Радиолюбителям
Книги и учебники → Книги по электронике и электротехнике
Купить бумажную книгуКупить электронную книгуНайти похожие материалы на других сайтахКак открыть файлКак скачатьПравообладателям (Abuse, DMСA)Название: Радиолюбителям – полезные схемы – книга 1.
Автор: Шелестов И.П.
1998. Для любителей-конструкторов электронной техники, занимающихся самостоятельным техническим творчеством, приведены практические схемы с подробным описанием различных радиотехнических устройств, предназначенных для бытового использования. Все устройства собраны на современной отечественной элементной базе и доступны для изготовления даже тем, кто не обладает глубокими знаниями в радиоэлектронике. Для удобства сборки описанных схем, в конце брошюры размещены справочные данные по применяемым деталям. Современный мир насыщен электронными устройствами, которые облегчают нашу жизнь. В данном разделе приведены простые и надежные схемы, которые помогут вам повысить удобства при пользовании различными домашними устройствами и приборами. По мнению автора этих работ, наилучшим радиотехническим устройством является то, которое можно не замечать, а оно при этом само будет выполнять все необходимые функции. К этой цели мы и постараемся приблизиться, раньше чем промышленность соберется удовлетворить наши потребности. Да и обойдется это намного дешевле.Некоторые приводимые схемы являются полезным дополнением к уже имеющейся радиоаппаратуре, другие же функционально независимы и легко размещаются в любом подходящем по размеру корпусе.К числу автоматических устройств относятся и некоторые схемы, приведенные в других разделах, но размещены они там по близости тематики для удобства поиска.
Содержание
Домашняя автоматика Автоматический НЧ – видеовход телевизораДистанционное переключение телевизионных программ Свет выключается автоматически Плавное включение усилителя мощностиАвтоматическое отключение усилителя от сети Автоматический селектор входных сигналов усилителя Электрический термометр Простой термостабилизатор Термостабилиэатор для температуры 150..1000 СЭлектрическая зажигалка для газаАвтоматическое управление водяным насосомТаймер для заваривания чая Таймер с 24 часовым цикломАвтоматическая защита сетевой радиоаппаратурыКодовый включатель
Приставки к телефону
Индикатор занятой телефонной линии Индикатор прослушивания разговора на параллельном ТАСвет вместо звонкавторой звонок для телефонаМикропередатчик УКВ к телефону Автоматическая запись телефонного разговораАдаптация импортных телефонных аппаратов
Охранные устройства н средства безопасности
Охрана квартиры с оповещением по телефонной линииПростые охранные устройства для квартиры и дачиУниверсальное охранное устройство Охранная сигнализация для фермераЭлектрический “ежик” Карманная сиренаДатчик дыма для сигнализации о пожаре Датчики для охранной сигнализации Емкостной датчик Генератор шумаРадиочастотный искатель подслушивающих устройств
В помощь автолюбителям
Пусковое устройствоВосстановление и зарядка аккумулятораАвтоматическое зарядное устройствоСтрелочный вольтметр с растянутой шкалой 10..15 В Многоуровневый индикатор напряженияСигнализатор уровня воды в радиаторе Звуковой индикатор “антисон”Питание радиоаппаратуры от бортовой сети автомобиляИзготовление электролита
Источники питания и зарядные устройства
Питание низковольтной радиоаппаратуры от сетиУниверсальный блок питания Два напряжения от одного источника Импульсный преобразователь сетевого напряженияЗарядное устройство — это очень просто Блок питания с автоматическимзарядным устройством на компаратореСигнализаторы разряда элементов питания Обзор схем восстановления заряда у батареек
Схемы разных устройств
Источник: https://nashol.com/2011090759509/radiolubitelyam-poleznie-shemi-kniga-1-shelestov-i-p.html
Об источниках питания для маломощных устройств
В практике встречается большое количество маломощных (с потребляемой мощностью менее 3 Вт) устройств, которые необходимо питать от электрической сети. Есть несколько способов решения такой задачи, которые рассматриваются в этой статье.
Наиболее простым вариантом является использование сетевых адаптеров, которые сейчас расплодились в громадных количествах. В частности, у меня их целая коробка – от старых мобильных телефонов, КПК, коммуникаторов, ноутбуков, принтеров и от разнообразного сетевого оборудования.
Большим достоинством использования внешних адаптеров является то, что таким образом удается вынести из корпуса питаемого устройства источник нагрева и импульсных помех, переместив его к розетке.
А главный недостаток — низкая надежность, обусловленная стремлением к снижению габаритных размеров и цены, что приводит к тепловым перегрузкам элементов, в основном, электролитических конденсаторов.
