Импульсный лабораторный блок питания на tl494

Ампервольтметр для ПсевдоЛабораторного (импульсного) блока питания или делаем из мусора — конфету..

  • AliExpress
  • Сделано руками
  • Радиотовары

Ампервольтметр с встроенным шунтом с пределом до 10А и 100В.

По сути этот товар нельзя назвать Ампервольтметром, скорее это показонометр (простите за жаргонное слово) с погрешностями измерения, но для моей цели сделать с нуля ПсевдоЛабораторный импульсный Блок питания подойдет… Почему «Псевдо», потому, что нормальный Лаб БП не должен быть — импульсным, только Линейный БП, с большим трансформатором с отводами, модулем автоматического переключения обмоток, что бы снизить нагрев выходных транзисторов… Короче только — хардкор!!! Но… часто нужно просто что то запитать не критичное к помехам, скажем электродвигатель или зарядить подсевший автомобильный АКБ, да мало ли задач, которые могут быть не требовательны к «чистому» питанию… Потому данный ИИП должен быть в лаборатории начинающего или не очень радиогубителя… Потому начнем… Обоз будет интересен радиолюбителям, «самоделкиным» или просто любителям читать про электронные поделки. В обзоре много фотографий (скрытых под спойлеры), много технических терминов, возможны опечатки и даже орфографические ошибки. Если Вас не интересуют железки, и радиотехника — лучше обзор не читать, тем более есть более интересные обзоры бюстгалтеров и прочих красивых вещей… Сразу хочу сказать, что это мой первый обзор, радиогубитель я не профессиональный, так любитель, потому прошу тапками не кидать, как мог и благодаря помощи опытных товарищей с форума «Паяльник», использовав чужие схемные решения за основу, собрал с «нуля» этот Импульсный Блок питания. Разводка и изготовление печатных плат полностью моя, возможно с точки зрения радиотехники все не правильно, кое-где дорожки низковольтной части близко расположены к дорожкам высоковольной части, но все работает уже около 2-х лет, устойчиво, без сбоев, потому и решил описать изготовление ИИП (Импульсный Источник Питания) с нуля и из кучки мусора… И так поехали… Наверное необходимо в начале обзора описать купленный товар — Ампервольтметр, но я думаю, что на этом сайте достаточно уже обзоров на данный девайс, где описаны достоинства и недостатки измерительного прибора. От себя могу тоже дать плюсы и минусы данного прибора: Итак ПЛЮСЫ: 1. Низкая цена 2. Встроенный шунт с пределом измерения 10А 3. Есть подстроечник позволяющий подстроить показания под эталонный ампервольтметр МИНУСЫ 1. Требует дополнительное питание 2. Невысокая точность измерения 3. Крутить подстроечники надо очень осторожно, они при любом приложенном чрезмерном усилии рассыпаются, соответственно прибор выходит из строя… Но в принципе, под большинство задач, для не супер-точного определения тока и напряжения прибор вполне годный, и в конце концов мы его встроим в наш ИИП… Теперь переходим непосредственно к ПсевдоЛабораторному Блоку Питания… Стояла задача из мусора собрать — пусть не конфету, но все же вполне годный источник питания с возможностью изменять напряжение в широких приделах от почти 0 и до 30В и что бы была возможность ограничивать ток, практически от нуля и до 5А… Для моих целей этих значений будет вполне достаточно… Донорами для поделки были использованы старые компьютерные БП, которые есть наверное у каждого, кто апгрейдил свой компьютер, несколько деталей куплено в магазине, некоторые компоненты были ранее куплены в интернет магазинах (в основном на Али), и даже коробкой будет — корпус от компьютерного БП. СХЕМОТЕХНИКА: Решено было использовать классическую схему ИПП — полумост на народной микросхеме TL494 с драйвером IR2110. Импульсный трансформатор добыт тоже из мусора, рассчитан по известной «программе Старичка» и перемотан в ручную согласно расчету… Но о всем по порядку…

