Всем радиолюбителям привет, в этой статье хочу представить вам блок питания с регулировкой напряжения от 0 до 12 вольт. На нем очень легко выставить нужное напряжение, даже в милливольтах. Схема не содержит никаких покупных деталей — всё это можно вытащить из старой техники, как импортной, так и советской.
Принципиальная схема БП (уменьшенная)
Корпус изготовлен из дерева, в середине прикручен трансформатор на 12 вольт, конденсатор на 1000 мкФ х 25 вольт и плата, которая регулирует напряжение.
Конденсатор С2 нужно брать с большой емкостью, например чтобы подключать к блоку питания усилитель и чтобы напряжение не проваливалось на низких частотах.
Транзистор VT2 лучше установить на небольшой радиатор. Потому что при длительной работе он может нагреться и сгореть, у меня уже 2 штуки сгорело, пока не поставил приличный по размерам радиатор.
Резистор R1 можно ставить постоянный он большой роли не играет. Сверху на корпусе есть переменный резистор, которым регулируется напряжение, и красный светодиод, который показывает есть ли напряжение на выходе БП.
На выходе устройства, чтобы постоянно не прикручивать проводки к чему-нибудь, я припаял крокодильчики — с ними очень удобно. Схема не требует никаких настроек и работает надёжно и стабильно, ее действительно может сделать любой радиолюбитель. Спасибо за внимание, всем удачи! Автор: Игорь.
Форум по схемам простейших БП
Форум по обсуждению материала САМОДЕЛЬНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ НА 12В
| МИКРОФОНЫ MEMS
|
Микрофоны MEMS — новое качество в записи звука. Подробное описание технологии.Рассмотрим схему преобразователя напряжения на основе микросхемы SG3525. Что представляет собой этот ШИМ генератор посмотрим на рисунке ниже:
 |
| SG3525 |
Как видно на рисунке, у неё есть много общего с микросхемой TL494, но она выгодно отличается наличием двух транзисторов в выходном каскаде, что есть драйвер управления затворами полевых транзисторов, что делает возможным спокойное подключение двух и более параллельных силовых ключей типа IRF3205 и им подобных.
 |
| SG3525 |
Расчёт тактовой частоты генератора делаем по формуле:
А вот и собственно сама схема:
 |
| Простой преобразователь на микросхеме SG3525 |
Схема рассчитана на 50 кГц, на выходе постоянное напряжение. Первичная обмотка содержит 5 витков из нескольких жил эмалированного провода, количество жил берём из расчёта желаемой мощности на выходе. Выходную обмотку мотаем опять таки из собственных потребностей. Данная схема выдаёт 200-300 ватт, её легко можно повысить применив силовые ключи IRF3205 и им подобные, можно запарралелить их по 2-4. Трансформатор ферритовый, может быть и кольцом и Ш-образным марки 2000НМ или от компьютерного блока питания.
Сборка и наладка заключается в проверке правильности монтажа, затем включаем преобразователь без трансформатора, убеждаемся в наличии генерации микросхемы, затем подключаем трансформатор. Холостой ток должен быть маленьким, не более 250 миллиампер, если больше, значит или не так намотали первичную обмотку, или частота немного занижена.
Следует так же отметить, собранный на этой микросхеме преобразователь отличился большей стабильностью работы, в отличие от TL494 не наблюдалось вылетание силовых ключей.
Loading…
В быту часто необходим мощный источник питания на фиксированное напряжение. Он может быть использован в качестве зарядного устройства, для питания звуковой аппаратуры (усилителей) и т.д. Подобные блоки питания целесообразно выполнять по импульсной схеме. Такая схемотехника позволяет создавать легкие и мощные источники постоянного напряжения. Сложность схемы начинает отходить на второй план перед ее преимуществами уже при токах нагрузки более 2А. Сделать импульсный блок питания можно своими руками при наличии приборов и определенной квалификации.
Виды и принцип работы импульсных источников питания
Основной принцип работы импульсного источника питания (ИИП) состоит в том, что постоянное напряжение (выпрямленное сетевое или от стороннего источника) преобразовывается в импульсное частотой до сотен килогерц. За счет этого намоточные детали (трансформаторы, дроссели) получаются легкими и компактными.
