   Выходной конденсатор поставлен на 100 мкФ, напряжение не скачет, регулировка плавная и без видимых задержек. Ставил из расчёта как указано автором: 100 мкф ёмкости на 1 А тока. Авторы: Igoran и BFG5000.

   Форум по БП

   Обсудить статью БЛОК ПИТАНИЯ С РЕГУЛИРОВКОЙ ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ

Проектирование цепей источника питания — от простейшего до самого сложного

В статье подробно рассказывается, как спроектировать и построить хорошую схему источника питания рабочего стола, начиная с базовой конструкции и заканчивая достаточно сложным источником питания с расширенными функциями.

Проектирование рабочего места Не обойтись без источника питания

Будь то новичок в области электроники или опытный инженер, всем необходим этот незаменимый элемент оборудования, называемый блоком питания.

Это связано с тем, что никакая электроника не может работать без питания, а точнее, источника постоянного тока низкого напряжения, а блок питания — это устройство, которое специально предназначено для выполнения этой цели.

Если это оборудование так важно, всем в этой области необходимо изучить все мельчайшие подробности этого важного члена электронного семейства.

Давайте начнем и узнаем, как спроектировать схему источника питания, сначала простейшую, вероятно, для новичков, которые сочтут эту информацию чрезвычайно полезной.
Базовая схема источника питания требует трех основных компонентов для обеспечения желаемых результатов.
Трансформатор, диод и конденсатор.Трансформатор — это устройство, которое имеет два набора обмоток: первичную и вторичную.

Сеть 220 В или 120 В подается на первичную обмотку, которая передается на вторичную обмотку для создания там более низкого наведенного напряжения.

Низкое пониженное напряжение, доступное на вторичной обмотке трансформатора, используется для предполагаемого применения в электронных схемах, однако, прежде чем это вторичное напряжение может быть использовано, его необходимо сначала выпрямить, то есть напряжение должно быть преобразовано в постоянный ток. первый.

Например, если вторичная обмотка трансформатора рассчитана на 12 вольт, то полученные 12 вольт от вторичной обмотки трансформатора будут 12 вольт переменного тока через соответствующие провода.

Электронная схема никогда не может работать с переменным током, поэтому это напряжение должно быть преобразовано в постоянное.

Диод — это одно устройство, которое эффективно преобразует переменный ток в постоянный, есть три конфигурации, с помощью которых могут быть сконфигурированы основные конструкции источника питания.

Использование одного диода:

Самая простая и грубая форма конструкции источника питания — это тот, в котором используется один диод и конденсатор.Поскольку один диод будет выпрямлять только один полупериод сигнала переменного тока, для этого типа конфигурации требуется большой конденсатор выходного фильтра для компенсации вышеуказанного ограничения.

Фильтрующий конденсатор гарантирует, что после выпрямления на участках падения или убывания результирующей схемы постоянного тока, где напряжение имеет тенденцию к падению, эти участки заполняются и покрываются накопленной энергией внутри конденсатора.

Вышеупомянутая компенсация за счет накопленной энергии конденсаторов помогает поддерживать чистый выход постоянного тока без пульсаций, что было бы невозможно только с помощью диодов.

Для конструкции источника питания с одним диодом вторичная обмотка трансформатора должна иметь только одну обмотку с двумя концами.

Однако вышеупомянутая конфигурация не может считаться эффективной конструкцией источника питания из-за ее грубого полуволнового выпрямления и ограниченных возможностей формирования выходного сигнала.

Использование двух диодов:

Использование пары диодов для создания источника питания требует трансформатора с центральной вторичной обмоткой с ответвлениями. На схеме показано, как диоды подключаются к трансформатору.

Хотя два диода работают в тандеме и обрабатывают обе половины сигнала переменного тока и производят двухполупериодное выпрямление, используемый метод неэффективен, потому что в любой момент используется только одна половина обмотки трансформатора. Это приводит к плохому насыщению сердечника и ненужному нагреву трансформатора, что делает этот тип конфигурации источника питания менее эффективной и обычной конструкцией.

Использование четырех диодов:

Это лучшая и общепринятая форма конфигурации источника питания с точки зрения процесса выпрямления.

Продуманное использование четырех диодов делает работу очень простой, достаточно всего лишь одной вторичной обмотки, насыщение сердечника идеально оптимизировано, что приводит к эффективному преобразованию переменного тока в постоянный.

На рисунке показано, как делается двухполупериодный выпрямленный источник питания с использованием четырех диодов и конденсатора фильтра с относительно низким номиналом.

Этот тип конфигурации диодов широко известен как мостовая сеть. Возможно, вы захотите узнать, как построить мостовой выпрямитель.

Все вышеперечисленные конструкции источников питания обеспечивают выходы с обычным регулированием и поэтому не могут считаться идеальными, они не обеспечивают идеальных выходов постоянного тока и поэтому нежелательны для многих сложных электронных схем. Кроме того, эти конфигурации не включают функции управления переменным напряжением и током.

Однако вышеупомянутые функции могут быть просто интегрированы в вышеупомянутые конструкции, а не в последнюю двухполупериодную конфигурацию источника питания посредством введения одной ИС и нескольких других пассивных компонентов.

Использование IC LM317 или LM338:

IC LM 317 — это очень универсальное устройство, которое обычно объединяется с источниками питания для получения хорошо регулируемых и регулируемых выходов напряжения / тока. Несколько примеров схем источника питания, использующих эту микросхему

Поскольку указанная выше микросхема может поддерживать максимум 1,5 А, для более высоких выходных токов можно использовать другое подобное устройство, но с более высокими номиналами. IC LM 338 работает точно так же, как LM 317, но может выдерживать ток до 5 ампер.Ниже показан простой дизайн.

Для получения фиксированных уровней напряжения ИС серии 78ХХ могут использоваться с описанными выше схемами питания. ИС 78XX подробно описаны для вашего обращения.

В настоящее время бестрансформаторные источники питания SMPS становятся фаворитами среди пользователей из-за их высокой эффективности, высокой мощности, обеспечивающей функции при удивительно компактных размерах.
Хотя создание схемы источника питания SMPS в домашних условиях, безусловно, не для новичков в этой области, инженеры и энтузиасты, обладающие всесторонними знаниями в этой области, могут заняться построением таких схем дома.

Вы также можете узнать об изящной конструкции блока питания с переключателем режимов.

Есть несколько других форм источников питания, которые могут быть построены даже начинающими любителями электроники и не требуют трансформаторов. Хотя эти типы цепей питания очень дешевы и просты в изготовлении, они не могут поддерживать большой ток и обычно ограничиваются 200 мА или около того.

