Главная » Питание
Призовой фонд
на март 2017 г.
1. UNI-T UT-39C
Паяльник
2. Тестер компонентов LCR-T4
Паяльник
3. 100 руб.
От пользователей

Похожие статьи:


Импульсный блок питания 250 Ватт

Экспериментируя с блоком питания от ПК, я решил улучшить его. Отличия от оригинальной схемы:   

  1. Использование FET транзисторов вместо биполярных.
  2. Синхронный выпрямитель на вторичной обмотке вместо силовых диодов.
  3. Удалено переключение каскадов (текущий пропорциональный контроль)
  4. Индикатор перегрузки по току и напряжению.

С магнитными компонентами (выходной трансформатор, дроссели ...) из БП от ПК, он обеспечивает выходную мощность 250 Вт с КПД до 90%. Блок питания может работать с 20% перегрузкой в течении короткого времени.

Магнитные компоненты из БП ПК

Магнитные компоненты в БП от ПК не сильно отличаются. Как правило, они работают на частоте 25 ... 40кГц и имеют мощность 200...240Вт. Для нового блока питания я предпочел трансформаторы большего размера, поскольку они имеют больше места для увеличения обмоток при необходимости.

Трансформатор из БП

Выпрямитель и фильтр

Эта часть схемы достаточно проста. К дросселю Dr1(сетевой фильтр) подключен NTC резистор для ограничения пускового тока. Его сопротивление составляет 5 Ом когда он холодный, и когда он нагревается, его сопротивление составляет менее одного ома. Выпрямитель имеет запас по току и охлаждения не требует. Значение конденсаторов С3 и С4 определяется допустимым Ubr пульсаций напряжения, и напряжение полупериода выпрямителя. Для Ubr = 25В и нулевого полупериода, два конденсатора 470мкФ достаточно. Это применимо к максимальной нагрузке при сетевом напряжения Umin = 230В - 15%

Фильтр, выпрямитель и переключатели питания

Силовые транзисторные ключи

Полевые транзисторы были использованы из-за их быстрого открытия и закрытия. В случае если достаточно времени переключения около 100нс, то небольшого управляющего трансформатора и двух резисторов достаточно для приведения в действие полевых транзисторов. К сожалению, нельзя избежать перемотки вторичной обмотки трансформатора, которая необходима для обеспечения надлежащего напряжения на затворе. С каждой из 2 обмоток трансформатора TR4 необходимо убрать 8 витков. Вместо этого на них надо намотать по 16 витков. Соотношение напряжений на обмотках должно быть 16, 26 и 20V. Управляющий сигнал с IC1 достаточен для работы полевых транзисторов. Частота трансформатора поднята с 33кГц до 50 кГц, что позволяет получать от трансформатора больше энергии. Однако трансформаторы имеют свой предел по частоте. Эксперименты показали, трансформатор может справиться с увеличением частоты в 1,5 раза без перегрева.

Схема управления

После понижения 230В переменного тока трансформатором Tr1 напряжение с него поступает на ШИМ-контроллер SG3525. Контроллер сравнивает 13.8В выходного напряжения (фактическое значение) с опорным напряжением 5.1В (заданное значение), а также формирует из него  импульсы различной длины. Они подаются на два выхода трансформатора TR4. Длительность импульса обратно пропорциональна разнице между заданным и фактическим напряжением. Повышение нагрузки на выходе 13.8V увеличивает ширину импульсов. Частота переключения питания составляет 50 кГц. Транзисторы могут использоваться на более высоких частотах, но для магнитных компонентов это уже предел. Частота генератора определяется компонентами на выводах 5 и 6. R14 определяет время простоя, что необходимо, чтобы избежать одновременного открытия двух транзисторов. С 1 дает задержку 20мкс. C13 обеспечивает плавный пуск (софт-старт). Трансформатор Tr4 взят с запасом. Для работы хватит 26 витков первичной обмотки и 16 витков вторичной.