Принципиально ИИП делятся на две категории:
- с импульсным трансформатором;
- с накопительной индуктивностью (она также может иметь вторичные обмотки)
Первые подобны обычным трансформаторным сетевым блокам питания, выходное напряжение у них регулируется изменением среднего тока через обмотку трансформатора. Вторые работают по другому принципу – у них регулируется изменением количества накопленной энергии.
По другим признакам ИИП можно разделить на нестабилизированные и стабилизированные, однополярные и двухполярные и т.п. Эти особенности не носят столь принципиального характера.
Структурная и принципиальная схема основных частей блока
Обобщенная структурная схема импульсного БП.
На входе блока питания устанавливается сетевой фильтр. Принципиально на работу самодельного или промышленного импульсного блока питания он не влияет – все будет функционировать без него. Но отказываться от схемы фильтрации нельзя – из-за крайне нелинейной формы потребляемого тока импульсные источники интенсивно «сыплют» помехами в бытовую сеть 220 вольт. По этой причине работающие от этой же сети устройства на микропроцессорах и микроконтроллерах – от электронных часов до компьютеров – будут работать со сбоями.
Схема сетевого фильтра.
Назначение входного устройства — защита от двух видов помех:
- синфазной (несимметричной) – возникает между любым проводом и землей (корпусом) БП;
- дифференциальной (симметричной) – между проводами (полюсами) питания.
Фильтр, как и весь блок питания, на входе защищен предохранителем F (плавким или самовосстанавливающимся). После предохранителя стоит варистор – резистор, сопротивление которого зависит от приложенного напряжения. Пока входное напряжение в норме, сопротивление варистора велико и он не оказывает никакого действия на работу схемы. Если напряжение повышается, сопротивление варистора резко просаживается, что вызывает увеличение тока и сгорание предохранителя.
Конденсаторы Cx блокируют дифференциальные помехи на входе и выходе фильтра в диапазоне до 30 МГц. На частоте 50 Гц их сопротивление велико, поэтому влияния на сетевое напряжение они не оказывают. Их емкость может быть выбрана от 10 до 330 нФ. Резистор Rd устанавливается для безопасности – через него разряжаются конденсаторы после отключения питания.
Синфазные помехи подавляет фильтр на Cy и L. Их значения для частоты среза f связаны формулой Томпсона:
f=1/(2*π*√L*C), где:
- f – частота среза в кГц (берется частота преобразования импульсника);
- L – индуктивность дросселя, мкГн;
- С – емкость Cy, мкФ.
Синфазный дроссель наматывается на ферритовом кольце. Обмотки одинаковые, мотаются на противоположных сторонах.
Конструктив синфазного дросселя.
В отличие от выходного фильтра, на расчет элементов фильтра защиты от помех номинальный ток БП не влияет, за исключением провода, которым наматывается дроссель.
После фильтра сетевое напряжение выпрямляется. В большинстве случаев используется стандартный двухполупериодный мостовой выпрямитель.
Схемы инверторов
Получившееся выпрямленное напряжение поступает на преобразователь (инвертор). Его выполняют на биполярных или полевых транзисторах, а также на IGBT-элементах, сочетающих свойства полевых и биполярных. В последние годы получили распространение мощные и недорогие полевые транзисторы с изолированным затвором (MOSFET). На таких элементах удобно строить ключевые схемы инверторов. В схемах импульсных блоков питания используются различные варианты включения MOSFET, но в основном применяются двухтактные схемы из-за простоты и возможности наращивания мощности без существенных переделок.
Пуш-пульная схема
Схема пуш-пульного преобразователя.
Пуш-пульный инвертор (push – толкать, pull – тянуть) — пример двухтактного преобразователя. Транзисторные ключи работают на первичную обмотку трансформатора, состоящую из двух полуобмоток I и II. Транзисторы поочередно открываются на заданный промежуток времени. Когда открыт верхний по схеме транзистор, ток течет через полуобмотку I (красная стрелка), когда второй – через полуобмотку II (зеленая). Чтобы избежать ситуации, когда оба ключа открыты (из-за конечной скорости работы транзисторов), схема управления формирует паузу, называемую Dead time.
Управление транзисторами с учетом Dead time.
Такая схема хорошо работает при низком напряжении питания (до +12 вольт). Минусом является наличие выбросов амплитудой, равной удвоенному напряжению питания. Это влечет за собой применение транзисторов, рассчитанных на вдвое большее напряжение.