Конструкция бестрансформаторного источника питания

Две концепции вышеупомянутых схем безтрансформаторного источника питания обсуждаются в следующих парах сообщений:

С использованием высоковольтных конденсаторов,

С помощью Hi-End ICs и FET

Обратная связь от одного из преданных читателей этого блога

Дорогой Свагатам Маджумдар,

Я хочу сделать блок питания для микроконтроллера и его зависимых компонентов…

Я хочу получить стабильный выход + 5В и + 3,3В от блока питания, я не уверен в возрасте усилителя, но я думаю, что всего 5А должно быть достаточно, также будет 5В Mouse и 5V Клавиатура, 3 микросхемы SN74HC595 и 2 статических ОЗУ по 512 Кб … Так что я действительно не знаю, к какой амперметре нужно стремиться ….

Думаю, 5 А достаточно? …. Мой ГЛАВНЫЙ вопрос — какой ТРАНСФОРМАТОР использовать использовать и какие ДИОДЫ использовать? Я выбрал трансформатор после того, как прочитал где-то в Интернете, что мостовой выпрямитель вызывает ПАДЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ на 1.4V в целом, и в вашем блоге выше вы заявляете, что мостовой чтец вызовет повышение напряжения? …

ТАК Я не уверен (в любом случае не уверен, что я новичок в электронике) ….. ПЕРВЫЙ трансформатор, который я выбрал был этот. Пожалуйста, посоветуйте мне, какой из них НАИЛУЧШИМ для моих нужд и какие ДИОДЫ тоже использовать …. Я хотел бы использовать блок питания для платы, очень похожей на эту ….

Пожалуйста, помогите мне и подскажите лучший способ сделать подходящий сетевой блок питания 220/240 В, который дает мне СТАБИЛЬНЫЕ 5 В и 3,3 В для использования с моим дизайном.Заранее спасибо.

Как получить постоянные 5 В и 3 В от цепи питания

Здравствуйте, вы можете добиться этого, просто используя микросхему 7805 для получения 5 В и добавив пару диодов 1N4007 к этим 5 В для получения примерно 3,3 В.

5 ампер выглядит слишком высоко, и я не думаю, что вам потребуется такой высокий ток, если только вы не используете этот источник питания с внешним каскадом драйвера, несущим более высокие нагрузки, такие как светодиод высокой мощности или двигатель и т. Я уверен, что ваше требование может быть легко выполнено с помощью вышеупомянутых процедур.

для питания MCU с помощью описанной выше процедуры вы можете использовать 0-9 В или 0-12 В с током 1 ампер, диоды могут быть 1N 4007 x 4 контакта

Диоды упадут на 1,4 В, когда на входе будет постоянный ток, но когда это будет AC как от трафарета, то выход будет увеличен в 1,21 раза.

обязательно используйте конденсатор 2200 мкФ / 25 В после моста для фильтрации.

Надеюсь, эта информация просветит вас и ответит на ваши вопросы.

На изображении выше показано, как получить 5 В и 3.Постоянная 3В от заданной цепи питания.

Как получить переменное напряжение 9 В от IC 7805

Обычно IC 7805 рассматривается как фиксированный регулятор напряжения 5 В. Однако с помощью простого обходного пути ИС можно превратить в схему переменного стабилизатора от 5 В до 9 В, как показано выше.

Здесь мы видим, что предустановка на 500 Ом добавлена ​​к центральному контакту заземления ИС, что позволяет ИС выдавать повышенное выходное значение до 9 В при токе 850 мА.Предустановку можно отрегулировать для получения выходных сигналов в диапазоне от 5 В до 9 В.

Создание фиксированной схемы регулятора 12 В

На приведенной выше диаграмме мы можем увидеть, как обычный стабилизатор 7805 IC может быть использован для создания фиксированного регулируемого напряжения 5 В. выход.

Если вы хотите получить фиксированный регулируемый источник питания 12 В, ту же конфигурацию можно применить для получения требуемых результатов, как показано ниже:

Регулируемый источник питания 12 В, 5 В

Теперь предположим, что у вас есть схемы, требующие двойное питание в диапазоне фиксированных 12 В и регулируемых 5 В.

Для таких приложений описанная выше конструкция может быть просто изменена путем использования ИС 7812, а затем ИС 7805 для получения требуемых выходных регулируемых источников питания 12 В и 5 В вместе, как показано ниже:

Проектирование простого двойного источника питания

Во многих схемных приложениях, особенно в тех, которые используют операционные усилители, двойной источник питания становится обязательным для включения питания +/- и заземления в цепи.

Проектирование простого двойного источника питания на самом деле включает только источник питания с центральным отводом и мостовой выпрямитель, а также пару конденсаторов фильтров высокой емкости, как показано ниже:

Однако для получения регулируемого двойного источника питания с желаемым уровнем двойное напряжение на выходе — это то, что обычно требует сложной конструкции с использованием дорогих ИС.

Следующая конструкция показывает, насколько просто и дискретно можно сконфигурировать двойной источник питания с использованием нескольких BJT и нескольких резисторов.

Здесь Q1 и Q3 настроены как проходные транзисторы эмиттерного повторителя, которые определяют величину тока, которая может проходить через соответствующие выходы +/-. Здесь оно составляет около 2 ампер.

Выходное напряжение на соответствующих двойных шинах питания определяется транзисторами Q2 и Q4 вместе с их базовым резистивным делителем.

Уровни выходного напряжения можно соответствующим образом отрегулировать и настроить, отрегулировав значения делителей потенциала, образованных резисторами R2, R3 и R5, R6

О Swagatam

Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем / плат, производитель. Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными идеями и руководствами по схемам.
Если у вас есть какие-либо вопросы, связанные со схемами, вы можете взаимодействовать с ними через комментарии, я буду очень рад помочь!

.

Как спроектировать схему источника питания SMPS 5 В, 2 А

Блок питания (PSU) — жизненно важная часть в проектировании любого электронного изделия. Для работы большинства бытовых электронных продуктов, таких как мобильные зарядные устройства, динамики Bluetooth, блоки питания, умные часы и т. Д., Требуется схема источника питания, которая могла бы преобразовывать напряжение питания переменного тока в 5 В постоянного тока. В этом проекте мы построим аналогичную схему переменного тока в постоянный источник питания с номинальной мощностью 10 Вт. То есть наша схема преобразует сеть 220 В переменного тока в 5 В и обеспечит максимальный выходной ток до 2 А.Этой мощности должно хватить для питания большинства электронных устройств, работающих от 5 В. Также схема 5V 2A SMPS довольно популярна в электронике, так как существует множество микроконтроллеров, работающих от 5V.

Идея проекта состоит в том, чтобы сделать сборку максимально простой, поэтому мы спроектируем полную схему на точечной плате (перфорированной плате), а также построим наш собственный трансформатор, чтобы любой мог воспроизвести эту конструкцию или построить аналогичные. В восторге! Итак, приступим.Ранее мы также построили схему SMPS 12 В 15 Вт с использованием печатной платы, поэтому люди, которым интересно, как спроектировать печатную плату для проекта блока питания (блока питания), также могут это проверить.