Принципиальная и модульная схема ИИП

размер платы был выбран с учетом того, что она должна «сесть» на штатные крепления компьютерного БП. Вкратце если описать принципиальную схему, то имеются следующие функциональные модули: 1. Входной электро-магнитный фильтр, не выпускающий помехи от ИИП в осветительную сеть и выпрямитель создающий выпрямленное напряжение в 310В. ЭМИ фильтр сделан по классической схеме и каких-либо особенностей не имеет. Все полностью выпаяно с доноров, компьютерных б/у блоков АТХ. 2. Непосредственно Силовой модуль, как я уже писал ранее это классический полумост, на классике жанра TL494 с драйвером IR2110, что позволяет отказаться от транзисторов раскачки, согласующих трансформаторов и требующих минимум дополнительного «обвеса». Все детали включая трансформатор ЕЕ-33 так же «добыто» из того же мусора — компьютерных АТХ БП. Трансформатор был разобран, с него были смотаны все обмотки до пустого каркаса. Расчет трансформатора под нужное мне напряжение и ток можно увидеть на скрине

Трансформатор рассчитан в программе Старичка — ExcellentIT8.1

3. Блок управления — на микросхеме LM358 (куплена в Оффлайне), этот блок позволяет задавать на выходе нужное напряжение и ограничивать ток до нужного значения. При помощи переменных резисторов задаются нужные значения напряжения и ограничения тока. Более подробно я описывать принцип работы не буду, те кто понимают в схемотехнике и так разберутся, для остальных это как было темным лесом, так и останется… 4. Дежурка на микросхеме TNY274 (Куплена на Али), которая на выходе дает 3 независимых канала напряжения для питания как компонентов схемы, так и вентилятора. 5. Блок управления Вентилятором — решил, что нечего просто так постоянно дуть и ввел схему управления вентилятором в зависимости от нагрева радиатора с выходными транзисторами. Потому использована схема позволяющая выставить включение вентилятора при достижении заданной температуры, которая отслеживается терморезистором.

Схема управления вентилятором приведена под спойлером

Вот собственно и все. Можно разрабатывать и травить фольгу на плате, потом сверлить дырки и начинать впаивать электронные компоненты…

В программе SprintLayout плата выглядит вот так

Переносим рисунок на фольгированный текстолит методом «ЛУТ» (Лазерно-утюжная технология) и травим плату в перекиси водорода… Очень простой, копеечный и чистый способ. Покупается в магазине пищевая лимонная кислота в пачке 15 грамм и в аптеке покупается 3% перекись водорода.

На эту плату понадобилось 60мл (2 флакона на 30 мл) ну и немного поваренной соли (пол чайной ложки), которая есть на любой кухне… Растворяем лимонную кислоту и соль в перекиси водорода и опускаем туда плату.

Покачиваем емкость с раствором и через 15 минут достаем готовую плату, где вся не покрытая защитным составом фольга полностью растворилась. Раствор становится — зеленого цвета.

Его надо просто вылить в раковину, потому как он не хранится и уже полностью выработался…Рассверливаем отверстия под детали и залуживаем плату…

Вот что получилось

Начинаем собирать модульно блоки на плате… Сначала спаиваем входные цепи — ЭМИ фильтр и выпрямитель… Даем 220В на вход и проверяем, что на выходе есть +310В… Если ничего не взорвалось, то идем дальше.

Опытные радиолюбители советуют включать свежеспаяный БП через лампу накаливания, тогда не будет выбивать пробки в случае ляпов, КЗ и не будет фейерверков на рабочем столе.

Просто лампа загорится в полный накал… Далее распаиваем дежурку — проверяем на выходе необходимые напряжения.

Расчет трансформатора дежурки под спойлером

На всякий случай смотрим осциллографом что у нас на выходе трансформатора дежурки… Дужурка сделана в виде импульсного обратноходового ИИП, со стабилизированным одним каналомВидим на оссциллограмме прямой-обратный ход и то что снаббер нормально работает… Если сделать лирическое отступление, то при изготовлении, настройке, ремонте Импульсного Источника Питания — осциллограф необходим, хотя бы народный набор для сборки осциллографа, который уже обозревался на сайте. Без онного прибора лезть в ИИП крайне не рекомендуется. ИИП не прощает ошибок, чуть-что «бабах» и ведро сгоревших деталей… Выгорает почти все и сразу… Потому еще раз повторю — включайте через лампу накаливания 60-100Ватт, используйте защитные очки — глаза ваши, и их надо беречь… А пластмасса летит при «бабахе» как шрапнель… Потому соблюдайте Технику Безопасности!!! Если все нормально, то начинаем впаивать микросхемы силового модуля и их обвязку… Пока не подаем высокое напряжение, даем только питание с дежурки… Смотрим что у нас на затворах силовых транзисторов…
Еще раз повторю на затворы полевиков одновременно можно вставать щупами только при отсутствии на схеме высокого напряжения!!! Иначе можно спалить осциллограф… В данном случае все нормально, можно наматывать силовой импульсный трансформатор и впаивать его на место… Последними впаиваем детали модуля управления и выходные цепи…