Мостовая схема
От главного недостатка предыдущей схемы свободна двухтактная мостовая.
Двухтактная мостовая схема инвертора.
Здесь одновременно открывается пара транзисторов T1 и T4, потом Т2 и Т3 (сигнал управления ключами формируется с учетом Dead time). При этом первичная обмотка подключается к источнику питания то одной стороной, то другой. Амплитуда импульсов равна полному напряжению питания, и выбросы напряжения отсутствуют. К минусам относят применение четырех транзисторов вместо двух. Помимо увеличения габаритов БП это ведет к удвоенным потерям напряжения.
Полумостовая схема
На практике часто применяют полумостовую схему инвертора – в определенной мере компромисс между предыдущими двумя схемами.
Полумостовая схема.
В этом случае одна сторона обмотки коммутируется поочередно открывающимися транзисторами Т1 и Т2, а другая подключается к средней точке емкостного делителя С1, С2. Достоинства схемы:
- в отличие от пушпульной отсутствуют выбросы напряжения;
- в отличие от мостовой используются только два транзистора.
На другой чаше весов – обмотка трансформатора запитана лишь от половины напряжения питания.
Однотактные схемы
В схемотехнике преобразователей применяются и однотактные схемы – прямоходовые и обратноходовые. Их принципиальное отличие от двухтактных – трансформатор (точнее, его первичная обмотка) служит одновременно накопительной индуктивностью. В обратноходовых схемах энергия накапливается в первичной обмотке во время открытого состояния транзистора, а отдается в нагрузку через вторичную обмотку во время закрытого. В прямоходовых накопление энергии и отдача потребителю происходит одновременно.
Две фазы работы обратногоходового однотактного инвертора.
Силовой трансформатор
Силовой трансформатор работает на высоких частотах (до нескольких десятков килогерц), поэтому его можно выполнить на сердечнике не из трансформаторного железа, а на феррите. Также за счет повышенной частоты его размеры будут меньше, чем у сетевого, предназначенного для преобразования на частоте 50 Гц. Расчет импульсного трансформатора достаточно объемен. С ним можно разобраться для общего развития, а для практических целей лучше воспользоваться какой-либо программой, включая онлайн-сервисы.
Интерфейс программы Lite-CalcIT.
Популярностью пользуется программа Lite-CalcIT. Она может рассчитать трансформатор под имеющийся сердечник, а может подобрать оптимальный, исходя из введенных данных.
Снаббер
Чтобы скомпенсировать выбросы тока и напряжения, неизбежно возникающие при коммутации первичной обмотки трансформатора, применяются демпферные цепи, в англоязычной технической литературе называемые снабберами. Такие цепи могут устанавливаться по питанию (параллельно первичной обмотке трансформатора) либо отдельно на каждый ключ. Исполнение снабберов может быть разным, но наибольшее распространение получили демпферы в виде последовательной RC-цепочки (схема б на рисунке).
Различные схемы демпферов.
Обоснованной методики расчета снаббера не существует. Для этого надо учесть все паразитные индуктивности (обмотки, дорожек, конденсаторов) на множестве частот и для неизвестных волновых сопротивлений. Поэтому все существующие расчеты носят эмпирический характер.
Основным (и единственным) действующим элементом демпфера является конденсатор. Он «поглощает» импульсные выбросы. Резистор лишь ухудшает демпфирующие свойства, но ограничивает ток через конденсатор, который может достигнуть значительных величин, хотя и кратковременно. Такая схема более актуальна в тиристорных преобразователях.
Что такое снаббер или демпфер можете узнать посмотрев видео.
В схемах RCD-снабберов (в и г на рисунке) присутствуют диоды. Они могут быть полезны для ограничения импульсов обратной полярности в схемах с тиристорами и биполярными транзисторами. Если ключи собраны на полевых или IGBT-транзисторах, то смысла в установке вентилей нет – они дублируют диоды, имеющиеся внутри указанных транзисторов.
Емкость конденсатора выбирается в пределах 0,1–0,33 мкФ. В 90+ процентах случаев этого достаточно. Увеличение или уменьшение номинала применяется для ключей, работающих в нестандартных условиях (повышенная частота преобразования и т.п.)
Выпрямитель
Напряжение вторичной обмотки надо выпрямить. Для уровней до 12 вольт желательно использовать двухполупериодную схему со средней точкой.