Усугубляет ситуацию то, что из-за заботы о безопасности пользователей адаптеры делают полностью закрытыми и все выделяемое схемой тепло остается внутри корпуса. Отверстия в нем улучшили бы вентиляцию, но вдруг кто-нибудь сунет туда булавку? Или польет вместо цветов? (Та же беда и у энергосберегающих ламп!).
Хочу отметить, что в последнее время средний уровень качества адаптеров ухудшается и перед использованием неплохо бы проверить их работоспособность и нагрузочную способность и хотя бы сравнить с тем, что на нем написано… Тем более, что адаптеры бывают стабилизированными и нестабилизированными, с выходом постоянного тока и переменного тока и даже просто трансформатор с выпрямителем, но без конденсатора фильтра.
(В качестве отвлечения отмечу адаптеры для питания ноутбуков. При выходном напряжении 19 В и токе 3 – 4 А их можно использовать для питании стереофонического усилителя с выходной мощностью 8 – 10 Вт на канал. Внешнее питание позволит избавиться от импульсных помех и получить высокие параметры и малые габариты усилителя. Единственное, что нужно проверить, это включится ли блок питания при работе на большую емкость (несколько тысяч микроФарад)?)
В том случае, когда никак нельзя обойтись без встроенного источника питания, можно рассмотреть несколько вариантов.
Первый – импульсный источник, подробно описанный Vga в его статьях we.easyelectronics.ru/power-electronics/blok-pitaniya-na-tinyswitch.html, we.easyelectronics.ru/power-electronics/flaybek-po-kitayski.html.
Его достоинства – малые габариты и вес, недостаток – относительная сложность и многочисленные импульсные наводки, расползающиеся по всему устройству. Хотя в большинстве случаев они не мешают, но иногда могут попортить много крови помехами и ложными срабатываниями.
В этом случае, а так же если неохота делать импульсный источник, можно применить
Второй – силовой трансформатор. В настоящее время можно приобрести малогабаритные силовые трансформаторы серий ТПГ-1 (ТПК-1) и ТПГ-2 (ТПК-2) мощностью соответственно 1,5 Вт и 2,5 Вт.На фотографиях слева направо импульсный источник питания на TNY226, силовой трансформатор ТПГ-2, модуль Rohm BP4042-15.
Трансформаторы можно приобрести в Платане www.platan.
ru/cgi-bin/qweryv.pl/1w10903.html?, Чип-НН www.chip-nn.ru/55.php, наверняка где-нибудь еще. Средняя цена – 130 рублей. Размеры, с учетом выпрямителя, конденсатора фильтра и стабилизатора, например 7805 – не больше, чем у импульсного источника. Правда вес в 2 – 3 раза больше. Зато надежность гораздо выше. Как и простота наладки.
Линейка выходных напряжений у этих трансформаторов — от 3 до 60 В, а ток достаточен для большинства маломощных применений. Еще одним решением является Третий – бестрансформаторный выпрямитель с гасящим конденсаторомВ нем в качестве элемента гашения напряжения выступает конденсанор C1, в данном случае К73-17 емкостью 0,47 мкФ с рабочим напряжением 400 В.
Реактивное сопротивление такого конденсатора на частоте 50 Гц составляет примерно 6,8 кОм, соответственно ток через него при напряжении в сети 220 В — 32 мА. Этот ток выпрямляется диодным мостом VD1 и поступает в нагрузку, излишек тока ответвляется через стабилитрон VD2. Пульсации фильтруются конденсатором С2.
Электрическая сеть совместно с конденсатором С1 ведет себя как своеобразный генератор тока, поэтому выходное напряжение выпрямителя определяется падением напряжения на стабилитроне VD2 и может выбираться в широких пределах — 9, 12, 15, 24 В и т.д.
Резистор R1 ограничивает импульс тока при включении, его сопротивление можно выбрать примерно в 3 – 10 раз меньше реактивного сопротивления конденсатора C1. Рассеиваемая мощность определяется током, проходящим через него; при указанных номиналах деталей это 1 Вт (применяем 2 Вт).
В общем случае, емкость гасящего конденсатора должна быть такой, чтобы при минимальном напряжении сети (например 220 В – 20% = 176 В) ток через стабилитрон VD2, равный разнице токов через конденсатор С1 и нагрузку был не меньше его минимального тока стабилизации (обычно 3 – 5 мА), а при наибольшем напряжении сети (например 220 В + 15% = 253 В) – не больше его максимального тока стабилизации. Поэтому конденсатор 0,47 мкФ можно применять для питания схем с потребляемым током до 20 мА, 1 мкФ – примерно до 40 мА. Конденсатор С1 и диодный мост должны выдерживать амплитуду напряжения питающей сети – их лучше выбрать с запасом на 400 В или 630 В. Если необходим больший ток, то можно применить понижающий импульсный преобразователь, например Rohm BP5041A5 с выходным напряжением 5 В и током в нагрузке до 100 мА.Еще недавно они продавались в Терраэлектронике и стоили по 85 рублей. Фотография аналогичного модуля на 15 В — BP4042-15 приведена выше.
