Главная » Питание
Призовой фонд
на октябрь 2021 г.
1. Рюкзак Mean Well
Компэл
2. Инвертор авто Mean Well 150 Ватт
Компэл
3. Термос MeanWell
Компэл
4. 100 руб.
От пользователей

Похожие статьи:


Высококачественный промышленный ИБП на 12В 2.4А

В одной из прошлых статей был описан быстрый ремонт импульсного блока питания, где в комментариях читатели интересовались схемой и предназначением повреждённых радиокомпонентов. Вашему вниманию представляется подобный, но более мощный блок питания, где по сравнению с отремонтированным так же добавлено некоторое количество деталей и имеются небольшие отличия, приводящие к более высокому качеству и большей надёжности всего устройства в целом. В статье представлены принципиальная схема и внутреннее устройство блока питания.

Вся электронная начинка находится в прямоугольном компактном корпусе чёрного цвета, на верхней крышке которого имеется круглое отверстие для светодиода индикации нормального рабочего режима - да, это не просто индикатор наличия выходного напряжения, он светится только при определённом его уровне, и это станет понятно далее, при ознакомлении с принципиальной схемой устройства. Входное переменное напряжение сети 200 - 240 Вольт, на плату преобразователя поступает через вилку европейского типа на пластиковом корпусе, а постоянное выходное напряжение питания, значением 12 Вольт, выводится гибким двухжильным проводом с разборным штекером типа DC1.7mm на конце.

Адаптер питания изготовлен в Китае и позволяет питать нагрузку и различные устройства, требующие постоянного стабилизированного напряжения значением 12 Вольт при потребляемом токе не более 2,4 Ампер. Он имеет уровень эффективности "V", и защиту от перенапряжения и перегрузки по току, включая короткое замыкание на выходе:

Внешний вид сетевого адаптера

Выходной разборный штекер типа DC1.7mm Маркировка блока питания

Внешний вид и маркировка сетевого адаптера питания

 

Испытание блока питания под нагрузкой

Для проверки этих значений и оценки реального качества блока питания, выходной штекер временно был разобран и отпаян. К средней части этого штекера подводится положительный полюс напряжения, на самом кабеле обозначенный закрашенной продольной линией, а к внешней оболочке штекера - отрицательный. Пластиковый корпус штекера откручивается и предоставляет доступ к его контактам, от которых можно свободно отпаять проводники.

В качестве нагрузки для испытания была использована галогеновая лампа накаливания с потребляемой мощностью 20 Ватт. Освобождённый выходной кабель адаптера, и гнездо-панелька от лампы накаливания, были подключены к многофункциональному измерительному прибору, для одновременного контроля выходного напряжения и тока нагрузки блока питания, а следовательно и потребляемой мощности в нагрузке:

Выходной штекер типа DC1.7mm в разобранном виде Галогеновая лампа накаливания с потребляемой мощностью 20 Ватт

Многофункциональный измеритель параметров заряда/разряда аккумуляторов

Подключение галогеновой лампы и измерительного прибора к блоку питания

 

Без нагрузки на выходе блока питания напряжение немного превысило значение в 12 Вольт, а при потребляемом нагрузкой токе до 1,7 Ампер выходное напряжение снизилось на 0,42% от значения 12 Вольт. При этом потребляемая от адаптера мощность составила почти 20 Ватт, а нагрев корпуса в течении 30 минут не превысил 35 °C при комнатной температуре окружающей среды. Это довольно хорошие показатели, и имеется уверенность, что блок питания свободно выдержит и заявленный максимальный ток нагрузки в 2,4 Ампер. К сожалению под рукой не оказалось прибора для замера уровня пульсаций, но посторонних писков и свистов внутри устройства не наблюдалось:

Выходное напряжение блока питания на холостом ходу Выходное напряжение блока питания при токе нагрузки 1,7 А

Измерение выходных параметров сетевого адаптера питания

 

Как устроен промышленный сетевой адаптер

Корпус устройства состоит из двух половинок, неразборным образом сваренных друг с другом. Для вскрытия пришлось сделать надрез ножовкой по периметру места соединения. После этого верхняя крышка легко снимается, и открывается доступ к внутренностям блока питания. Плата адаптера вместе с оболочной при этом остаётся в нижней части корпуса, и так же легко вытаскивается из неё. От сетевой вилки питания, к плате идут два провода, которые для удобства дальнейшего исследования устройства, так же были отпаяны от неё. Корпус был разрезан тонким полотном ножовки, и прорезь получилась довольно узкая, так что его в дальнейшем можно будет склеить и собрать обратно:

Снятие верхней крышки корпуса адаптера Вытаскивание платы адаптера из нижней части корпуса

Освобождённый от внутренностей корпус сетевого адаптера

Разборка корпуса и извлечение платы сетевого адаптера

 

Всю верхнюю часть извлечённой начинки занимает листовой радиатор из тонкого алюминия, физически связанный с теплоотводом установленной в углу выпрямительной диодной сборки. Под этим радиатором имеется жёсткий каркас из изоляционного материала, который обволакивает всю плату блока питания целиком. сверху и снизу. На листовом радиаторе имеется отверстие под индикаторный светодиод, а на изоляционном каркасе - прорезь для него и для теплоотвода сборки.

Сначала снимается алюминиевый радиатор, который удерживается за счёт небольшой прижимной силы на элементы под ним, и придавливанием крышкой корпуса сверху, а далее плата освобождается от изоляционного каркаса, раскручиванием его на некоторый радиус, достаточный для извлечения электронной части:

Дополните4льный радиатор блока питания Изоляционный каркас вокруг платы

Дополнительный радиатор и изоляционный каркас блока питания

 

Плата блока питания выполнена очень компактно, с плотной компоновкой радиоэлементов на ней. Она имеет одностороннее омеднение, но кроме обычных выводных компонентов, со стороны токопроводящих участков расположены и компоненты поверхностного монтажа. Все установленные радиоэлементы являются высокого качества, и имеют своё позиционное обозначение на плате, монтаж которой так же выполнен довольно качественно и надёжно, места пайки чистые и не имеют остатков флюса, а крупные детали залиты чем-то наподобие силикона, исключающего их отрывание при падении или сильной тряске устройства.

Все силовые участки платы имеют большую ширину, и дополнительно усилены припоем, а между так называемой "горячей" и "холодной" частями имеется достаточное расстояние для предотвращения воздушного пробоя и проникновения высокого напряжения на низковольтную часть платы. Дополнительно во входной части сделан искровой разрядник, выполненный печатным способом прямо на плате устройства, и защищающий входные цепи от перенапряжения. Силовые элементы, в виде транзисторного ключа и выпрямительной сборки, установлены на отдельные теплоотводы из толстого алюминия:

Вид печатной платы со стороны выводных радиокомпонентов Вид печатной платы со стороны выводных радиокомпонентов

Вид печатной платы со стороны радиоэлементов поверхностного монтажа Вид печатной платы со стороны радиоэлементов поверхностного монтажа

Вид печатной платы блока питания на 12В 2,4А сверху и снизу

Принципиальная схема устройства

После разборки корпуса адаптера, было детально изучено его устройство и схемотехника. В устройстве имеются входной и выходной фильтры питания, а основой всего является импульсный преобразователь напряжения обратноходового типа, выполненный с применением широко распространённого ШИМ-контроллера CR6853, у которого существует очень много прямых аналогов.

В данном случае микросхема контроллера выполнена в миниатюрном корпусе SOT-23-6L, и имеет соответственно шесть выводов. Для её работы необходима минимальная обвязка, и преобразователи на её основе получаются относительно малых габаритов. Несмотря на маленький корпус и небольшое число выводов, контроллер состоит из большого числа элементов, и имеет в своём составе всё необходимое для построения однотактных преобразователей в широком спектре заданных технических характеристик:

Расположение контактов микросхемы CR6853Типовая схема включения ШИМ-контроллера CR6853

Назначение и описание выводов микросхемы CR6853

Упрощенная архитектура внутренней схемы CR6853

Типовая схема включения, внутренняя блок-схема, назначение и описание выводов ШИМ-контроллера CR6853

 

Для облегчения представления и лучшего понимания, принципиальная схема была разбита на три условных логических блока, которые в принципе могут быть использованы по отдельности, или в случае необходимости заменены на аналогичные по функциональности. Все позиционные номера и номиналы радиоэлементов соответствуют их реальной маркировке и обозначениям на печатной плате. Номиналы конденсаторов поверхностного монтажа взяты из технической документации на ШИМ - контроллер.