Цепь ИИП, 5 В, 2 А — проектные характеристики

Различные типы источников питания по-разному работают в разных средах. Также SMPS работает в определенных границах ввода-вывода. Надлежащий анализ спецификации необходимо выполнить до того, как приступить к фактическому проектированию.

Входная спецификация:

Это будет SMPS в области преобразования переменного тока в постоянный. Следовательно, на входе будет переменный ток. В качестве значения входного напряжения хорошо использовать универсальный входной рейтинг для SMPS. Таким образом, напряжение переменного тока будет 85-265 В переменного тока с номинальной частотой 50 Гц. Таким образом, SMPS можно использовать в любой стране, независимо от значения сетевого напряжения переменного тока.

Характеристики выхода:

Выходное напряжение выбрано 5 В с номинальным током 2 А.Таким образом, будет на выходе 10Вт . Поскольку этот SMPS будет обеспечивать постоянного напряжения независимо от тока нагрузки, он будет работать в режиме CV (постоянное напряжение). Это выходное напряжение 5 В должно быть постоянным и устойчивым даже при самом низком входном напряжении при максимальной нагрузке (2 А) на выходе.

Очень желательно, чтобы хороший блок питания имел пульсацию напряжения менее 30 мВ пик-пик . Целевое напряжение пульсаций для этого ИИП составляет менее 30 мВ пик-пик пульсаций.Поскольку этот SMPS будет построен на плате с использованием коммутирующего трансформатора ручной работы , мы можем ожидать немного более высоких значений пульсации. Этой проблемы можно избежать, используя печатную плату.

Функции защиты:

Существуют различные схемы защиты, которые могут быть использованы в SMPS для безопасной и надежной работы. Схема защиты защищает SMPS, а также связанную с ним нагрузку. В зависимости от типа схема защиты может быть подключена к входу или выходу.

Для этого SMPS будет использоваться защита от перенапряжения на входе с максимальным рабочим входным напряжением 275 В переменного тока. Кроме того, чтобы справиться с проблемами EMI, будет использоваться фильтр синфазных помех для подавления генерируемых EMI. На стороне выхода мы будем включать защиту от короткого замыкания , защиту от перенапряжения и защиту от перегрузки по току .

Выбор микросхемы управления питанием

Для каждой цепи SMPS требуется ИС управления питанием, также известная как ИС переключения, ИС SMPS или ИС осушителя.Давайте подведем итоги проектных соображений, чтобы выбрать идеальную ИС управления питанием, которая будет подходить для нашей конструкции. Наши требования к дизайну:

1. Выход 10 Вт. 5В 2А при полной нагрузке.
2. Универсальный входной рейтинг. 85-265 В переменного тока при 50 Гц
3. Защита от перенапряжения на входе. Максимальное входное напряжение 275 В переменного тока.
4. Выходная защита от короткого замыкания, перенапряжения и перегрузки по току.
5. Работа с постоянным напряжением.

Из вышеперечисленных требований существует широкий выбор ИС, но для этого проекта мы выбрали Power integration .Power Integration — это компания, производящая полупроводники, которая предлагает широкий спектр микросхем драйверов питания в различных диапазонах выходной мощности. Исходя из требований и доступности, мы решили использовать TNY268PN из семейства крошечных коммутаторов . Ранее мы использовали эту ИС для построения схемы 12 В SMPS на печатной плате.

На изображении выше показана максимальная мощность 15 Вт. Однако мы сделаем ИИП в открытом корпусе и для универсального входного рейтинга.В таком сегменте TNY268PN может обеспечить выходную мощность 15 Вт. Давайте посмотрим на схему контактов.

Проектирование цепи SMPS 5 В 2 А

Лучший способ собрать 5V 2A SMPS Schematic — использовать экспертное программное обеспечение PI Power Integration. Загрузите программное обеспечение PI expert и используйте версию 8.6. Это отличное программное обеспечение для проектирования источников питания. Схема, показанная ниже, построена с использованием экспертного программного обеспечения PI Power Integration. Если вы новичок в этом программном обеспечении, вы можете обратиться к разделу проектирования этой схемы 12 В SMPS, чтобы понять, как использовать программное обеспечение.

Прежде чем приступить к созданию прототипа, давайте рассмотрим принципиальную схему SMPS 5v 2A и его работу.

Схема состоит из следующих участков —

1. Защита от перенапряжения и отказа SMPS
2. Преобразование переменного тока в постоянное
3. ПИ-фильтр
4. Схема драйвера или схема переключения
5. Защита от пониженного напряжения.
6. Цепь зажима.
7. Магниты и гальваническая развязка.
8. Фильтр электромагнитных помех
9. Вторичный выпрямитель и демпферная цепь
10. Секция фильтра
11. Раздел обратной связи.

Защита от перенапряжения и отказа SMPS :

Эта секция состоит из двух компонентов, F1 и RV1. F1 — это плавкий предохранитель на 1 А, 250 В переменного тока, а RV1 — это 7-миллиметровый, 275 В MOV ( Металлооксидный варистор ). Во время скачка высокого напряжения (более 275 В переменного тока) MOV резко замыкается и перегорает входной предохранитель. Однако благодаря функции медленного срабатывания предохранитель выдерживает пусковой ток через ИИП.

Преобразование переменного тока в постоянное :

Эта секция регулируется диодным мостом. Эти четыре диода (внутри DB107) составляют полный мостовой выпрямитель. Диоды — 1N4006, но стандартный 1N4007 справится с этой задачей отлично. В этом проекте эти четыре диода заменены полным мостовым выпрямителем DB107.

ПИ-фильтр :

В разных штатах разные стандарты подавления электромагнитных помех. Эта конструкция соответствует стандарту EN61000-Class 3 , а фильтр PI разработан таким образом, чтобы уменьшить подавление синфазных электромагнитных помех .Этот раздел создается с использованием C1, C2 и L1. C1 и C2 — конденсаторы 400 В 18 мкФ. Это нечетное значение, поэтому для этого приложения выбрано 22 мкФ 400 В. L1 — это синфазный дроссель, который принимает дифференциальный сигнал электромагнитных помех для устранения обоих.

Схема драйвера или схема переключения :

Это сердце ИИП. Первичная обмотка трансформатора управляется коммутационной схемой TNY268PN. Частота переключения 120-132 кГц. Благодаря этой высокой частоте коммутации можно использовать трансформаторы меньшего размера.Схема переключения состоит из двух компонентов: U1 и C3. U1 — основной драйвер IC TNY268PN. C3 — это байпасный конденсатор , который необходим для работы нашей микросхемы драйвера.

Защита от пониженного напряжения :

Защита от блокировки при пониженном напряжении обеспечивается резисторами R1 и R2. Он используется, когда SMPS переходит в режим автоматического перезапуска и определяет линейное напряжение. Значение R1 и R2 генерируется с помощью инструмента PI Expert .Два последовательно подключенных резистора — это мера безопасности и хороший способ избежать проблем с отказом резистора. Таким образом, вместо 2М в серии используются два резистора 1М.