Схема ШИМ-управления и контроля

Защита

В БП используется две схемы защиты. Tr2 является датчиком тока и дает напряжение на R16. Если напряжение на 10 выводе не превышает предельного значения установленного P1, микросхема отключается сразу и перезапуск после непродолжительной паузы. Причина этого, как правило, избыточный ток на вторичной обмотке трансформатора, короткое замыкание или перегрузка на выходе. SG3525 выключается при Vo > 15 В. Примечание: Обе схемы защиты являются неэффективными, если P1 настроен неверно.

Выпрямитель

Диодный выпрямитель теряет до 17 Вт при выходном токе 18А. Даже с применение диодов Шоттки, потери будут около 12 Вт, а это очень и очень много. Выходом из этого положения является полу синхронный выпрямитель. Полевые транзисторы с низким Rон имеют падение напряжения 0,3В при токе 18А. Хорошие диоды Шоттки имеют падение около 0,6 В. Однако, в некоторой литературе это считают не лучшим решением, потому что ток дросселя DR2 будет течь в обратном направлении через полевые транзисторы. Также могут быть высокие потери при переключении, а это убирает полученные преимущества. Следующая схема лишена этого недостатка. Диод D3 имеет существенно меньшее прямое напряжение мкФ, чем полевой транзистор, и поэтому после него стоит дроссель DR2. В качестве теста, D3 был удален. Полевые транзисторы при этом достаточно сильно грелись. При нагрузке 57% потери составляют около 8,2Вт. Потери ниже 8,2 Вт могут быть достигнуты путем замены диода D3 на транзисторе. Так как управление этим транзистором сложнее, чем VT3 и VT4, я отказался от этого.

Синхронный выпрямитель

Сборка

Блок питания собран на ПП 82 х 122мм. Схема управления и защиты монтируется на небольшой отдельной плате.

Печатная плата и сборочный чертеж

Для сборки схемы контроля и защиты используется макетная плата 40х45мм.

Сборочный чертеж

Фото БП

Трансформаторы

На рисунке показаны характеристики трансформаторов из БП ПК. Если вы не уверены в соответствии ваших трансформаторов этим требованиям, не используйте их.

Трансформаторы

Радиаторы

Радиаторы сделаны из алюминиевой пластины толщиной 1 мм. Транзисторы должны быть прикреплены на радиатор через слюду во избежание КЗ.

Чертеж радиаторов

Список деталей

Резисторы, конденсаторы и полупроводники

Parts No. Value
R1, 2 120 кОм, 0,5 Вт
R3 100 Ом , 2 Вт
R4, 5, 9 1 кОм
R6 10 Ом, 2 Вт
R7, 10 10 кОм
R8 1,5 кОм + 150 Ом
R11 5,6 кОм
R12, 13, 14 47 Ом
R15, 16 150 Ом
P1 10 кОм потенциометр, 10 оборотов
NTC Термистор, 5 Ом при 25 °C
C1, 2 0,1 мкФ 250 Впер
C3, 4 470 мкФ 200 В, 22 x 36 мм
C5, 15 2,2 нФ
C6 1 мкФ, 250 Впер
C9, 10 2200 мкФ, 35В low ESR, 16 x 34 мм
C7 100 мкФ, 35 В
C8, C20 10 нФ
C11,12 0,22 мкФ
C13 10 мкФ, 25 В
C14 2,2 нФ Styroflex
C16 2,2 мкФ
C17, 18, 19 0,047 мкФ
D1, 2 PXPR1507 и т.п. быстрый 200 В / 1A диод
D3 MBR3045, 30 A / 45 В диоды Шоттки
D4, 5, 6 BAT 46
D7 Стабилитрон, 13 В / 0,5 Вт
D8 1N4148
VT1, 2 IRF730
VT3, 4 IRFZ44N
IC1 SG3525A
Gl1 Диодный мост, dual in-line B40C800 DIP
Gl2 Диодный мост 400 В / 4 A

Трансформаторы, дроссели и др.