Входной узел состоит из:

  • сетевого фильтра на синфазных трансформаторах L1 и L2, конденсаторах C13 и C14, причём последний X2-типа, термисторе TH1, и двух последовательно соединённых резисторax R1 и R2;
  • выпрямителя переменного напряжения в пульсирующее на диодном мосту BD1, и фильтра постоянного напряжения на конденсаторах C1 и C2.

Кроме указанных элементов, в данном блоке так же присутствуют плавкий предохранитель и, выполненные прямо на плате, искровые разрядники печатного типа, упомянутые ранее:

Блок фильтров и выпрямитель

 

Второй, главный блок, является однотактным импульсным преобразователем напряжения обратноходового типа, сердцем которого служит рассмотренная микросхема ШИМ - контроллера CR6853. Импульсы с её выхода поступают на силовой транзистор Q1 типа HFP5N80 с изолированным затвором, нагрузкой которого является первичная обмотка импульсного трансформатора Tr1, зашунтированная RCD - снаббером на элементах D5, C3, R8, R12 и R14.

Ко вторичной обмотке трансформатора подключён однополупериодный выпрямитель на диодной сборке D7 двух диодов с барьером Шоттки типа F06C10C, а так же конденсатор Y-типа, компенсирующий паразитную межобмоточную ёмкость трансформатора. В цепи истока силового ключа установлены низкоомные резисторы, сигнал с которых подаётся на вывод "SEN" микросхемы контроллера, через который осуществляется отрицательная обратная связь по току, сигнал ошибки же для стабилизации выходного напряжения передаётся через оптрон U2 на вывод "FB" контроллера.

Сам контроллер основное питание получает с обмотки III трансформатора, а начальное напряжение для запуска формируется из высоковольтного, через последовательно соединённые резисторы R3, R4 и R20 высокого сопротивления. Диод D8 предотвращает утечку этого напряжения через электролитический конденсатор C6:

Импульсный преобразователь напряжения

 

Третий узел представляет собой фильтр на конденсаторах C8 - C9 и синфазном трансформаторе L3, и цепь отрицательной обратной связи по напряжению, основой которой служит программируемый стабилизатор U3 типа TL431. Выходное стабилизированное напряжение адаптера в данном случае зависит от соотношения верхнего и нижнего плеча резистивного делителя на резисторах R15 - R16, и более точно подбирается дополнительным резистором нижнего плеча R25, включённым параллельно резистору R16.

Кроме всего этого, здесь присутствует цепь индикации нормального состояния выходного питающего напряжения, выполненная на светодиоде зелёного цвета свечения, последовательно с которым, кроме токоограничивающего резистора, включён ещё и стабилитрон, обеспечивающий начало свечения светодиода только при достижении некоторого уровня выходного напряжения, параллельно которому так же включён стабилитрон ZD1, по всей видимости защищающий питаемое устройство от нештатного превышения уровня напряжения некоторого определённого значения:

Выходной фильтр и цепь стабилизации напряжения

 

Как уже говорилось, описанные узлы вполне могут быть заменены на аналогичные по функциональности, или переделаны с учётом необходимых требований к конечному устройству. Их можно как доработать, так и упростить, с сохранением технических характеристик в некоторых пределах. В конце статьи прикреплён файл в формате ".PDF" со всеми узлами устройства вместе.

Данный адаптер был разобран и изучен для понимания работы серийных промышленных блоков питания, показывающих хорошее качество и высокую надёжность. Если будут интересные идеи, предлагайте свои варианты переделки или доработки, так же будут интересны и мелкие замечания по замене или добавлению отдельных радиокомпонентов.

Пишите Ваши замечания и оставляйте отзывы, всем спасибо за внимание и поддержку, особенно тем, кто следит за циклом с самой первой статьи про "Импульсный адаптер для мобильного телефона 220-5 Вольт на одном транзисторе", где уже было запланировано показать сложное устройство, но хотелось начать с самого простого - на каждую конструкцию всегда найдётся свой конструктор, всё зависит от конкретных требований и имеющихся возможностей.

Далее планируется показать дорогостоящую конструкцию профессионального блока питания для промышленных устройств, работающих 24/7, так что кому интересно подписывайтесь на статью и следите за новыми публикациями всегда оставаясь на связи.