Цепь зажимов :

D1 и D2 — цепь зажима. D1 — это TVS-диод , а D2 — — диод сверхбыстрого восстановления . Трансформатор действует как огромная катушка индуктивности на интегральной схеме драйвера питания TNY268PN. Следовательно, во время выключения трансформатор создает скачков напряжения из-за индуктивности рассеяния трансформатора .Эти высокочастотные всплески напряжения подавляются диодным зажимом на трансформаторе. UF4007 выбран из-за сверхбыстрого восстановления, а P6KE200A выбран для работы TVS. В соответствии с конструкцией целевое напряжение ограничения (VCLAMP) составляет 200 В. Поэтому выбран P6KE200A, а для проблем, связанных со сверхбыстрой блокировкой, UF4007 выбран как D2.

Магниты и гальваническая развязка :

Трансформатор представляет собой ферромагнитный трансформатор, который не только преобразует переменный ток высокого напряжения в переменный ток низкого напряжения, но также обеспечивает гальваническую развязку.

Фильтр электромагнитных помех :

Фильтрация электромагнитных помех осуществляется конденсатором C4. Это увеличивает невосприимчивость схемы, чтобы уменьшить высокие помехи EMI. Это конденсатор Y-класса с номинальным напряжением 2 кВ.

Вторичный выпрямитель и цепь демпфера :

Выходной сигнал трансформатора выпрямляется и преобразуется в постоянный ток с помощью D6, выпрямительного диода Шоттки . Демпферная цепь на D6 обеспечивает подавление переходных процессов напряжения во время операций переключения.Демпферная цепь состоит из одного резистора и одного конденсатора, R3 и C5.

Секция фильтра :

Секция фильтра состоит из конденсатора фильтра C6. Это конденсатор с низким ESR для лучшего подавления пульсаций. Кроме того, LC-фильтр, использующий L2 и C7, обеспечивает лучшее подавление пульсаций на выходе.

Отдел обратной связи :

Выходное напряжение измеряется U3 TL431 и R6 и R7. После измерения линии U2, оптопара управляется и гальванически изолирует датчик вторичной обратной связи с контроллером первичной стороны.Оптопара имеет внутри транзистор и светодиод. Управляя светодиодом, можно управлять транзистором. Поскольку связь осуществляется оптически, она не имеет прямого электрического соединения, что обеспечивает гальваническую развязку цепи обратной связи.

Теперь, когда светодиод напрямую управляет транзистором, обеспечивая достаточное смещение через светодиод оптопары, можно управлять транзистором оптопары , а точнее схемой драйвера. Эта система управления используется TL431.Шунтирующий регулятор. По мере того как параллельный стабилизатор имеет резистор делитель через него контрольный штифт, он может контролировать оптрон светодиод, который соединен через него. Контактная обратная связь имеет опорное напряжение 2.5V . Следовательно, TL431 может быть активен только при достаточном напряжении на делителе. В нашем случае делитель напряжения установлен на значение 5В. Следовательно, когда выходное напряжение достигает 5 В, TL431 получает 2,5 В через опорный вывод и, таким образом, активирует светодиод оптопары, который управляет транзистором оптопары и косвенно управляет TNY268PN.Если напряжение на выходе недостаточное, цикл переключения немедленно приостанавливается.

Сначала TNY268PN активирует первый цикл переключения, а затем определяет свой вывод EN. Если все в порядке, он продолжит переключение, если нет, через некоторое время он попытается еще раз. Этот цикл продолжается до тех пор, пока все не нормализуется, что предотвращает проблемы с коротким замыканием или перенапряжением. Вот почему она называется обратноходовой топологией , так как выходное напряжение возвращается к драйверу для определения связанных операций.Кроме того, цикл попыток называется режимом икоты в случае отказа.

D3 представляет собой диод с барьером Шоттки . Этот диод преобразует высокочастотный выход переменного тока в постоянный. Диод Шоттки 3A 60V выбран для надежной работы. R4 и R5 выбираются и рассчитываются PI Expert. Он создает делитель напряжения и передает ток на светодиод оптопары от TL431.

R6 и R7 — это простой делитель напряжения, рассчитываемый по формуле TL431 REF Voltage = (Vout x R7) / R6 + R7 .Опорное напряжение 2.5V и Vout является 12V. Выбрав значение R6 23,7k, R7 стал примерно 9,09k.

Создание коммутирующего трансформатора для нашей цепи SMPS

Обычно для схемы SMPS требуется коммутирующий трансформатор, эти трансформаторы можно приобрести у производителей трансформаторов в соответствии с вашими проектными требованиями. Но проблема здесь в том, что если вы изучаете материал по созданию прототипа, вы не можете найти на полках точный трансформатор для своего дизайна.Итак, мы узнаем, как построить коммутирующий трансформатор на основе проектных требований, предоставленных нашим экспертным программным обеспечением PI.

Рассмотрим построенную схему построения трансформатора.

Как показано на изображении выше, нам нужно выполнить 103 витка одного провода 32 AWG на первичной стороне и 5 витков двух проводов 25 AWG на вторичной стороне.

На изображении выше начальная точка обмотки и направление обмотки показаны в виде механической схемы.Для изготовления этого трансформатора необходимы:

1. Сердечник EE19, NC-2H или эквивалентная спецификация и зазор для ALG 79 nH / T ²
2. Шпулька с 5 штифтами на первичной и вторичной стороне.
3. Барьерная лента толщиной 1 мил. Требуется лента шириной 9 мм.
4. 32 AWG эмалированный медный провод с паяемым покрытием.
5. 25AWG эмалированный медный провод с паяемым покрытием.
6. Измеритель LCR.

EE19 core с NC-2H с зазором 79nH / T2 ядра; как правило, это доступно парами.Шпулька стандартная с 4-мя первичными и 5-ю вторичными штифтами. Однако здесь используется шпулька с 5 штифтами с обеих сторон.

Для барьерной ленты используется стандартная клейкая лента с базовой толщиной более 1 мил (обычно 2 мил). Во время операций, связанных с нарезанием резьбы, ножницами отрезают ленту до идеальной ширины. Медные провода закупаются у старых трансформаторов, а также их можно купить в местных магазинах. Сердечник и шпулька, которые я использую, показаны ниже

.

Шаг 1: Добавьте припой на 1-й и 5-й штырьки на первичной стороне.Припаяйте провод 32 AWG к выводу 5, направление намотки — по часовой стрелке. Продолжайте движение до 103 оборотов, как показано ниже

.

Это формирует первичную обмотку нашего трансформатора. Когда 103 витка обмотки завершены, мой трансформатор выглядел так, как показано ниже.

Шаг 2: Наклейте изоленту в качестве изоляции, необходимо 3 витка изоленты. Это также помогает удерживать катушку на месте.