Parts No. Value
Tr1 0,5 W print транформатор EE20/10, 15 Vac при 34 mA,
24 x 32 мм
Tr2 16 x 15 x 5 мм (W,H,D)
1 виток перв. обмотка
2x 100 витков вторичная обмотка
Tr3 40 x 35 x 12 мм (W,H,D) например Tokin 25812 or. 25801
2x 20 витков перв. обмотка. (L  = 7 mH между a <=> c)
2x (3 + 4) витков втор. обмотка. (L = 200 uH между d <=> f or d* <=> f*)
2x 4 витков дополн. обмотка для управления VT3/4
Tr4 22 x 19 x 6 мм (W,H,D)
2x 26 витков перв. обмотка
2x 16 витков втор. обмотка
Dr1 2A дроссель
Dr2 20 uH, T26-106 (yel. / white), 16 витков. 2x 1 мм, жилы параллельно
Magnetics Kool 259-77934-A7, 20 витков. 2x1 mm жилы параллельно
Доп. фильтр 230 V / 2 A
Si 3,15 AT медленно перегорающий предохранитель
PS Два двухполюсных выключателя
Разное ПП, радиаторы, изоляторы и т.п.

Серым выделены детали, которые были извлечены из БП компьютера

Тестирование

Тестирование БП проходит в несколько этапов. Это сделано в целях безопасности и сохранности компонентов.

Предупреждение: Проверяйте температуру компонентов только при выключенном напряжении питания.

Этап 1: Первым тестируется PWM-IC и защита. Для запуска PWM-IC, подключите 24В к Gnd и + C7 (Vx). После включения, микросхема формирует управляющие импульсы на контактах 11 и 14. Сигнал на затворе-истоке VT1 и VT2 при измерении осциллографом должен соответствовать рисунку 9. Кроме того, сигналы у VT1 и VT2 должны быть противоположны по фазе.

VT2 (VT1) сигнал на затворе-истоке

Этап 2: Теперь подключите три автомобильные лампы (12 В/21 Вт) на 13,8V выход. Питание регулировки и защиты по прежнему подключено. Сигнал в контрольных точках X и Y должен соответствовать осциллограммам приведённым ниже.

Контрольные точки X и Y

Этап 3: Если все в порядке до сих пор, можно приступить к подключению БП к 230В переменного тока. Источник 24В и измерительные приборы должны быть удалены. Лампы ещё необходимы в качестве нагрузки. Если после подключения 230В лампы загораются ярко, выходное напряжение 13,8 В, то всё в порядке. Если ошибка проскочила на первых этапах, то прощайтесь с транзисторами.

Этап 4: Для следующего теста нужна более мощная нагрузка. В таблице ниже приведены результаты при разных сопротивлениях нагрузки.

Rl [Ом] Автом. лампа Io [A] Po [Вт]
- / - 1x 12 В / 21 Вт 1,9 26
- / - 2x 12 В / 21 Вт 3,8 52
- / - 3x 12 В / 21 Вт 5,7 78
1,8 + 0,1 - / - 7,26 100
1,2 + 0,1 - / - 10,6 146
1,2 + 0,1 2x 12В / 21 Вт 10,6 + 3,8 198
1,2 + 0,1 3x 12В / 21 Вт 10,6 + 5,7 224
0,6 + 0,1 - / - 19,7 270

Дополнительные меры по снижению помех

Во время модификации БП от ПК оказалось, что стандартной фильтрации не хватает для радиолюбительских целей. Дополнительные фильтры установлены на выходе БП.