При необходимости, по такой схеме можно построить источник питания на микросхемах LNK304…306 www.terraelectronica.ru/pdf/PI/LNK304.pdf
Недостатком бестрансформаторного выпрямителя является гальваническая связь его выхода с электрической сетью, что, при неправильной эксплуатации оборудования может привести к поражению электрическим током, пожару или аварии.
Поэтому такой источник можно применять лишь тогда, когда Вы уверены, что при работе с ним не будут нарушены элементарные требования техники безопасности. Например, в часах, помещенных в закрытый пластмассовый корпус, органы управления которыми тоже не позволяют дотронуться до оголенных частей схемы.
И если эти часы никто, кроме вас, не будет включать в сеть, после того, как расколют корпус, уронив его на пол. А настройку устройства можно осуществить и при питании от лабораторного блока питания.
На самом деле, такое решение раньше нередко применялось в бытовой аппаратуре – например, в зарядных устройствах для аккумуляторов 7Д-0,1 (кто помнит, заменял батарею «Крона»), в транзисторных радиоприемниках (у меня был такой – «Сокол») и, даже, в телевизорах (по-моему, это был телевизор «Рекорд-А» с автотрансформаторным питанием).
Не говоря уже о тех же часах. А теперь о том, зачем я написал эту статью. Разработчик радиоаппаратуры в своей деятельности постоянно сталкивается с проблемой выбора схемы построения разрабатываемого устройства и его узлов. Вся беда в том, что радиотехника развивается более ста лет, и большинство решений уже придумано до нас.
Для оптимального выбора разработчику нужно знать, как эту задачу решали его предшественники. Чтобы не наделать ошибок, не усложнять устройство, не изобретать «велосипед». И принимать решение осознано, опираясь на знание, а не веру в «догматы».
Это как шахматисты, которые изучают партии, сыгранные предшественниками, чтобы не наступать на чужие грабли, а идти вперед своим путем.
Источник: http://we.easyelectronics.ru/power-electronics/ob-istochnikah-pitaniya-dlya-malomoschnyh-ustroystv.html
Низковольтный блок питания радиоприемника
Предлагается электронный БП, для питания 6-ти вольтового (4 пальчиковых батарейки) радиоприемника от одной батарейки напряжением 1,5 вольта.
Предлагаемый блок питания (БП) радиоприемника изготовлен на базе низковольтного преобразователя напряжения 1,5 … 6,0 вольт и предназначен для питания маломощных бытовых устройств (в частности, радиоприемника) от одной пальчиковой батарейкинапряжением 1,5 вольта.
Инвертор имеет хорошие выходные данные с минимумом входящих элементов.
Фото 2 Внешний вид кассеты питания радиоприемника до доработки.
Инструмент
Фото 3 Инструмент
Схемапреобразователя напряжения
Фото 4Схемапреобразователя напряжения 1,5в – 6,0в
На транзисторах VT1 и VT2 собран двухтактный высокочастотный генератор импульсов (блок А1) на базе схемы А.Чаплыгина, «Радио 11.2001г., стр.42». Ток положительной обратной связи протекает через вторичные обмотки трансформатора Т1 и нагрузку, подключенную между цепью +6в и общим проводом. За генератором импульсов следуют узлы стабилизации, регулировки и фильтрации выходного напряжения.
Преимущества устройства
- Вместо выпрямителя ВЧ напряжения используются база-эмиттерные переходы транзисторов самого генератора, что позволяет исключить блок выпрямителя устройства.
- Величина тока базы пропорциональна величине тока в нагрузке, что делает преобразователь весьма экономичным.
- За счет пропорционального токового управления транзисторами уменьшены потери на их переключение и повышен КПД преобразователя до 80% .
- При уменьшении нагрузки до нуля происходит срыв колебаний генератора, что автоматически может решить проблему управления питанием.
- Ток от батареи, при отсутствии нагрузки, практически не потребляется. Преобразователь, будет сам включаться тогда, когда от него потребуется что-то запитать и выключаться, когда нагрузка будет отключена.
Изготовление трансформатора для генератора импульсов преобразователя
Магнитопроводом трансформатора Т1 генератора импульсов, служит кольцо К10х5х2 из феррита 2000НМ (Фото 5). Можно взять кольцо из старой материнской платы.
Шаг 1. Перед намоткой трансформатора подготовить ферритовое кольцо. Для того чтобы намоточный провод не повредил свою изоляцию, притупить острые кромки кольца мелкозернистой шкуркой или надфилем.
Фото 5 Кольцо ферритовое и лента фторопластовая
Шаг 2. Намотать изоляционную прокладку на кольцо для исключения повреждения изоляции провода (Фото 6). Для этого можно использовать кальку, лавсановую или фторопластовую ленту.