Шаг 3: Включите вторичную обмотку с выводов 9 и 10. Вторичная сторона сделана с использованием двух жил из эмалированных медных проводов 25AWG. Припаяйте один медный провод к контакту 9, а другой — к контакту 10. Направление намотки снова по часовой стрелке. Продолжайте до 5 витков и припаяйте концы на штырях 5 и 6. Добавьте изоленту, применив изоленту так же, как и раньше.

После того, как первичная и вторичная обмотки были выполнены и изолента была использована, мой трансформатор выглядел так, как показано ниже.

Шаг 4: Теперь мы можем плотно закрепить две жилы изолентой.После завершения готовый трансформатор должен выглядеть так, как показано ниже.

Шаг 5: Также не забудьте обернуть клейкую ленту бок о бок. Это снизит вибрацию при передаче магнитного потока высокой плотности.

После выполнения вышеуказанных шагов и тестирования трансформатора с помощью измерителя LCR, как показано ниже. Измеритель показывает индуктивность 1,125 мГн или 1125 мкГн.

Создание цепи SMPS:

Когда трансформатор будет готов, мы можем приступить к сборке других компонентов на точечной плате.Детали, необходимые для схемы, можно найти в списке материалов ниже

.

После пайки компонентов моя плата выглядит примерно так.

Тестирование цепи SMPS 5V 2A

Чтобы проверить схему, я подключил входную сторону к источнику питания через VARIAC для управления входным напряжением сети переменного тока. Выходное напряжение при 85 В переменного тока и 230 В переменного тока показано ниже:

.

Как вы можете видеть в обоих случаях, выходное напряжение поддерживается на уровне 5 В.Но затем я подключил выход к моему прицелу и проверил рябь. Измерение пульсации показано ниже

.

Пульсации на выходе довольно высокие, они показывают пульсации 150 мВ пик-пик на выходе. Это совершенно не подходит для схемы питания. Согласно анализу, высокая пульсация связана с факторами ниже —

.

1. Неправильное проектирование печатной платы.
2. Проблема с отскоком от земли.
3. Неправильный радиатор печатной платы.
4. Нет отключения на шумных линиях питания.
5. Повышенные допуски на трансформаторе из-за ручного наматывания. Производители трансформаторов наносят лак окунанием на обмотки машин для лучшей устойчивости трансформаторов.

Если схема преобразована в надлежащую печатную плату, мы можем ожидать пульсации выходного сигнала источника питания в пределах 50 мВ пик-пик даже с трансформатором с ручной обмоткой. Тем не менее, поскольку veroboard не является безопасным вариантом для создания импульсного источника питания в области переменного тока в постоянный, постоянно предлагается установить надлежащую печатную плату перед применением схем высокого напряжения в практических сценариях.Вы можете проверить видео в конце этой страницы, чтобы проверить, как схема работает в условиях нагрузки.

Надеюсь, вы поняли руководство и научились создавать свои собственные схемы SMPS с трансформатором ручной работы. Если у вас есть какие-либо вопросы, оставьте их в разделе комментариев ниже или воспользуйтесь нашим форумом, чтобы задать дополнительные вопросы.

.Принципиальная схема бестрансформаторного источника питания

Генерация постоянного тока низкого напряжения из сети переменного тока 220 или 110 В очень полезна и необходима в области электроники. Низкое напряжение постоянного тока, например 5 В, 6 В, 9 В, 12 В, используется в электронных схемах, светодиодных лампах, игрушках и многих предметах бытовой электроники. Обычно для их питания используются батареи, но их необходимо время от времени заменять, что нерентабельно, а также требует нашего времени и энергии. Таким образом, альтернативой является генерирование постоянного тока из сети переменного тока, для которой доступно множество адаптеров переменного тока в постоянный, но какие схемы они используют внутри?

Простой и понятный подход — использовать понижающий трансформатор для понижения переменного тока, но недостатки использования трансформатора состоят в том, что они дороги по стоимости, тяжелые по весу и большие по размеру.Мы уже рассмотрели этот тип преобразования переменного тока в постоянный с использованием трансформатора в этой статье «Схема зарядного устройства для сотового телефона». И да, мы также можем преобразовать высоковольтный переменный ток в низковольтный постоянный ток без использования трансформатора, это называется Бестрансформаторный источник питания . Основным компонентом схемы бестрансформаторного питания является конденсатор падения напряжения или конденсатор класса X, которые специально разработаны для сети переменного тока. Этот конденсатор с номиналом X подключается последовательно к фазной линии переменного тока для падения напряжения.Этот тип бестрансформаторного источника питания называется Capacitor Power Supply .

Конденсатор X-Rated

Как уже упоминалось, они соединены последовательно с фазной линией переменного тока для снижения напряжения, они доступны в номиналах 230 В, 400 В, 600 В переменного тока или выше.

Ниже приведена таблица выходного тока и выходного напряжения (без нагрузки) для различных номиналов конденсаторов X-класса:

Выбор конденсатора падения напряжения важен, он основан на реактивном сопротивлении конденсатора и величине потребляемого тока. Реактивное сопротивление конденсатора определяется по следующей формуле:

X = 1 / 2¶fC

X = реактивное сопротивление конденсатора

f = частота переменного тока

C = емкость конденсатора номиналом X

Мы использовали 474k означает 0.Конденсатор 47 мкФ и частота сети AV составляет 50 Гц, поэтому реактивное сопротивление X составляет:

.

X = 1/2 * 3,14 * 50 * 0,47 * 10 ^-6 = 6776 Ом (приблизительно)

Теперь мы можем рассчитать ток (I) в цепи:

I = V / X = 230/6775 = 34 мА

Вот как рассчитываются реактивное сопротивление и ток.

Описание цепей

Схема проста, конденсатор падения напряжения 0,47 мкФ подключен последовательно с фазной линией переменного тока, это неполяризованные конденсаторы, поэтому его можно подключать с любой стороны.Резистор 470 кОм подключается параллельно конденсатору для разряда накопленного в конденсаторе тока при отключении цепи, что предотвращает поражение электрическим током. Это сопротивление называется сопротивлением Bleeder .

Дополнительный мостовой выпрямитель (комбинация из 4 диодов) был использован для удаления отрицательной половины составляющей переменного тока. Этот процесс называется Rectification . Конденсатор 1000 мкФ / 50 В был использован для фильтрации , означает устранение ряби в результирующей волне.И, наконец, стабилитрон на 6,2 В / 1 Вт используется в качестве регулятора напряжения. Как мы знаем, эта схема обеспечивает прибл. На выходе 12 В (см. Таблицу выше), поэтому этот стабилитрон регулирует его до прибл. Напряжение 6,2 В и отток дополнительного тока. Другое значение стабилитрона также может быть использовано для желаемого напряжения, такого как 5,1 В, 8 В и т. Д. Светодиод подключается для индикации и тестирования. R3 (100 Ом) используется как токоограничивающий резистор.