Схема выпрямителя со средней точкой и прохождение тока по ней.
Преимущество данной схемы – ток проходит в каждую сторону только через один диод, и падение напряжения на вентилях, в отличие от классической мостовой схемы, в два раза меньше. Это может существенно сократить потребное число витков вторичной обмотки. Этой же цели служит применение диодов Шоттки и сборок из них.
Схема мостового выпрямителя и прохождение тока по ней.
Если выходное напряжение БП выше +12 вольт, то экономия 0,6 вольт становится несущественной, и можно выполнить выпрямитель по стандартной схеме и применить трансформатор без отвода.
В случае, если выход импульсного блока питания должен быть двухполярным, снова становится рациональным выполнение отвода от средней точки. В этом случае экономится сразу 4 диода и радиаторы для них – выигрыш в габаритах может быть существенным.
Двухполярный выпрямитель со средней точкой.
Фильтр
Выходное напряжение надо отфильтровать – оно содержит большое количество продуктов преобразования. Так как инвертор работает на достаточно большой частоте, то эффективными становятся фильтры, содержащие не только конденсаторы, но и малогабаритные дроссели относительно небольшой индуктивности.
Г- и П-образные LC-фильтры.
Для расчета элементов фильтра надо задаться коэффициентом пульсаций Кп. Он выбирается из предполагаемой нагрузки:
- чувствительная аппаратура для радиоприема, предварительные каскады аудиоаппаратуры, микрофонные усилители – Кп=10-5..10-4;
- усилители звуковой частоты – Кп=10-4..10-3;
- приемная и звуковоспроизводящая аппаратура среднего и низкого класса – Кп=10-2..10-3.
Для Г-образного фильтра, устанавливаемого после двухполупериодного выпрямителя, действуют соотношения:
- L*C=25000/(f2+Кп);
- L/C=1000/R2н.
В этих формулах:
- L – индуктивность дросселя в мкГн;
- С – емкость конденсатора в мкФ;
- f – частота преобразования в Гц;
- Rн – сопротивление нагрузки в Омах.
Для П-образного фильтра:
- С1=С2=С;
- L/C=1176/R2н.
Размерность величин та же, что и для предыдущего фильтра.
Схема управления
Схема управления формирует импульсы, открывающие транзисторы. Для регулирования напряжения применяется метод широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Импульсы генерируются с постоянной частотой. Для увеличения напряжения ширина импульса увеличивается (транзисторы открываются на большее время). Для уменьшения напряжения время открытия ключей уменьшается.
Цепи обратной связи
Цепи обратной связи служат для регулирования напряжения или стабилизации тока. Напряжение может поддерживаться на заданном уровне либо регулироваться вручную изменением параметров обратной связи. В источниках с нерегулируемым выходом часто выполняется на быстродействующих оптронах.
Схемы и изготовление импульсных блоков питания
Импульсные блоки питания собираются на различной элементной базе. Обычно для построения ИИП применяются специализированные микросхемы, специально разработанные для создания таких устройств. За исключением самых простых блоков.
Мощный импульсный блок на ir2153
Несложные блоки питания можно строить на микросхеме IR2153. Она представляет собой мощный интегральный драйвер с таймером, подобным NE555. Частота генерации задается внешними элементами. Входов для организации обратной связи микросхема не имеет, поэтому стабилизацию тока и напряжения методом ШИМ не получить.
Расположение выводов микросхемы IR2153.
Назначение выводов приведено в таблице.
| № | Обозначение | Назначение | Назначение | Обозначение | № |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Vcc | Питание логики и драйверов | Питание выходных ключей | Vb | 8 |
| 2 | Rt | Резистор частотозадающей цепи | Выход верхнего драйвера | HO | 7 |
| 3 | Ct | Конденсатор частотозадающей цепи | Возврат питания верхнего драйвера | Vs | 6 |
| 4 | COM | Общий | Выход нижнего драйвера | LO | 5 |
Внутренняя схема IR2153.
Для наилучшего понимания работы и назначения выводов лучше изучить внутреннюю схему. Основной момент, на который надо обратить внимание – выходные ключи собраны по полумостовой схеме.
На этой микросхеме можно собрать простой блок питания.
Схема простого БП на IR2153.