 

Статьи по теме:

Список радиоэлементов

Обозначение Тип Номинал Количество ПримечаниеМагазинМой блокнот
Конденсаторы
CY1 Конденсатор2.2n 1kV1 Y - типаПоиск в магазине ОтронВ блокнот
C1 Электролитический конденсатор68µ 400V1 ВысоковольтныйПоиск в магазине ОтронВ блокнот
C2, C13 Конденсатор0,01 1kV2 ВысоковольтныеПоиск в магазине ОтронВ блокнот
C3 Конденсатор3300p1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
C4, C10 Конденсатор1000p2 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
C5, C11 Конденсатор0.1µ2 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
C6 Электролитический конденсатор22µ 50V1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
C8, C9 Электролитический конденсатор1000µ 16V2 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
C12 Конденсатор10µ1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
C14 Конденсатор0.22 275V~1 Типа X2Поиск в магазине ОтронВ блокнот
 
Резисторы
TH1 Резистор
2.55 Ом
1 ТермисторПоиск в магазине ОтронВ блокнот
R1, R2 Резистор
1.5 MОм
2 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R3, R4, R20 Резистор
560 кОм
3 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R5 Резистор
300 Ом
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R6 Резистор
680 Ом
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R7 Резистор
100 Ом
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R8, R12 Резистор
510 кОм
2 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R9, R10 Резистор
1.2 Ом
2 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R11 Резистор
3.3 кОм
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R13 Резистор
330 Ом
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R14 Резистор
470 Ом
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R15 Резистор
3.92 кОм
1 ± 1%Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R16, R24 Резистор
820 Ом
2 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R17 Резистор
1 кОм
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R19 Резистор
10 кОм
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R22 Резистор
100 кОм
1 ± 1%Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R23 Резистор01 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R25 Резистор
75 кОм
1 ± 1%Поиск в магазине ОтронВ блокнот
 
Полупроводники
LED1 СветодиодL-132XGD1 ЗелёныйПоиск в магазине ОтронВ блокнот
BD1 Диодный мост
MB10S
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
ZD1 Стабилитрон
1N4743A
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
ZD2 Стабилитрон
1N4733A
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
D5 Выпрямительный диод
FR107
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
D6 Выпрямительный диод
FR102
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
D7 Диодная сборкаF06C10C1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
D8 Диод Шоттки
1N5818
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
D9 ДиодT41 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
 
Q1 ТранзисторHFP5N801 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
 
U1 ШИМ контроллерCR68531 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
U2 Оптопара
FOD817C
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
U3 ИС источника опорного напряжения
TL431
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
 
Моточные изделия
L1 Трансформатор2 X 101 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
L2 ТрансформаторFL30W1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
L3 Трансформатор2 X 41 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
 
Tr1 ТрансформаторEC28/341 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
 
Прочее
XP1 Сетевая вилка~ 200 - 240V1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
XP2 Выходной разъёмDC1.7mm1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
 
F1 ПредохранительT3.15A 250V1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
 
HS1 Искровой разрядник1600 V1 Открытого типаПоиск в магазине ОтронВ блокнот
Добавить все

Скачать список элементов (PDF)

Прикрепленные файлы:

Теги:

Опубликована: 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 (3) | Я собрал (0) | Подписаться

0
Публикатор #
На форуме автоматически создана тема для обсуждения статьи.
Ответить
0
Omen #
На входе один высоковольтный конденсатор, который выйдя из строя утаскивает за собой всю высоковольтную часть. На входе отсутствует варистор, защищающий от повышенного напряжения. Выпрямительные диоды на выходе, вместо ключа на полевике с контроллером. Самодельный штекер на выходе за 20 руб. с плохими контактами из стали. К сожалению, это не "высококачественный" БП, а заурядное Китайское поделие широкого потребления.
Ответить
0

[Автор]
andro #
Спасибо за оценку, искренне Вам благодарен, конструктивная критика помогает становиться лучше.
Ответить
Добавить комментарий
Имя:
E-mail:
не публикуется
Текст:
Защита от спама:
В чем измеряется напряжение?
Файлы:
 
Для выбора нескольких файлов использйте CTRL

Конструктор регулируемого преобразователя напряжения LM317
Конструктор регулируемого преобразователя напряжения LM317
Осциллограф DSO138 UNI-T UT-61A
вверх