Используйте резистор номиналом 1 Вт или выше (5 Вт), особенно резистор R4.В противном случае через некоторое время он загорится. Обычно они толще обычного резистора. Ниже представлена ​​схема для разных типов резисторов:

Преимущества этого бестрансформаторного блока питания по сравнению с блоком питания на базе трансформатора заключаются в том, что: он экономичен, легче и меньше.

Банкноты

• Делайте это на свой страх и риск, работать с сетью переменного тока без надлежащего опыта и мер предосторожности чрезвычайно опасно.Соблюдайте особую осторожность при построении этой схемы.
• Не заменяйте конденсатор номиналом X на обычный конденсатор, иначе он лопнет.
• Если требуется большее выходное напряжение и выходной ток, используйте другое значение конденсатора с номиналом X в соответствии с таблицей.
• Используйте только резистор номиналом 1 Вт или выше (5 Вт) и стабилитрон.
• Предохранитель на 1 ампер также может быть использован перед конденсатором класса X, последовательно с фазной линией, в целях безопасности.

Стабилизатор напряжения

• IC также может использоваться вместо стабилитрона для регулирования напряжения.

.

12V 1A Схема источника питания SMPS на печатной плате

Каждое электронное устройство или продукт требует надежного блока питания (PSU) для работы. Почти все устройства в нашем доме, такие как телевизор, принтер, музыкальный проигрыватель и т. Д., Состоят из встроенного блока питания, который преобразует сетевое напряжение переменного тока в подходящий уровень постоянного напряжения для их работы. Наиболее часто используемым типом цепи питания является SMPS (импульсный источник питания) , вы можете легко найти этот тип цепей в своем адаптере 12 В или зарядном устройстве для мобильных устройств / ноутбуков.В этом руководстве мы изучим , как построить схему 12 В SMPS , которая преобразует мощность переменного тока в 12 В постоянного тока с максимальным номинальным током 1,25 А. Эту схему можно использовать для питания небольших нагрузок или даже приспособить к зарядному устройству для зарядки свинцово-кислотных и литиевых батарей. Если эта схема блока питания 12 В 15 Вт не соответствует вашим требованиям, вы можете проверить различные схемы блока питания с разными номиналами.

Цепь источника питания 12 В — Соображения по проектированию

Перед тем, как приступить к проектированию любого типа источника питания, необходимо провести анализ требований в зависимости от среды, в которой будет использоваться наш источник питания.Различные типы источников питания работают в разных средах и с определенными границами ввода-вывода.

Входные данные

Начнем с ввода. Входное напряжение питания — это первое, что будет использоваться SMPS и будет преобразовано в полезное значение для питания нагрузки. Поскольку эта конструкция указана для преобразования AC-DC , входом будет переменный ток (AC). Для Индии входной переменный ток составляет 220–230 вольт, для США он рассчитан на 110 вольт.Есть также другие страны, которые используют другие уровни напряжения. Как правило, SMPS работает с универсальным входным напряжением в диапазоне . Это означает, что входное напряжение может отличаться от 85 до 265 В переменного тока. SMPS может использоваться в любой стране и может обеспечить стабильную выходную мощность при полной нагрузке, если напряжение находится в пределах 85-265 В переменного тока. SMPS также должен нормально работать при частотах 50 Гц и 60 Гц. По этой причине мы можем использовать зарядные устройства для телефонов и ноутбуков в любой стране.

Выходные характеристики

На выходной стороне мало нагрузок резистивных, мало индуктивных.В зависимости от нагрузки конструкция ИИП может быть разной. Для этого SMPS нагрузка принята как резистивная нагрузка . Однако нет ничего лучше резистивной нагрузки, каждая нагрузка состоит, по крайней мере, из некоторой величины индуктивности и емкости; здесь предполагается, что индуктивность и емкость нагрузки незначительны.

Выходные характеристики ИИП сильно зависят от нагрузки, например, от того, сколько напряжения и тока потребуются нагрузке во всех рабочих условиях.Для этого проекта SMPS может обеспечить выходную мощность 15 Вт . Это 12 В и 1,25 А. Целевое значение пульсации выходного сигнала выбрано как меньше 30 мВ пик-пик при полосе пропускания 20000 Гц .

В зависимости от выходной нагрузки нам также необходимо выбрать между проектированием ИИП постоянного напряжения или ИИП постоянного тока . Постоянное напряжение означает, что напряжение на нагрузке будет постоянным, а ток будет изменяться в соответствии с изменениями сопротивления нагрузки.С другой стороны, режим постоянного тока позволяет току быть постоянным, но изменяет напряжение соответственно с изменениями сопротивления нагрузки. Кроме того, в SMPS могут быть доступны как CV, так и CC, но они не могут работать одновременно. Когда в SMPS существуют обе опции, должен быть диапазон, в котором SMPS изменит свою выходную операцию с CV на CC и наоборот. Обычно зарядные устройства с режимами CC и CV используются для зарядки свинцово-кислотных или литиевых батарей.

Функции защиты входа и выхода

Существуют различные схемы защиты, которые можно использовать в SMPS для более безопасной и надежной работы.Схема защиты защищает SMPS, а также подключенную нагрузку. В зависимости от расположения схема защиты может быть подключена к входу или выходу. Наиболее распространенная защита входа — это Защита от перенапряжения и Фильтры электромагнитных помех . Защита от перенапряжения защищает ИИП от скачков напряжения на входе или перенапряжения переменного тока . Фильтр EMI защищает SMPS от генерации EMI на входной линии. В этом проекте будут доступны обе функции. Защита выхода включает защиту от короткого замыкания , защиту от перенапряжения и защиту от перенапряжения .Эта конструкция SMPS также будет включать все эти схемы защиты.

Выбор микросхемы управления питанием

Для каждой цепи SMPS требуется ИС управления питанием, также известная как ИС переключения, ИС SMPS или ИС осушителя. Давайте подведем итоги проектных соображений, чтобы выбрать идеальную ИС управления питанием, которая будет подходить для нашей конструкции. Наши требования к дизайну:

1. Выход 15 Вт. 12 В 1,25 А с пульсацией пик-пик менее 30 мВ при полной нагрузке.
2. Универсальный входной рейтинг.
3. Защита от перенапряжения на входе.
4. Защита от короткого замыкания на выходе, перенапряжения и перегрузки по току.
5. Работа с постоянным напряжением.

Из вышеперечисленных требований существует широкий выбор ИС, но для этого проекта мы выбрали Power integration . Power Integration — это компания, производящая полупроводники, которая предлагает широкий спектр микросхем драйверов питания в различных диапазонах выходной мощности. Исходя из требований и доступности, мы решили использовать TNY268PN из семейства крошечных коммутаторов .

На изображении выше показана максимальная мощность 15 Вт. Однако мы сделаем ИИП в открытом корпусе и для универсального входного рейтинга. В таком сегменте TNY268PN может обеспечить выходную мощность 15 Вт. Давайте посмотрим на схему контактов.