Полностью собранная плата выглядит так

Еще фото собранной платы:
Я не смогу тут полностью рассказать как настроить модуль управления и целиком ИИП, если кто то захочет повторить этот ИИП, пишите в личку, я дам тему на сайте «Паяльник», где я собирал данный БП под пристальным контролем опытных Гуру… Там можно будет получить подробную информацию по ИИП, шаблоны печатных плат, ни и просто расширить свой кругозор, если интересуетесь радиотехникой. Здесь же я покажу финал сборки БП…

Вставляем плату в корпус

Корпус как я писал ранее из мусора — старого компьютерного БП… Изготавливаем лицевую панель… Пока без изысков, просто кусок белой пластмассы… И встраиваем туда наш Ампервольтметр, запитанный от отдельного канала дежурки…Корпус просто покрашен черной краской из баллончика…Ну вот и все… Включаем? Изначально, до окончательного монтажа платы в корпус, был настроен модуль управления. Напряжение регулиуется от 24мВ до 30В, а Ток регулируется от 10мА и до 5А. Вполне неплохо…
Цепляем нагрузку 5А при 12В…

фото

и меряем помехи на выходе. Размах 28мВ
Многовато… Потому дополнительно был впаян еще один LC фильтр. Индуктивность дросселя 20мкГн, и конденсатор 100мкФ (место под него сразу было заложено на печатной плате). Помехи упали до 3мВ. К сожалению фото оссциллограммы не сохранилось… Для импульсного БП — это очень хороший вариант…

Еще фото ИИП

Далее проводим тесты на Короткое замыкание на выходе, в разрыв входного питания ИИП включена лампа 220В 100Вт. Если лампа вспыхнет, значит защита не справилась или недостаточное быстродействие защиты. 1. Выставляем напряжение 5В, органичение тока 1А. И закорачиваем выходные клеммы — что то тихо щелкнуло, лампа не вспыхнула, ИИП держит ограничение тока на выходе в 1А, хоть напряжение упало до нуля… Все отлично… 2. Выставляем напряжение 30В, органичение тока 1А. И закорачиваем выходные клеммы — опять тихий щелчек, лампа не вспыхнула ИИП держит ограничение тока 1А. Опять отлично… 3. Выставляем напряжение 30В, органичение тока 1А. На выходе подключен конденсатор 2200мкФ 50В… Закорачиваем выходные клеммы — Долбануло (простите, хотел бы написать «заискрило», но тут действительно Долбануло) знатно… Искры… Я аж отпрыгнул. Это разрядился конденсатор на выходе… Однако лампа не вспыхнула и ИИП по прежнему держит ограничение 1А… На этом испытания были закончены… ИИП очень хорошо держит Короткое замыкание.

Выводы: Вот так из кучки старого мусора и некоторых купленных компонентов можно сделать за пару вечеров Регулируемый Импульсный Блок питания, который тем не менее имеет хорошие характеристики и пригоден для питания не критичной к помехам нагрузки… Если у кого будут вопросы и замечания пишите комментарии… Надеюсь было интересно читать обзор…

Планирую купить +29 Добавить в избранное Обзор понравился +83 +142

Читайте также:  Биотопливо: теория

Источник: https://mysku.ru/blog/aliexpress/49462.html

Лабораторный блок питания из компьютерного блока на TL494

Сегодня у нас неоднозначная заметка. Многие сочтут эту статейку невостребованной, но данный материал рассчитан, прежде всего, на новичков, которые хотят собрать простой лабораторный блок питания из компьютерного блока на TL494.

Ковыряясь в плате старого блока питания ПК, изменяя цепочки обратной связи и удаляя ненужные детали, всегда присутствует риск удалить что-то лишнее. Сделав ошибку на монтаже платы, шансов получить годное устройство, практически нет, лишь многократно возрастает риск спалить безвозвратно блок.