Питается IR2153 от 220 вольт через гасящий резистор R1, выпрямитель на диоде VD3, фильтр на С4. Частота генерации задается элементами С5, R2 (с указанными на схеме номиналами получается около 47 кГц). Трансформатор можно посчитать программой. В авторском варианте использовался силовой трансформатор от компьютерного БП. Штатные обмотки удалены, первичка намотана в две жилы проводом в эмалевой изоляции диаметром 0,6 мм.
Читайте также: Переделка компьютерного блока питания в лабораторный с регулировкой напряжения
Обмотка содержит 38 витков. Слои проложены изолентой. Вторичка из скрутки в 7 жил тем же проводом, для получения 24В вольт надо 7-8 витков, для другого напряжения пересчитать пропорционально.
Конструкция простого БП.
Остальные элементы схемы отдельных пояснений не требуют. Детали размещены на печатной плате, транзисторы закреплены на радиаторе.
БП с защитой от превышения тока.
Более сложная схема — с защитой транзисторов от сверхтока. Измерение организовано на трансформаторе TV1. Он мотается на ферритовом кольце диаметром 12..16 мм. Вторичная обмотка содержит 50..60 витков в два провода диаметром 0,1..0,15 мм. Потом начало одной обмотки соединяется с концом второй. Первичная обмотка содержит 1..2 витка. Уровень срабатывания защиты регулируется потенциометром R13. При превышении установленного лимита срабатывает тиристор VD4 и шунтирует стабилитрон VD3. Напряжение питания микросхемы уменьшается почти до нуля.
В схеме БП предусмотрен мягкий старт. Если генерация началась, импульсы с вывода 6 через делитель R8R9 и конденсатор С8 выпрямляются. Постоянное напряжение заряжает С7 и открывает транзистор VT1. Конденсатор С3 подключается к частотозадающей цепочке и частота генератора микросхемы снижается до рабочей частоты.
Простой блок питания на полевом транзисторе
Несложный блок питания можно собрать на основе мощного полевого транзистора. Особенностью схемы является использование первичной обмотки трансформатора в качестве индуктивности, накапливающей энергию. Этим блок питания принципиально отличается от рассмотренных выше. Хотя он содержит многие элементы приведенной блок-схемы, работают большинство из них по-другому принципу.
Источник питания на полевом транзисторе.
На входе источника установлен выпрямитель и сетевой фильтр. При подаче напряжения и зарядке конденсатора С4 (а также цепочки С2С3) транзистор VT1 приоткрывается, и в первичной обмотке I начинает нарастать ток. В обмотке II возникает ЭДС, напряжение через цепочку положительной обратной связи R9VD5C5 поступает на затвор VT1, отчего он открывается еще больше. Процесс развивается лавинообразно и приводит к полному открыванию транзистора. Ток в обмотке I нарастает, создавая запас энергии. Напряжение на R10 возрастает, поступая на базу фототранзистора приемной части оптрона U1. Он при этом приоткрывается, напряжение на затворе VT1 уменьшается, и он закрывается. Начинается второй цикл работы преобразователя. Накопленная в обмотке энергия через диоды VD8 передается в конденсатор фильтра С9 и в нагрузку. Если напряжение превысит установленный уровень, загорится светодиод оптрона и транзистор VT1 закроется раньше.
Трансформатор в данной схеме работает по-другому, и рассчитывать его через упомянутую программу нельзя. Он намотан на двух склеенных кольцах из пермаллоя МП140 типоразмера 19х11х6,7. Первичная обмотка I выполнена проводом ПЭВ диаметром 0,35 мм и содержит 180 витков. Обмотка II — 8 витков провода ПЭВ-2 0,2, обмотка III — 7 витков из пяти проводов ПЭВ-2 0,56.
Дроссели L1 и L2 намотаны на кольцах из того же материала типоразмера 15x7x6,7. Первый содержит две обмотки по 30 витков из провода ПЭВ 0,2 на противоположных половинах магнитопровода. Второй выполнен проводом ПЭВ-2 0,8 в один слой по всей длине кольца до заполнения. Дроссели можно намотать и на кольцах из феррита. Данный БП способен выдать до 5А при напряжении 5В.