Проектирование цепи ИИП на 12 В, 1 А

Лучший способ построить схему — использовать экспертное программное обеспечение PI Power Integration. Это отличное программное обеспечение для проектирования источников питания.Схема построена с использованием интегральной схемы питания. Процедура проектирования объясняется ниже, или вы также можете прокрутить вниз, чтобы увидеть видео, объясняющее то же самое.

Шаг -1: Выберите Tiny switch II , а также желаемый пакет. Мы выбрали пакет DIP. Выберите тип корпуса, адаптер или открытую раму. Здесь выбран Open Frame.

Затем выберите тип обратной связи. Это важно, поскольку используется топология Flyback .TL431 — отличный выбор для обратной связи. TL431 — это шунтирующий стабилизатор, обеспечивающий отличную защиту от перенапряжения и точное выходное напряжение.

Step-2: Выберите диапазон входного напряжения. Поскольку это будет универсальный входной ИИП, входное напряжение выбрано 85-265В переменного тока. Частота сети 50 Гц.

Шаг — 3:

Выберите выходное напряжение, ток и мощность.Номинал SMPS будет 12 В 1,25 А. Мощность показывает 15 Вт. Рабочий режим также выбран как CV, что означает режим работы с постоянным напряжением. Наконец, все делается в три простых шага, и схема создается.

Схема и объяснение 12 В SMPS

Схема ниже немного изменена для соответствия нашему проекту.

Прежде чем приступить к созданию прототипа, давайте рассмотрим принципиальную схему 12 В SMPS и его работу.Схема имеет следующие участки

1. Защита от перенапряжения и отказа SMPS
2. Преобразование переменного тока в постоянное
3. ПИ-фильтр
4. Схема драйвера или схема переключения
5. Защита от пониженного напряжения.
6. Цепь зажима
7. Магниты и гальваническая развязка
8. Фильтр электромагнитных помех
9. Вторичный выпрямитель и демпферная цепь
10. Секция фильтра
11. Раздел обратной связи.

Защита от перенапряжения и отказа SMPS

Эта секция состоит из двух компонентов, F1 и RV1.F1 — это плавкий предохранитель на 1 А 250 В переменного тока, а RV1 — это 7-миллиметровый варистор на 275 В (металлооксидный варистор). Во время скачка высокого напряжения (более 275 В переменного тока) MOV резко замыкается и перегорает входной предохранитель. Однако благодаря функции медленного срабатывания предохранитель выдерживает пусковой ток через ИИП.

Преобразование переменного тока в постоянное

Эта секция регулируется диодным мостом. Эти четыре диода (внутри DB107) образуют полный мостовой выпрямитель. Диоды — 1N4006, но стандартный 1N4007 справится с этой задачей отлично.В этом проекте эти четыре диода заменены полным мостовым выпрямителем DB107.

ПИ-фильтр

В разных штатах разные стандарты подавления электромагнитных помех. Эта конструкция соответствует стандарту EN61000-Class 3 , а фильтр PI разработан таким образом, чтобы уменьшить подавление синфазных электромагнитных помех . Этот раздел создается с использованием C1, C2 и L1. C1 и C2 — конденсаторы 400 В 18 мкФ. Это нечетное значение, поэтому для этого приложения выбрано 22 мкФ 400 В.L1 — это синфазный дроссель, который принимает дифференциальный сигнал электромагнитных помех для устранения обоих.

Схема драйвера или схема переключения

Это сердце ИИП. Первичная обмотка трансформатора управляется коммутационной схемой TNY268PN. Частота переключения 120-132 кГц. Из-за этой высокой частоты коммутации можно использовать трансформаторы меньшего размера. Схема переключения состоит из двух компонентов: U1 и C3. U1 — основной драйвер IC TNY268PN.C3 — это байпасный конденсатор , который необходим для работы нашей микросхемы драйвера.

Защита от пониженного напряжения

Защита от блокировки при пониженном напряжении обеспечивается резисторами R1 и R2. Он используется, когда SMPS переходит в режим автоматического перезапуска и определяет линейное напряжение.

Зажимная цепь

D1 и D2 — цепь зажима. D1 — это TVS-диод , а D2 — — сверхбыстрый восстанавливающийся диод .Трансформатор действует как огромная катушка индуктивности на интегральной схеме драйвера питания TNY268PN. Следовательно, во время выключения трансформатор создает скачков напряжения из-за индуктивности рассеяния трансформатора . Эти высокочастотные всплески напряжения подавляются диодным зажимом на трансформаторе. UF4007 выбран из-за сверхбыстрого восстановления, а P6KE200A выбран для работы TVS.

Магнит и гальваническая развязка

Трансформатор представляет собой ферромагнитный трансформатор, который не только преобразует высокое напряжение переменного тока в низкое, но также обеспечивает гальваническую развязку.

Фильтр электромагнитных помех

Фильтрация электромагнитных помех осуществляется конденсатором C4. Это увеличивает невосприимчивость схемы, чтобы уменьшить высокие помехи EMI.

Вторичный выпрямитель и демпферная цепь

Выходной сигнал трансформатора выпрямляется и преобразуется в постоянный ток с помощью D6, выпрямительного диода Шоттки . Демпферная цепь на D6 обеспечивает подавление переходных процессов напряжения во время операций переключения.Демпферная цепь состоит из одного резистора и одного конденсатора, R3 и C5.

Секция фильтра

Секция фильтра состоит из конденсатора фильтра C6. Это конденсатор с низким ESR для лучшего подавления пульсаций. Кроме того, LC-фильтр, использующий L2 и C7, обеспечивает лучшее подавление пульсаций на выходе.

Отдел обратной связи

Выходное напряжение измеряется U3 TL431 и R6 и R7. После измерения линии U2, оптопара управляется и гальванически изолирует часть измерения вторичной обратной связи с контроллером первичной стороны.Оптопара имеет внутри транзистор и светодиод. Управляя светодиодом, можно управлять транзистором. Поскольку связь осуществляется оптически, она не имеет прямого электрического соединения, что обеспечивает гальваническую развязку цепи обратной связи.

Теперь, когда светодиод напрямую управляет транзистором, обеспечивая достаточное смещение через светодиод оптопары, можно управлять транзистором оптопары , а точнее схемой драйвера. Эта система управления используется TL431.По мере того как параллельный стабилизатор имеет резистор делитель через ее опорный штифт, он может контролировать оптрон светодиод, который подключен через него. Контактная обратная связь имеет опорное напряжение 2.5V . Следовательно, TL431 может быть активен только при достаточном напряжении на делителе. В нашем случае делитель напряжения установлен на значение 12В. Следовательно, когда выход достигает 12 В, TL431 получает 2,5 В через опорный вывод и, таким образом, активирует светодиод оптопары, который управляет транзистором оптопары и косвенно управляет TNY268PN.Если напряжение на выходе недостаточное, цикл переключения немедленно приостанавливается.