Внешние компоненты для уменьшения помех

Список радиоэлементов

Обозначение Тип Номинал Количество ПримечаниеМагазинМой блокнот
IC1 МикросхемаSG3525A1 Поиск в FivelВ блокнот
VT1, VT2 MOSFET-транзистор
IRF730
2 Поиск в FivelВ блокнот
VT3, VT4 MOSFET-транзистор
AUIRFZ44N
2 Поиск в FivelВ блокнот
D1, D2 ДиодPXPR15072 Поиск в FivelВ блокнот
D3 Диод Шоттки
MBR3045CT
1 Поиск в FivelВ блокнот
D4, D5, D6 Выпрямительный диод
BAT46
3 Поиск в FivelВ блокнот
D7 Стабилитрон13 В 0.5 Вт1 Поиск в FivelВ блокнот
D8 Выпрямительный диод
1N4148
1 Поиск в FivelВ блокнот
Gl1 Выпрямительный диод
B40C800DM
1 Диодный мостПоиск в FivelВ блокнот
Gl2 Диодный мост400 В 4 А1 Поиск в FivelВ блокнот
С1, С2 Конденсатор0.1 мкФ 250 В2 Поиск в FivelВ блокнот
С3, С4 Электролитический конденсатор470 мкФ 200 В2 Поиск в FivelВ блокнот
С5, С14, С15 Конденсатор2200 пФ3 Поиск в FivelВ блокнот
С6 Конденсатор1 мкФ 250 В1 Поиск в FivelВ блокнот
С7 Трансформатор100 мкФ 35 В1 Поиск в FivelВ блокнот
С8, С20 Конденсатор0.01 мкФ2 Поиск в FivelВ блокнот
С9, С10 Электролитический конденсатор2200 мкФ 35 В2 Поиск в FivelВ блокнот
С11, С12 Конденсатор0.22 мкФ2 Поиск в FivelВ блокнот
С13 Электролитический конденсатор10 мкФ 25 В1 Поиск в FivelВ блокнот
С16 Конденсатор2.2 мкФ1 Поиск в FivelВ блокнот
С17-С19 Конденсатор0.047 мкФ3 Поиск в FivelВ блокнот
R1, R2 Резистор
120 кОм
2 0.5 ВтПоиск в FivelВ блокнот
R3 Резистор
100 Ом
1 2 ВтПоиск в FivelВ блокнот
R4, R5, R9 Резистор
1 кОм
3 Поиск в FivelВ блокнот
R6 Резистор
10 Ом
1 2 ВтПоиск в FivelВ блокнот
R7, R10 Резистор
10 кОм
2 Поиск в FivelВ блокнот
R8 Резистор
1.5 кОм + 150 Ом
1 Поиск в FivelВ блокнот
R11 Резистор
5.6 кОм
1 Поиск в FivelВ блокнот
R12-R14 Резистор
47 Ом
3 Поиск в FivelВ блокнот
R15, R16 Резистор
150 Ом
2 Поиск в FivelВ блокнот
Р1 Переменный резистор10 кОм1 10 оборотовПоиск в FivelВ блокнот
NTC Термистор5 Ом1 При 25*CПоиск в FivelВ блокнот
Tr1 ТрансформаторВых. 15 В1 Поиск в FivelВ блокнот
Tr2-Tr4 Трансформатор3 Поиск в FivelВ блокнот
Dr1 Фильтр питания2 А1 Поиск в FivelВ блокнот
Dr2 Дроссель20 мкГн1 Поиск в FivelВ блокнот
Si Медленно перегорающий предохранитель3.15 А1 Поиск в FivelВ блокнот
Ps Сдвоенный выключатель1 Поиск в FivelВ блокнот
Добавить все

Скачать список элементов (PDF)

Оригинал статьи

Теги:

none Опубликована: 2012 г. 0 0
Я собрал 0 0
x

Оценить статью

  • Техническая грамотность
  • Актуальность материала
  • Изложение материала
  • Полезность устройства
  • Повторяемость устройства
  • Орфография
0

Средний балл статьи: 0 Проголосовало: 0 чел.

Комментарии (0) | Я собрал (0) | Подписаться

Статью еще никто не комментировал. Вы можете стать первым.
Добавить комментарий
Имя:
E-mail:
не публикуется
Текст:
Защита от спама:
В чем измеряется электрическая мощность?
Файлы:
 
Для выбора нескольких файлов использйте CTRL

iMAX B6 - зарядное для Lion, LiPo, LiFe, Pb, NiCd и NiMH аккумуляторов
iMAX B6 - зарядное для Lion, LiPo, LiFe, Pb, NiCd и NiMH аккумуляторов
Конструктор - темброблок на LM1036 Паяльная станция Hakko 936
вверх