Немного подумав, как можно легко сделать лабораторный блок питания своими руками, мы создали адаптер для ШИМ TL494, на такую же TL494.

Звучит немного глупо, но адаптер включает в себя ШИМ с новой обвязкой, которая уже разведена для контроля выходного напряжения и тока, а ковырять сам блок абсолютно ненужно.

Достаточно удалить микросхему, установить и подключить адаптер — лабораторный блок практически готов.

Схема адаптера для сборки лабораторного блока питания включает в себя минимальную обвязку ШИМ для ее работы.

Печатку этой для этой платы можно будет скачать в конце статьи. Она не содержит дефицитных компонентов и может быть собрана своими руками буквально за вечер.

За регулировку напряжение отвечает резистор R4, от позволяет регулировать выходное напряжение в диапазоне 0-17 В.

Ток регулируется резистором R10 в пределах 0-10 А. В качестве шунта используются два резистора по 0,1 Ом х 10 Вт.

  По сути, с панели, где стояла микросхема, берется питание для адаптера, а возвращаются в блок лишь сигналы для транзисторов раскачки.

Если использовать три резистора по 0,1 Ом х 10 Вт в качестве шунта, то максимальный выходной ток будет достигать 15 А.

Вот так выглядит наш тестовый образец адаптера, установленный вместо стандартной микросхемы.

Плата-адаптер подойдет практически к любому блоку на основе TL494 в независимости от наличия дополнительных супервизоров, которые могут быть установлены производителем. При желании ненужные компоненты в блоке можно удалить, но если берут сомнения в правильности действий, то можно их и оставить.

Тесты лабораторного блока питания

Ну, и на закуску — финальные тесты после подключения вольтамперметра. Максимальное напряжение 17,1 В, а ток 9,89 А.

Важно! Необходимо учесть при сборке блока пару моментов:

  1. Штатные выходные конденсаторы по шине +12 В имеют максимально рабочее напряжение 16 В, их следует заменить, поставить новые с рабочим напряжением 25 В.
  2. Силовые диоды на очень старых и дешевых блоках могут не выдержать ток 10 А, это надо учесть, и при необходимости их заменить.

Выше описанный переходник по нашим наброскам изготовил и предоставил фотоматериалы Виталий Ликин из Волгограда. Скачать печатку в формате lay можно тут: 

Источник: http://diodnik.com/laboratornyj-blok-pitaniya-iz-kompyuternogo-bloka-na-tl494/

Кращі відео

404

CYGO — Panda E (ПАРОДІЯ)

  • Чоткий Паца
  • Переглядів 6 797 129

LITTLE BIG — AK-47 (music video)

  • Little Big
  • Переглядів 4 474 143

Что если затопить блютус колонку?

  • Тимур Сидельников
  • Переглядів 556 509

Что делать, когда скучно — 12 идей!

  • Трум Трум СЕЛЕКТ
  • Переглядів 688 618

Вот и Мураева нет..

  • Анатолий Шарий
  • Переглядів 546 084

«Канцелярская крыса». 1 серия

KAZKA — ПЛАКАЛА [OFFICIAL VIDEO] ПРЕМ`ЄРА

НАСТОЯЩИЕ ГЕРОИ НАШЕГО ВРЕМЕНИ #1

  • Bubble™
  • Переглядів 1 332 028

Недільне ВАТА ШОУ Андрій Полтава

  • Вата Шоу
  • Переглядів 202 726

Моя Извращенная Учительница

  • Deshnov
  • Переглядів 626 862

ЗАШКВАРНЫЕ ИСТОРИИ 2 сезон: Настя Ивлеева

  • КЛИККЛАК
  • Переглядів 3 926 991

У прошлого в долгу! (Серия 10)

  • Канал Украина
  • Переглядів 154 990

МОИ АРМЕЙСКИЕ ПОХОЖДЕНИЯ… (анимация)

  • ZAKATOON
  • Переглядів 416 280

NK — PELIGROSO [OFFICIAL LYRIC VIDEO]

  • NKofficial
  • Переглядів 1 055 593

ONUKA — STRUM (Official Music Video)

Lil Peep & XXXTENTACION — Falling Down

  • Lil Peep
  • Переглядів 24 568 876

Ленинград — Цой

  • Ленинград | Leningrad
  • Переглядів 2 034 502

60 минут по горячим следам от 25.09.2018

  • Россия 24
  • Переглядів 269 258

9 САМЫХ КРУТЫХ ДЕТЕЙ В МИРЕ!