Фото 6 Изоляция кольца
Шаг 3.
Намотать обмотки трансформатора: первичные обмотки (I и II) – 2 х 4 витка, вторичные обмотки (III и IV) – 2 х 25 витков изолированного провода марок ПЭВ, ПЭТВ, диаметром 0,15-0,30 мм.
Также можно применить провод марок ПЭЛШО, МГТФ (Фото 7,9) или другой изолированный провод. Это приведет к образованию второго слоя обмотки, но обеспечит надежную работу преобразователя напряжения.
Каждую пару обмоток наматывают сложенным вдвое проводом (Фото 7).
Фото 7 Намоткатрансформатора
Вначале мотаются вторичные обмотки lll и lV (2 х 25 витков) – (Фото 8).
Фото 8 Вид вторичных обмотоктрансформатора III и IV
Затем, так же в два провода, мотаются первичные обмотки l и ll (2 х 4 витка).
В итоге, у каждой из двойных обмоток будет 4 провода – по два с каждой стороны обмотки (Фото 9).
Фото 9 Видтрансформатора после намотки
При намотке всех катушек нужно строго соблюдать одно направление обмотки и отмечать начало и конец обмоток. При несоблюдении этих условий генератор не запустится.
Начало каждой обмотки помечено на схеме точкой у вывода. Чтобы не возникало путаницы, можно принять за начало всех обмоток провода выходящие снизу, а за конец всех обмоток – выводы сверху.
Шаг 4. Соединяем пайкой провод конца обмотки (III) и провод начала обмотки (IV). Получается вторичная катушка трансформатора Т1 с центральным выводом. Аналогично поступаем с обмотками l и ll первичной катушки.
Сборка преобразователя напряжения
Для работы в преобразователях небольшой мощности, как в нашем случае, подойдут транзисторы ВС548В, А562, КТ208, КТ209, КТ501, МП20, МП21.
Транзисторы следует выбирать, ориентируясь на допустимые значения тока базы транзистора (он должен превышать ток нагрузки) и обратного напряжения эмиттер-база (оно должно превышать выходное напряжение преобразователя).
Преобразователь собираем согласно схеме, на универсальной монтажной плате (Фото 10). Вход, выход и общая шина преобразователя выведены гибким многожильным проводом.
Фото 10 Преобразователь 1,5 – 6,0 вольт.
Фото 11 Преобразователь (вид сбоку)
Плата преобразователя и элемент питания АА (1,5в) установлены в батарейный отсек радиоприемника.
Фото 12 Размещение преобразователя с элементом питания в приемнике
Настройка преобразователя.
Проверяем правильность сборки преобразователя, подключаем батарею и проверяем прибором наличие и величину напряжения на выходе генератора (+8в) и (+6в) у преобразователя БП.
Фото 13 Тест преобразователя
Если генерация не возникает и напряжение на выходе генератора отсутствует, проверьте правильность подключения всех катушек и поменяйте местами концы одной из катушек трансформатора Т1.
Преобразователь способен работать и при уменьшении входного напряжения батарейки до 1,0 – 1,2 вольта.
Фото 14 Используемая при испытаниях батарейка.
Подготовил: Смирнов И.К.
Email: l6820@mail.ru
Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.
Источник: https://USamodelkina.ru/8375-nizkovoltnyy-blok-pitaniya-radiopriemnika.html
Радиосхемы. – Источники питания
Раздел
Схемы блоков питания, теория построения источников питания
Для любой аппаратуры требуется электропитание.
В некоторых случаях электроэнергию можно получить от электрохимических источников (батареек или аккумуляторов), но это когда речь идет о носимых устройствах, но на практике мы чаще всего используем промышленную сеть 220 Вольт, и вот здесь возникает целый ряд вопросов: ведь это напряжение необходимо преобразовывать: уменьшить (а иногда и увеличить), выпрямить, стабилизировать и так далее…
Устройства, которые преобразовывают электроэнергию принять называть вторичными источниками питания или просто блок питания (под понятием “первичный источник питания” подразумеваются химические источники) или просто блок питания, и именно блокам питания и посвящен данный раздел: здесь Вы сможете ознакомиться с теорией построения блоков питания, а также найдете различные схемы блоков питания.