Читайте также
Схема и сборка самодельного блока питания с регулировкой напряжения и тока
Стабилизированный БП на SG3525
Культовой микросхемой для построения импульсных источников питания является TL494. Дешевая и распространенная, она позволяет строить источники питания для любых целей – регулируемые, стабилизированные и т.п. Для сборки ИИП рекомендуется обратить внимание на микросхему SG3525. Она похожа по функционалу на TL494, но ее выходные каскады оптимизированы для работы с мощными полевыми транзисторами, поэтому схема инвертора упрощается. Зато усложняется схема ограничения или стабилизации тока, потому что усилитель ошибки только один, и он обычно уже задействован под управление напряжением. Но если этот режим не нужен, то этот момент непринципиален. Несомненным достоинством SG3525 является возможность мягкого пуска, которая реализуется цепью из одного конденсатора.
Назначение выводов SG3525.
Для начального освоения микросхемы и экспериментов для выявления ее возможностей, можно собрать простой импульсный блок по следующей принципиальной схеме.
Схема несложного стабилизированного БП на SG3525.
Здесь частота генерации задается элементами С1 и R1 и составляет около 50 кГц. Резистор R2 определяет длительность Dead time. Режим мягкого старта задается конденсатором С4. Вывод 10 Shutdown, обычно используемый для защиты мощных транзисторов, здесь задействован под включение-выключение инвертора.
Преобразователь собран по пушпульной схеме, поэтому управление ключами крайне простое. Трансформатор намотан на кольце, первичная обмотка содержит 5 витков в несколько жил провода (зависит от потребной мощности), вторичная — в зависимости от необходимого напряжения (блок питания может быть как повышающим, так и понижающим относительно напряжения на первичной обмотке, к которой прикладывается 6 вольт – половина напряжения питания).
Выпрямитель собран по мостовой схеме на диодах Шоттки, выходной фильтр L1C8 – по Г-образной. На делителе R10R11 собрана цепь обратной связи. Часть выходного напряжения поступает на вывод 1 микросхемы. Если напряжение уменьшается, период открытого состояния ключей увеличивается.
Для работы блока микросхему надо запитать от стороннего источника питания +12 В.
Освоив микросхему и поэкспериментировав с ней, можно собрать источник питания посложнее. Этот стабилизированный блок обеспечивает мощность до 500 ватт.
Стабилизированный источник питания на SG3525.
Здесь микросхема запитывается от отдельной обмотки трансформатора. Напряжение на ней появляется только после запуска БП, поэтому для начальной запитки SG3525 собрана схема микростарта. При включении БП в сеть заряжается конденсатор 1, когда напряжение на нем достигнет установленного уровня, открываются транзисторы следующего каскада и разряжают импульс на микросхему. Этого достаточно для запуска, а при работе SG3525 питается от дополнительной обмотки. Резистор 2 служит нагрузкой, без него схема не запустится.
Мягкий пуск реализован на конденсаторе 3. Элементы 4,5 служат для защиты транзисторов от сверхтока. Уровень срабатывания устанавливается потенциометром. Ключи управляются через трансформатор гальванической развязки (ТГР) 6. Такое решение позволило упростить схему управления. Мотается такой трансформатор на кольце из материала 2000НН в три провода. Начала и концы обмоток соединяются согласно схеме.
Изготовление ТГР.
Основные элементы обратной связи, введенной для стабилизации напряжения – стабилитроны 7 и оптрон 8. Выходное напряжение рассчитывается по формуле:
Uвых=2+Uстаб1+Uстаб2, где:
- Uвых – выходное напряжение в вольтах;
- Uстаб – напряжение стабилизации каждого стабилитрона.
Таким образом можно получить любое выходное напряжение. Количество стабилитронов может быть иным, лишь бы суммарное напряжение стабилизации цепочки было на 2 вольта желаемого выходного уровня. Трансформатор можно рассчитать в имеющейся программе исходя из имеющихся материалов и потребного напряжения.
Для работы схемы стабилизации нужен запас по напряжению. При расчете силового трансформатора этот момент надо учесть, установив отметку в чекбоксе.
Чекбокс с отметкой о необходимости стабилизации напряжения.
Большая часть деталей собрана на печатной плате. Если разрабатывать рисунок самостоятельно, надо иметь в виду, что печатные проводники должны быть как можно короче и шире. Не надо делать дорожки длинными и узкими. Мощные транзисторы устанавливаются на радиаторе.
Конструктив БП на SG3525.