  • Мастерская Настроения
  • Переглядів 1 189 995

12 самых КРАСИВЫХ ПРИНЦЕСС древности

  • ChanceToday
  • Переглядів 334 000

ДЕЛАЕМ ПРОСТОКВАШИНО ЕЩЁ ЛУЧШЕ

  • Fedor Comix
  • Переглядів 555 827

Треш Обзор Фильма КУРОРТ

  • Фальшивый Критик
  • Переглядів 350 408

КОРОЧЕ ГОВОРЯ, Я ОПТИМИСТ — ТимТим

  • Tим Тим
  • Переглядів 754 544

Мои детские травмы

Мот — Она не твоя (премьера трека, 2018)

След — Маугли

  • След — новый сезон
  • Переглядів 91 577

!ОПАСНО! ЗАЛИВАЕМ РУЛЕТ КИПЯЩИМ МАСЛОМ!

  • oblomoff
  • Переглядів 417 310

МАРМАЖ: ЗАБЫТОЕ И НЕ ВОШЕДШЕЕ (анимация)

ЗАСМЕЯЛИСЬ ИЛИ УЛЫБНУЛИСЬ — ПроКЕКали ! )

  • TheBrun
  • Переглядів 960 806

Топ10 Дорогих ИДИОТСКИХ Вещей!

  • telblog.net
  • Переглядів 273 523

FLESH — SPACE JAM

Рутина настоящего игромана

THE HARDKISS — Koxaнці (official audio)

  • THEHARDKISS
  • Переглядів 469 409

Источник: https://ua-films.com/v-%D0%B8%D0%BC%D0%BF%D1%83%D0%BB%D1%8C%D1%81%D0%BD%D1%8B%D0%B9-%D0%BB%D0%B0%D0%B1%D0%BE%D1%80%D0%B0%D1%82%D0%BE%D1%80%D0%BD%D1%8B%D0%B9-%D0%B1%D0%BB%D0%BE%D0%BA-%D0%BF%D0%B8%D1%82%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D1%8F-%D0%BD%D0%B0-tl494-muu_7cvK2MU.html

TL494 схема включения, datasheet, TL494CN

Большая часть современных импульсных блоков питания изготавливается на микросхемах типа TL494, которая является импульсным ШИМ контроллером. Силовая часть изготавливается на мощных элементах, например транзисторах.Схема включения ТЛ494 простая, дополнительных радиодеталей требуется минимум, в datasheet подробно описано.

Варианты модификаций:  TL494CN, TL494CD, TL494IN, TL494C, TL494CI.

Так же написал обзоры других популярных ИМС TL431, LM358 LM358N, LM317T.

Характеристики и функционал

Микросхема TL494 разработана как Шим контроллер для импульсных блоков питания, с фиксированной частотой работы. За задания рабочей частоты требуется два дополнительных внешних элемента резистор и конденсатор. Микросхема имеет источник опорного напряжения на 5В, погрешность которого 5%.

Параметр Значение
Напряжение питания До 41В
Напряжение усилителя по входу +0,3В
Напряжение на выходе До 41В
Ток коллектора 200мА
Тепловая мощность 1Вт
Диапазон по температуре L  = от -25° до +85 °С = от 0° до +70°

Область применения, указанная производителем:

  1. блоки питания мощностью более 90W AC-DС с PFC;
  2. микроволновые печи;
  3. повышающие преобразователи с 12В на 220В;
  4. источники энергоснабжения для серверов;
  5. инверторы для солнечных батарей;
  6. электрические велосипеды и мотоциклы;
  7. понижающие преобразователи;
  8. детекторы дыма;
  9. настольный компьютеры.

Аналоги

Самыми известными аналогами микросхемы TL494 стали отечественная  KA7500B, КР1114ЕУ4 от Fairchild, Sharp IR3M02, UA494, Fujitsu MB3759. Схема включения аналогичны, распиновка может быть другой.

Новая TL594 является аналогом ТЛ494 с повышенной точность компаратора. TL598 аналог ТЛ594 с повторителем на выходе.