Теория построения блоков питания
Параметрический стабилизатор
Компенсационный стабилизатор
Специализированные микросхемы стабилизаторов напряжения
Умножитель напряжения
Устройство импульсного источника питания
Защита стабилизаторов от перегрева
Транзисторные стабилизаторы с защитой от перегрузки (теория)
Практические схемы источников питания
Электронный ЛАТР
Регулятор температуры паяльника
Стабилизатор температуры паяльника
Стабилизированный Блок питания на 35 Вольт
Стабилизатор напряжения с защитой 13V/10A
Зарядное устройство для никель-кадмиевых аккумуляторов
Безтрансформаторный преобразователь напряжения
Бестрансформаторный удвоитель напряжения для малогабаритных устройств
Регулируемый источник питания 1…29V, 2A
Блок питания 13V, 20A
Схемы стабилизированных блоков питания
Блоки питания с регулировкой
Простой регулятор мощности
Блок питания с регулировкой напряжения и тока
Стабилизатор напряжения 0…
25V с защитой по току
Зарядное устройство из компьютерного блока питания
Блок питания на 3V
Блок питания 13V, 20A на микросхеме серии КРЕН
Как увеличить мощность КРЕНки до 20 Ампер
Еще раз об увеличении мощности КРЕН8А
Импульсный блок питания для усилителя
Преобразователь напряжения 12-220V
Преобразователь 12V-220V на трансформаторе от компьютерного блока питания
Импульсные преобразователи напряжения
Электронный предохранитель
Устройство защиты радиоаппаратуры от повышенного и пониженного напряжения
Самодельный бесперебойник
Компьютерный блок питания в радиолюбительских конструкциях
Регуляторы напряжения с компаратором
Регуляторы постоянного напряжения на таймере 555
Регуляторы постоянного напряжения на ждущих мультивибраторах и и счетчиках
ШИМ-регулятор на простой логике
ШИМ-регулятор на операционном усилителе
Блок питания для цифровых и аналоговых микросхем
Преобразователь для питания варикапа
Стабилизатор с защитой от КЗ
Дополнительная цепь к регулируемому стабилизатору с цель защиты
Стабилизатор с установкой порогового тока для защиты
Электронно-механическое устройство защиты от перегрузки
Защита от перегрузки по току с использованием динисторного оптрона
Светодиодные индикаторы перегрузки по току
Электронный предохранитель до 10 Ампер
Схемы защиты устройств от всплесков тока и напряжения
Устройство защиты галогенных ламп
Аварийная защита низковольтной аппаратуры
Ограничитель пускового тока
Преобразователь напряжения 12В-220В для электробритвы
Звуковой сигнализатор перегрузки блока питания
Самовосстанавливающийся предохранитель на 12 Вольт
Регулируемый электронный предохранитель
Защита блока питания от КЗ
Стабилизатор напряжения К142ЕН2 и его применение
Мощный стабилизированный инвертор 24- 220 Вольт
Высоковольтный преобразователь напряжения
Преобразователи напряжения из 4,5В в двуполярное 15В
Преобразователь сетевого напряжения в трехфазное
Мощный двухполярный источник питания для лабораторных целей
Источник питания с регулировкой полярности
Зарядное устройство с цифровыми микросхемами
Не сложный импульсный стабилизатор
Транзисторный стабилизатор 9V с системой защиты
Стабилизатор переменного напряжения
Сигнализаторы разряда элементов питания
Стабилизатор напряжения на микросхеме К142ЕН2
Стабилизатор сетевого напряжения
Стабилизатор тока до 150 А
Стабилизированный источник питания с защитой от перегрузки
Преобразователь 1,5V в 9V
Ступенчатое включение мощной нагрузки
Тиристорный преобразователь 12V в 220V
Двуполярное напряжение от батарейки “Крона”
Уменьшение пульсаций выходного напряжения
Универсальное зарядное устройство
Универсальный блок питания на микросхеме КР142ЕН12
Устройство аварийного электропитания
Регулируемый стабилизатор тока
Регулируемое двуполярное из однополярного
Регулятор мощности не создающий помех
Регулятор сетевого напряжения
Тиристорный регулятор тока
Регулятор мощности для активной нагрузки
Преобразователь напряжения 12/220В-50Гц
Импульсный источник питания 30 вольт, 200 Вт
Преобразователь напряжения с 4,5 на 15 В
Преобразователь напряжения 12V-30V
Автоматическое отключение аккумуляторной батареи
Бесперебойное питание для цифровых микросхем
Стабилизированный блок питания 1-40V с защитой от перегрузки
Лабораторный блок питания 0-20V
Трехфазный инвертор для электродвигателей
Импульсный блок питания для мощного УМЗЧ
Резервный преобразователь напряжения
Электронный предохранитель для устройств с питанием до 25 Вольт
Электронный предохранитель 12V/1A
Преобразователь 50Гц 60Гц
Усовершенствованный лабораторный блок питания
Высоковольтный преобразователь
Устройство защиты источника питания от перегрузки
Симисторный регулятор повышенной мощности
Устройство для зарядки малогабаритных аккумуляторов
Мягкое включение УНЧ
Таймер для зарядки аккумулятора
Импульсный стабилизатор напряжения с высоким КПД