Первое включение блока
Если БП собран на микросхеме, перед первым включением желательно проверить исправность обвязки. Для этого надо подать на микросхему напряжение питания от стороннего источника и осциллографом проверить наличие импульсов.
Подача напряжения питания от стороннего источника.
Если все нормально, можно подавать напряжение 220 вольт и приступать к наладке устройства. Первое включение в сеть (да и последующие после переделок или при наладке) надо делать через лампу накаливания на 220 вольт, включив ее в разрыв провода питания.
Если в схеме что-то не так, лампа вспыхнет, сигнализируя о неисправности. Если все в порядке, лампа гореть не будет или будет светиться в полнакала. На выходе надо нагрузить БП хотя бы одной автомобильной лампой на 12 вольт – без этого некоторые источники не запустятся.
Схема пробного включения БП.
Импульсный блок питания – не самое простое электронное устройство. Успех сборки и эксплуатации зависит от разных факторов, в том числе от конструктива устройства. На работоспособность влияют, например, тщательность изготовления намоточных деталей или топология разводки печатной платы. Рекомендуется сначала повторить уже опробованную конструкцию, и, по мере наработки опыта, творить что-то свое.
В завершении для наглядности рекомендуем к просмотру серию тематических видеороликов.
20.09.2019
721
5 мин на чтение
Приветствую, Самоделкины!
Из этой инструкции вы узнаете, как своими руками собрать импульсный блок питания, который можно использовать практически для любых задач.
Автором данной самоделки является Роман (YouTube канал «Open Frime TV»). Примерно полгода назад Роман уже собирал блок питания на SG3525. 
Но тогда автор только начинал изучать импульсную технику и само собой были допущены некоторые ошибки. Но не ошибается только тот, кто ничего не делает. Поэтому данный проект было решено начать с разбора полетов. Итак, первое и самое важное: в любом стабилизированном двухтактном блоке питания должен быть дроссель. Причем этот дроссель должен быть установлен сразу за диодами Шоттки. Без данного компонента схема работает в релейном режиме.
Следующее, чему стоит уделить внимание – это разводка печатной платы. В первом варианте дорожки тонкие и длинные.
В данном же проекте автор сделал все возможное, чтобы уменьшить длину дорожек и по возможности сделать их шире.
Теперь пару слов о характеристиках нового блока питания. Максимальная мощность, которую можно получить при активном охлаждении, составляет порядка 400-500Вт. Данный импульсный источник питания имеет стабилизацию выходного напряжения, а это значит, что пользователь может получить на выходе любое необходимое ему значение.
Само собой, у блока имеется защита от короткого замыкания. И еще одна особенность данного блока питания, это то, что его можно сделать не стабилизированным. Это необходимо если вы используете блок для усилителя, где ШИМ стабилизация вносит свои шумы в звук.
Итак, со всеми особенностями разобрались, предлагаю более детально изучить схему устройства.
За основу автор взял схему Старичка на tl494, где он в качестве усилителя ошибки применил tl431 и завел обратную связь прямо на третью ногу.
Роман сделал то же самое только на SG3525. Выбор пал именно на данную микросхему так как в ее арсенале больше функций, плюс довольно мощный выход, который не нуждается в усилении.
По защите. Тут не все идеально. По-хорошему нужно было ставить трансформатор тока, однако автор хотел максимально упростить блок питания и пришлось от него отказаться.
Транзисторы могут выдержать кратковременную перегрузку по току, а у нас контроль тока идет на каждом такте, так что на следующем уже перегрузки по току не будет, да и короткие замыкания все же случаются довольно редко.
Для большинства из вас данная схема может показаться довольно сложной. Поэтому давайте рассмотрим ее начиная с минимальной обвязки, а затем постепенно перейдем к следующим.
Итак, для старта микросхемы на нее необходимо, во-первых, подать напряжение питания выше 8В, а во-вторых нужны частотозадающие элементы (это конденсатор и 2 резистора).
Расчет частоты производим с помощью программы Старичка.
Наша схема готова к запуску. Подаем напряжение на макетку. Щуп осциллографа располагаем на 14-й вывод.
На осциллографе четко видны прямоугольные импульсы, а это значит, что все отлично – наша микросхема работает.
Если начать вращать потенциометр, то можно заметить, что ширина заполнения меняется.
Для наглядности давайте подключим мультиметр. 