Типовые схемы включения для БП на TL494

Повышающий преобразователь на 28В

Основные схемы включения TL494 собраны из даташитов различных производителей. Они могут служит основой для разработки аналогичных устройств с похожим функционалом.

Импульсный понижающий преобразователь на 5В

Схемы блоков питания

Сложные схемы импульсных блоков питания TL494 рассматривать не буду. Они требуют множества деталей и времени, поэтому изготавливать своими руками не рационально. Проще у китайцев купить готовый аналогичный модуль за 300-500руб.

Простой и мощный импульсный БП

Повышающий преобразователь с 12 на 220 Вольт.

При сборке повышающих преобразователей напряжения особое внимание уделяйте охлаждению силовых транзисторов на выходе. Для 200W на выходе будет ток около 1А, относительно не много. Тестирование на стабильность работы проводить с максимально допустимой нагрузкой.

Необходимую нагрузку лучше всего сформировать из ламп накаливания на 220 вольт, мощностью 20w, 40w, 60w, 100w. Не стоит перегревать транзисторы более чем на 100 градусов. Соблюдайте правила техники безопасности при работе с высоким напряжением.

Семь раз померяй, один раз включи.

Повышающий преобразователь на TL494 практически не требуют настройки, повторяемость высокая. Перед сборкой проверьте номиналы резисторов и конденсаторов. Чем меньше будет отклонение, тем стабильней будет работать инвертор с 12 на 220 вольт.

Контроль температуры транзисторов лучше производить термопарой. Если радиатор маловат, то проще поставить вентилятор, чтобы не ставить новый радиатор.

Блок питания на TL494 своими руками мне приходилось изготавливать для усилителя сабвуфера в автомобиле. В то время автомобильные инверторы с 12В на 220В не продавались, и у китайцев не было Aliexpress. В качестве усилителя УНЧ применил микросхему серии TDA на 80W.

За последние 5 лет увеличился интерес с технике с электрическим приводом.

Этому поспособствовали китайцы, начавшие массовое производство электрических велосипедов, современных колесо-мотор с высоким КПД. Лучшей реализацией считаю двух колёсные и одноколесные гироскутеры.

В 2015 году китайская компания Ninebot купила американской Segway и начал производства 50 видов электрических скутеров типа Сегвея.

Для управления мощным низковольтным двигателем требуется хороший контроллер управления.

Переделка ATX БП в лабораторный

У каждого есть радиолюбителя есть мощный блок питания ATX от компьютера, который выдаёт 5В и 12В. Его мощность от 200вт до 500вт. Зная параметры управляющего контроллера, можно изменить параметры ATX источника. Например повысить напряжение с 12 до 30В. Популярны 2 способа, один от итальянских радиолюбителей.

Рассмотрим итальянский способ, который максимально простой и не требует перемотки трансформаторов. Выход ATX  полностью убирается и дорабатывается согласно схеме. Огромное количество радиолюбителей повторили эту схему благодаря своей простоте. Напряжение на выходе от 1В до 30В, сила тока до 10А.

Читайте также:  Генератор сигналов

Datasheet

Микросхема настолько популярна, что её выпускает несколько производителей, навскидку я нашел 5 разных даташитов, от Motorola, Texas Instruments и других менее известных. Наиболее полные datasheet TL494 у Моторолы, который и опубликую.

Все даташиты, можно каждый скачать:

Графики электрических характеристик

Функционал микросхемы

Источник: http://led-obzor.ru/tl494-shema-vklyucheniya-datasheet

Регулируемый источник питания из БП ATX на TL494. Часть 1 — железо

6 мая 2015 в 20:08 (МСК) | сохранено

Всем привет! Сегодня хотел бы рассказать Вам о своём опыте переделки самого обычного китайского БП ATX в регулируемый источник питания со стабилизацией тока и напряжения(0-20А, 0-24В).

В этой статье мы подробно рассмотрим работу ШИМ контроллера TL494, обратной связи и пробежимся по модернизации схемы БП и разработке самодельной платы усилителей ошибок по напряжению и току.
Честно признаться, сейчас я даже не могу назвать модель подопытного БП.