Универсальный эквивалент нагрузки для ремонта и настройки источников питания
Преобразователь напряжения для цифровых микросхем
Регулируемый стабилизатор напряжения и тока
Стабилизированный регулятор мощности для изменяющейся нагрузки
Блок бесперебойного питания
Импульсный понижающий стабилизатор 24V-12V
Лабораторный блок питания 5…100 Вольт
Звуковой сигнализатор разряда аккумулятора
Стабилизатор тока до 150 Ампер
Ограничение зарядного тока конденсаторов
Ni-Cd аккумуляторы и их эксплуатация
Импульсный сетевой источник 5 В с высокими параметрами
Зарядное устройство для Ni-Cd аккумуляторов
Преобразователь 12- 220V и зарядное устройство
Двуполярный источник питания на основе “электронного трансформатора”
Малогабаритный мощный стабилизатор 12V
Блок питания отключающийся без нагрузки
Преобразователь 12V- 24V на ячейке логической микросхемы
Двуполярное стабилизированное напряжение 5V из однополярного 12V
Преобразователь напряжения 12V 220V 50Гц
Регулируемый двуполярный блок питания с искусственной “средней точкой”
Стабилизированный блок питания 3V для аудиоплеера
Маломощный импульсный двуполярный
Агрегаты тиристорные серий ТЕ, ТП, ТПР, ТЕР схемы и документация
Источник опорного напряжения ИОНА
Мощный лабораторный источник с защитой и регулировкой
Вариант мощного двуполярного стабилизатора напряжения
Лабораторный источник питания с защитой и индикацией перегрузки
Преобразователь 12-220 вольт на NE555
Источник: http://radio-uchebnik.ru/shem/bloki-pitaniya
Как сделать импульсный блок питания своими руками
Сфера применения импульсных блоков питания в быту постоянно расширяется. Такие источники применяются для питания всей современной бытовой и компьютерной аппаратуры, для реализации источников бесперебойного электропитания, зарядных устройств для аккумуляторов различного назначения, реализации низковольтных систем освещения и для других нужд.
В некоторых случаях покупка готового источника питания мало приемлема с экономической или технической точки зрения и сборка импульсного источника собственными руками является оптимальным выходом из такой ситуации. Упрощает такой вариант и широкая доступность современной элементной базы по низким ценам.
Структурная схема импульсного источника питания
Наиболее востребованными в быту являются импульсные источники с питанием от стандартной сети переменного тока и мощным низковольтным выходом. Структурная схема такого источника показана на рисунке.
Сетевой выпрямитель СВ преобразует переменное напряжение питающей сети в постоянное и осуществляет сглаживание пульсаций выпрямленного напряжения на выходе. Высокочастотный преобразователь ВЧП осуществляет преобразование выпрямленного напряжения в переменное или однополярное напряжение, имеющее форму прямоугольных импульсов необходимой амплитуды.
В дальнейшем такое напряжение либо непосредственно, либо после выпрямления (ВН) поступает на сглаживающий фильтр, к выходу которого подключается нагрузка. Управление ВЧП осуществляется системой управления, получающей сигнал обратной связи от выпрямителя нагрузки.
Такая структура устройства может быть подвергнута критике из-за наличия нескольких звеньев преобразования, что снижает КПД источника. Однако, при верном выборе полупроводниковых элементов и качественном расчете и изготовлении моточных узлов, уровень потерь мощности в схеме мал, что позволяет получать реальные значения КПД выше 90%.
Принципиальные схемы импульсных блоков питания
Решения структурных блоков включают не только обоснование выбора вариантов схемной реализации, но и практические рекомендации по выбору основных элементов.
Сетевой выпрямитель с фильтром
Для выпрямления сетевого однофазного напряжения используют одну из трех классических схем изображенных на рисунке:
- однополупериодную;
- нулевую (двухполупериодную со средней точкой);
- двхполупериодную мостовую.
Каждой из них присущи достоинства и недостатки, которые определяют область применения.
Однополупериодная схема отличается простотой реализации и минимальным количеством полупроводниковых компонентов. Основными недостатками такого выпрямителя являются значительная величина пульсации выходного напряжения (в выпрямленном присутствует лишь одна полуволна сетевого напряжения) и малый коэффициент выпрямления.
Коэффициент выпрямления Кв определяется соотношением среднего значения напряжения на выходе выпрямителя Udк действующему значению фазного сетевого напряжения Uф.
Для однополупериодной схемы Кв=0.45.
Для сглаживания пульсации на выходе такого выпрямителя требуются мощные фильтры.
Нулевая, или двухполупериодная схема со средней точкой, хоть и требует удвоенного числа выпрямительных диодов, однако, этот недостаток в значительной мере компенсируется более низким уровнем пульсаций выпрямленного напряжения и ростом величины коэффициента выпрямления до 0.9.