Сначала TNY268PN активирует первый цикл переключения, а затем определяет свой вывод EN. Если все в порядке, он продолжит переключение, если нет, он будет пытаться еще раз через некоторое время. Этот цикл продолжается до тех пор, пока все не нормализуется, что предотвращает проблемы с коротким замыканием или перенапряжением. Вот почему это называется топологией обратного хода, поскольку выходное напряжение возвращается к драйверу для измерения связанных операций.Кроме того, цикл попыток называется режимом сбоя работы в условиях отказа.

D3 представляет собой диод с барьером Шоттки . Этот диод преобразует высокочастотный выход переменного тока в постоянный. Диод Шоттки 3A 60V выбран для надежной работы. R4 и R5 выбираются и рассчитываются PI Expert. Он создает делитель напряжения и передает ток на светодиод оптопары от TL431.

R6 и R7 — это простой делитель напряжения, рассчитываемый по формуле TL431 REF Voltage = (Vout x R7) / R6 + R7 .Опорное напряжение 2.5V и Vout является 12V. Выбрав значение R6 23,7k, R7 стал примерно 9,09k.

Изготовление печатной платы для цепи SMPS 12 В, 1 А

Теперь, когда мы понимаем, как работают схемы, мы можем приступить к созданию печатной платы для нашего SMPS. Поскольку это схема SMPS, рекомендуется использовать печатную плату, так как она может решить проблему шума и изоляции. Макет печатной платы для указанной выше схемы также доступен для загрузки как Gerber по ссылке

.

Теперь, когда наш дизайн готов, пришло время изготовить их с помощью файла Gerber.Сделать печатную плату довольно просто, просто следуйте инструкциям ниже

Шаг 1: Зайдите на сайт www.pcbgogo.com, зарегистрируйтесь, если это ваш первый раз. Затем на вкладке прототипа печатной платы введите размеры вашей печатной платы, количество слоев и количество требуемых печатных плат. Предполагая, что размер печатной платы составляет 80 см × 80 см, вы можете установить размеры, как показано ниже.

Шаг 2: Продолжите, нажав кнопку Quote Now .Вы попадете на страницу, где при необходимости установите несколько дополнительных параметров, например, используемый материал, интервал дорожек и т. Д. Но в большинстве случаев значения по умолчанию будут работать нормально. Единственное, что мы должны здесь учитывать, — это цена и время. Как видите, время сборки составляет всего 2-3 дня, а для нашего PSB это всего лишь 5 долларов. Затем вы можете выбрать предпочтительный способ доставки в зависимости от ваших требований.

Шаг 3: Последний шаг — загрузить файл Gerber и продолжить оплату.Чтобы убедиться, что процесс проходит гладко, PCBGOGO проверяет, действителен ли ваш файл Gerber, прежде чем продолжить оплату. Таким образом, вы можете быть уверены, что ваша печатная плата удобна для изготовления и будет доставлена ​​вам, как и обещано.

Сборка печатной платы

После того, как плата была заказана, она пришла ко мне через несколько дней, хотя курьер доставил ее в аккуратно маркированную, хорошо упакованную коробку и, как всегда, качество печатной платы было потрясающим. Печатная плата, которую я получил, показана ниже

.

Включил паяльник и начал сборку платы.Поскольку посадочные места, контактные площадки, переходные отверстия и шелкография идеально подходят по форме и размеру, у меня не возникло проблем со сборкой платы. Моя печатная плата, прикрепленная к тискам для пайки, показана ниже.

Закупка комплектующих

Все компоненты для этой цепи 12 В 15 Вт SMPS закупаются в соответствии со схемой. Подробную спецификацию можно найти в приведенном ниже файле Excel для загрузки.

Почти все компоненты доступны для использования в готовом виде.У вас могут возникнуть проблемы с поиском подходящего трансформатора для этого проекта. Обычно обратный трансформатор для коммутации цепей SMPS не доступен напрямую от поставщиков, в большинстве случаев вам придется наматывать собственный трансформатор, если вам нужны эффективные результаты. Однако также можно использовать аналогичный обратный трансформатор, и ваша схема все равно будет работать. Идеальная спецификация для нашего трансформатора будет обеспечена программным обеспечением PI Expert, которое мы использовали ранее.

Механическая и электрическая схема трансформатора, полученная от PI Expert, показана ниже.

Если вы не можете найти подходящего поставщика, вы можете восстановить трансформатор от адаптера 12 В или других цепей SMPS. В качестве альтернативы вы также можете купить трансформатор самостоятельно, используя следующие материалы и инструкции по намотке.

Как только все компоненты будут закуплены, их сборка должна быть легкой. Вы можете использовать файл Gerber и спецификацию для справки и собрать плату PCB.После этого моя передняя и задняя сторона печатной платы выглядят примерно так, как показано ниже

.

Тестирование нашей цепи ИИП мощностью 15 Вт

Теперь, когда наша трасса готова, пора ее испытать. Мы подключим плату к нашей сети переменного тока через VARIAC, загрузим на выходную сторону нагрузочную машину и измерим пульсирующее напряжение, чтобы проверить работоспособность нашей схемы. Полное видео процедуры тестирования также можно найти в конце этой страницы.На изображении ниже показана схема, испытанная с входным напряжением переменного тока 230 В переменного тока, для которого мы получаем выход 12,08 В

.

Измерение пульсаций напряжения с помощью осциллографа

Чтобы измерить пульсирующее напряжение осциллографом, измените вход осциллографа на переменный ток с коэффициентом усиления 1x. Затем подключите электролитический конденсатор с низкой стоимостью и керамический конденсатор с низкой стоимостью для снижения шума из-за проводки. Вы можете обратиться к странице 40 этого документа RDR-295 от Power Integration для получения дополнительной информации об этой процедуре.

Приведенный ниже снимок был сделан при отсутствии нагрузки при напряжении 85 и 230 В переменного тока. Шкала установлена ​​на 10 мВ на деление, и, как вы можете видеть, пульсация составляет почти 10 мВ пик-пик.

При входном напряжении 90 В переменного тока и полной нагрузке пульсации можно увидеть на уровне около 20 мВ пик-пик

При 230 В переменного тока и при полной нагрузке пульсации напряжения измеряются на уровне около 30 мВ пик-пик, что является наихудшим сценарием

Вот и все; вот как вы можете разработать свою собственную схему 12В SMPS .После того, как вы поняли принцип работы, вы можете изменить принципиальную схему 12 В SMPS в соответствии с вашими требованиями к напряжению и мощности. Надеюсь, вы поняли руководство и получили удовольствие от изучения чего-то полезного. Если у вас есть какие-либо вопросы, оставьте их в разделе комментариев или воспользуйтесь нашим форумом для технических обсуждений. Встретимся снова с еще одним интересным дизайном SMPS, а пока подпишусь….

.