Итак, при уменьшении напряжения импульсы становятся короче, а при увеличении напряжения шире. Именно таким образом мы должны организовать стабилизацию.
Ну до стабилизации напряжения мы еще дойдем, а сейчас займемся софтстартом. Для этого подключаем на 8-ой выход через диод конденсатор, заново включаем схему и наблюдаем следующую картину – импульсы плавно увеличиваются.
Диод в данном случае необходим из-за недоработки определенных производителей, так как в некоторых вариациях микросхемы конденсатор софтстарта мешает работе защиты. Поэтому при помощи диода мы отрезаем его от схемы. Разряд конденсатора происходит через резистор на землю.
Теперь пару слов про элементы, которые нуждаются в расчете. Во-первых, это частотозадающая часть. 
Далее – шунт цепи нижнего транзистора. Расчет необходимо производить таким образом, чтобы при номинальной нагрузке на нем падало 0,5В.
Для расчета пользуемся законом Ома.
Значение тока получим при расчете трансформатора, оно будет вот тут:
Также необходимо произвести расчет обратной связи. В данном случае она многофункциональная. Если выходное напряжение превышает 35В, то необходимо установить стабилитрон.
А если напряжение менее 35В, то ставим перемычку.
В данном случае автор использовал стабилитрон на 15В.
В этой же цепи необходимо рассчитать резистор ограничивающий ток оптопары до 10мА, формула перед вами:
Также необходимо рассчитать делитель напряжения для tl431. При номинальном напряжении в точки деления должно быть ровно 2,5В.
Принцип работы стабилизации следующий. В начальный момент времени, когда на делителе напряжения меньше 2,5В, tl431 заперта, следовательно, светодиод оптрона не горит и выходной транзистор закрыт, выходное напряжение растет.
Как только на делителе становится 2,5В, внутренний стабилитрон пробивается и через оптопару начинает течь ток и засвечивает диод, а тот в свою очередь приоткрывает транзистор.
Далее напряжение на 9-ой ноге начинает уменьшаться. А раз уменьшается напряжение, то уменьшается ШИМ заполнение. Вот таким вот образом и работает стабилизация. Также к стабилизации можно отнести вот этот нагрузочный резистор:
Данный компонент создает некую нагрузку для стабильной работы блока питания в режиме холостого хода.
Более подробно все необходимые расчеты, а также этапы сборки импульсного источника питания представлены в оригинальном видеоролике автора:
Разводке печатной плате было уделено особое внимание. Автор затратил на это достаточно много времени, но в результате получилось все более-менее правильно.
Под всеми греющиеся деталями предусмотрены специальные отверстия для охлаждения. Место под радиатор такое, что сюда отлично подходит радиатор от компьютерного блока питания.
Сама плата односторонняя, но выводя гербер файл, было решено добавить верхний слой, чисто для красоты.
Приступаем к запаиванию компонентов платы, это не займет много времени.
А вот далее нам предстоит самое трудное – намотка силового трансформатора. Но сперва его необходимо рассчитать. Все расчеты производим в программе все того же Старичка. Вводим все необходимые данные, а также указываем, что хотим получить на выходе, а именно напряжение и мощность, в этом нет ничего сложного.
Приступаем непосредственно к намотке. Первичку делим на 2 части.
Все обмотки мотаем в одну сторону, начало и конец изображены на печатной плате, сложности в намотке возникнуть не должно.
Далее приступаем к расчету и намотке следующего трансформатора. Расчет выполняется в той же самой программе, только изменяем некоторые параметры, в частности тип преобразователя, в нашем случае будет мост, так как к трансформатору приложено полное напряжение.
При намотке этого трансформатора стараемся уместить обмотки в один слой.
Далее мотаем выходной дроссель. Его необходимо также рассчитать и намотать на кольце из порошкового железа.
В намотке дросселя нет ничего сложного, тут главное распределить обмотку равномерно по всему кольцу.
И осталось изготовить входной дроссель.
На этом сборка полностью завершена, можно приступать к тестам.
Стабилизация выходного напряжения отрабатывает как положено. Защита от КЗ тоже в полном порядке, блок продолжает работать в штатном режиме.
На этом все. Благодарю за внимание. До новых встреч!
administrator
Только те, кто предпринимают абсурдные попытки, смогут достичь невозможного. — Альберт Эйнштейн