Основным недостатком такой схемы для использования в бытовых условиях является необходимость организации средней точки сетевого напряжения, что подразумевает наличие сетевого трансформатора. Его габариты и масса оказываются несовместимыми с идеей малогабаритного самодельного импульсного источника.
Двухполупериодная мостовая схема выпрямления имеет те же показатели по уровню пульсации и коэффициенту выпрямления, что и нулевая схема,но не требует наличия сетевого трансформатора. Это компенсирует и главный недостаток – удвоенное количество выпрямительных диодов как с точки зрения КПД, так и по стоимости.
Для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения наилучшим решением является использование емкостного фильтра. Его применение позволяет поднять величину выпрямленного напряжения до амплитудного значения сетевого (при Uф=220В Uфм=314В). Недостатками такого фильтра принято считать большие величины импульсных токов выпрямительных элементов, но критичным этот недостаток не является.
Выбор диодов выпрямителя осуществляется по величине среднего прямого тока Ia и максимального обратного напряжения UBM.
Приняв величину коэффициента пульсации выходного напряжения Кп=10%, получим среднее значение выпрямленного напряжения Ud=300В. С учетом мощности нагрузки и КПД ВЧ преобразователя (для расчета принимается 80%, но на практике получится выше, это позволит получить некоторый запас).
Ia – средний ток диода выпрямителя, Рн- мощность нагрузки, η – КПД ВЧ преобразователя.
Максимальное обратное напряжение выпрямительного элемента не превышает амплитудного значения напряжения сети (314В), что позволяет использовать компоненты с величиной UBM =400В со значительным запасом. Использовать можно как дискретные диоды, так и готовые выпрямительные мосты от различных производителей.
Для обеспечения заданной (10%) пульсации на выходе выпрямителя емкость конденсаторов фильтра принимается из расчета 1мкФ на 1Вт выходной мощности. Используются электролитические конденсаторы с максимальным напряжением не менее 350В. Емкости фильтров для различных мощностей приведены в таблице.
Высокочастотный преобразователь: его функции и схемы
Высокочастотный преобразователь представляет собой однотактный или двухтактный ключевой преобразователь (инвертор) с импульсным трансформатором. Варианты схем ВЧ преобразователей приведены на рисунке.
Однотактная схема. При минимальном количестве силовых элементов и простоте реализации имеет несколько недостатков.
- Трансформатор в схеме работает по частной петле гистерезиса, что требует увеличения его размеров и габаритной мощности;
- Для обеспечения мощности на выходе необходимо получить значительную амплитуду импульсного тока, протекающего через полупроводниковый ключ.
Схема нашла наибольшее применение в маломощных устройствах, где влияние указанных недостатков не столь значительно.
Двухтактная схема со средней точкой трансформатора (пушпульная). Получила свое второе название от английского варианта (push-pull) описания работы.
Схема свободна от недостатков однотактного варианта, но имеет собственные – усложненная конструкция трансформатора (требуется изготовление идентичных секций первичной обмотки) и повышенные требования к максимальному напряжению ключей.
В остальном решение заслуживает внимания и широко применяется в импульсных источниках питания, изготавливаемых своими руками и не только.
Двухтактная полумостовая схема. По параметрам схема аналогична схеме со средней точкой, но не требует сложной конфигурации обмоток трансформатора. Собственным недостатком схемы является необходимость организации средней точки фильтра выпрямителя, что влечет четырехкратное увеличение количества конденсаторов.
Благодаря простоте реализации схема наиболее широко используется в импульсных источниках питания мощностью до 3 кВт. При больших мощностях стоимость конденсаторов фильтра становится неприемлемо высокой по сравнению с полупроводниковыми ключами инвертора и наиболее выгодной оказывается мостовая схема.
Двухтактная мостовая схема. По параметрам аналогична другим двухтактным схемам, но лишена необходимости создания искусственных «средних точек». Платой за это становится удвоенное количество силовых ключей, что выгодно с экономической и технической точек зрения для построения мощных импульсных источников.
Выбор ключей инвертора осуществляется по амплитуде тока коллектора (стока) IКМАХ и максимальному напряжению коллектор-эмиттер UКЭМАХ. Для расчета используются мощность нагрузки и коэффициент трансформации импульсного трансформатора.
Однако, прежде необходимо рассчитать сам трансформатор. Импульсный трансформатор выполняется на сердечнике из феррита, пермаллоя или витого в кольцо трансформаторного железа.
Для мощностей до единиц кВт вполне подойдут ферритовые сердечники кольцевого или Ш-образного типа. Расчет трансформатора ведется исходя из требуемой мощности и частоты преобразования.
Для исключения появления акустического шума частоту преобразования желательно вынести за пределы звукового диапазона (сделать выше 20 кГц).
При этом необходимо помнить, что при частотах близких к 100 кГц значительно возрастают потери в ферритовых магнитопроводах. Сам расчет трансформатора не составляет труда и легко может быть найден в литературе. Некоторые результаты для различных мощностей источников и магнитопроводов приведены в таблице ниже.
Расчет произведен для частоты преобразования 50 кГц.
Стоит обратить внимание, что при работе на высокой частоте имеет место эффект вытеснения тока к поверхности проводника, что приводит к снижению эффективной площади сечения проводов обмотки.
Для предотвращения подобного рода неприятностей и снижения потерь в проводниках необходимо выполнять обмотку из нескольких жил меньшего сечения. При частоте 50 кГц допустимый диаметр провода обмотки не превышает 0.85 мм.
Параметры импульсных трансформаторов и ключей ВЧ-преобразователя
Зная мощность нагрузки и коэффициент трансформации можно рассчитать ток в первичной обмотке трансформатора и максимальный ток коллектора силового ключа.
Напряжение на транзисторе в закрытом состоянии выбирается выше, чем выпрямленное напряжение, поступающее на вход ВЧ-преобразователя с некоторым запасом (UКЭМАХ>=400В). По этим данным производится выбор ключей.
В настоящее время наилучшим вариантом является использование силовых транзисторов IGBT или MOSFET.
Для диодов выпрямителя на вторичной стороне необходимо соблюдать одно правило – их максимальная рабочая частота должна превышать частоту преобразования. В противном случае КПД выходного выпрямителя и преобразователя в целом значительно снизятся.
Выполнение приведенных рекомендаций дает возможность в кратчайшие сроки и с минимумом проблем и затрат собрать силовую часть высокочастотного импульсного преобразователя для бытовых нужд.
Видео о изготовлении простейшего импульсного питающего устройства
Источник: http://elektrik24.net/elektrooborudovanie/bloki-pitaniya/impulsnye/svoimi-rukami.html
Стабилизированный блок питания схема
Приведены разной сложности принципиальные схемы параметрических стабилизаторов компенсационного типа с последовательным включением регулирующего элемента для питания низковольтной аппаратуры и радиоустройств широкого применения.
В общем-то образовательная статья о принципах сглаживающей фильтрации в параметрических стабилизаторах напряжения, подбор схемы, расчеты элементов для качественной схемотехники.
Сетевой блок питания переносной радиоаппаратуры
Авторы попытались сконструировать качественное устройство, учтя все недостатки и слабые стороны подобного рода блоков питания.
Трехрежимный источник питания
Источник питания с тремя (7,5, 11,5 и 19) выходными напряжениями и защитой(!) от перегрузок по току в нагрузке.
Фильтр в блоке питания плейера
Схема фильтрующего узла для блока питания на несколько напряжений китайского производства.
Сетевой блок питания маломощной аппаратуры
Схема качественного источника питания на два фиксированных напряжения: 6 и 9 вольт с защитой от коротких замыканий. Предусмотрена возможность в качестве источника напряжения использовать бортовую сеть 12 или 24 вольта.
Стабилизированный на шесть значений выходного напряжения
Приводится схема стабилизированного блока питания в конструкции «сетевая вилка» на шесть (3; 4,5; 6; 7,5; 9 и 12) значений выходного напряжения с использованием интегрированного стабилизатора на микросхеме КР142ЕН12А.
Лабораторный блок питания
Отличительной особенностью приводимого в статье блока питания является нетрадиционная схемотехническая реализация, которая заключается в использовании комплектующих для этих параметров не предназначенных.
Блок питания для любой конструкции
Описывается своего рода лабораторный блок питания для радиолюбительских конструкций с выходными значением до 15 вольт с грубой и плавной регулировкой напряжения при токе до 0,2 А. Устройство имеет защиту от коротких замыканий в нагрузке.
Стабилизатор напряжения в сетевом адаптере
Зачастую дешевые и маломощные источники питания (адаптеры) не имеют встроенных схем стабилизации и фильтрации, что сильно снижает их электрические характеристики. Ниже приводится несколько несложных схем стабилизаторов для подобного рода малогабаритных устройств.
Лабораторный блок питания 0-20 V
Описывается схема лабораторного блока питания с регулируемым выходным напряжением от 0 до 20 вольт при токе до 1 ампера. Стабилизированный выпрямитель собран на распространенной микросхеме серии КР142ЕН12 и имеет защиту от короткого замыкания на выходе и от перегрева элементов.
Стабилизатор напряжения с защитой
Приводится описание двуполярного стабилизатора напряжения от 6 до 12 вольт при токе до 0,5 ампера с защитой от короткого замыкания нагрузки и перегрузки по току.
Источник: http://radio-shema.ru/stabilizator-parametricheskij/
Загрузка...