Какой-то из многочисленных дешевых 300W P4 ready. Надеюсь, не нужно напоминать, что на деле эти 300W означают не больше 150, и то с появлением в квартире запаха жареного. Рассчитываю на то, что мой опыт сможет быть кому-то полезен с практической точки зрения, а потому упор сделаю на теорию.

Без нее всё равно не получится переделать БП т.к. в любом случае будут какие-то отличия в схеме и сложности при наладке.

Схема БП ATX

Для начала пройдемся по схеме БП ATX на контроллере TL494(и его многочисленных клонах). Все схемы очень похожи друг на друга. Гугл выдает их довольно много и кажется я нашел почти соответствующую моему экземпляру.

Ссылка на схему в полном размере Структурно разделим БП на следующие блоки: — выпрямитель сетевого напряжения с фильтром — источник дежурного питания(+5V standby) — основной источник питания(+12V,-12V,+3.3V,+5V,-5V) — схема контроля основных напряжений, генерация сигнала PowerGood и защита от КЗ Выпрямитель с фильтрами это всё что в левом верхнем углу схемы до диодов D1-D4.

Источник дежурного питания собран на трансформаторе Т3 и транзисторах Q3 Q4. Стабилизация построена на обратной связи через опторазвязку U1 и источнике опорного напряжения TL431. Подробно рассматривать работу этой части я не буду т.к. знаю, что слишком длинные статьи читать не очень весело. В конце я дам название книги, где подробно рассмотрены все подробности.

Обратите внимание, в схеме по ошибке и ШИМ контроллер TL494 и ИОН дежурного питания TL431 обозначены как IC1. В дальнейшем я буду упоминать IC1 имея ввиду именно ШИМ контроллер.

Основной источник питания собран на трансформаторе Т1, высоковольтных ключах Q1 Q2, управляющем трансформаторе Т2 и низковольтных ключах Q6 Q7. Всё это дело раскачивается и управляется микросхемой ШИМ контроллера IC1.

Понимание принципа работы контроллера и назначения каждого элемента его обвязки — это как раз то, что необходимо для сознательной доработки БП вместо слепого повторения чужих рекомендаций и схем.

Механизм работы примерно таков: ШИМ контроллер, поочередно открывая низковольтные ключи Q6 Q7, создает ЭДС в первичной обмотке трансформатора Т2. Видите, эти ключи питаются низким напряжением от дежурного источника питания? Найдите на схеме R46 и поймете о чем я. ШИМ контроллер также питается от этого дежурного напряжения.

Чуть выше я назвал трансформатор Т2 управляющим, но кажется у него есть какое-то более правильное название. Его основная задача — гальваническая развязка низковольтной и высоковольтной части схемы. Вторичные обмотки этого трансформатора управляют высоковольтными ключами Q1 Q2, поочередно открывая их.

С помощью такого трюка низковольтный ШИМ контроллер может управлять высоковольтными ключами с соблюдением мер безопасности. Высоковольтные ключи Q1 Q2 в свою очередь раскачивают первичную обмотку трансформатора Т1 и на его вторичных обмотках возникают интересующие нас основные напряжения.

Высоковольтными эти ключи называются потому, что коммутируют они выпрямленное сетевое напряжение, а это порядка 300В! Напряжение со вторичных обмоток Т1 выпрямляется и фильтруется с помощью LC фильтров. Теперь, надеюсь, в целом картину вы себе представляете и мы можем идти дальше.

ШИМ контроллер TL494.

Давайте разберемся как же устроен ШИМ контроллер TL494.

Будет лучше, если вы скачаете даташит www.ti.com/lit/ds/symlink/tl494.pdf, но в принципе я постараюсь вынести из него самое главное с помощью картинок. Для более глубокого понимания всех тонкостей советую вот этот документ: www.ti.com/lit/an/slva001e/slva001e.pdf

Начнем, как это ни странно, с конца — с выходной части микросхемы. Сейчас всё внимание на выход элемента ИЛИ (помечен красным квадратом). Выход этого элемента в конкретный момент времени напрямую управляет состоянием одного или обоих сразу ключей Q1 Q2. Вариант управления задаётся через пин 13(Output control).

Важная вещь №1: если на выходе элемента ИЛИ лог 1 — выходные ключи закрыты(выключены). Это верно для обоих режимов. Важная вещь №2: если на выходе элемента ИЛИ лог 0 — один из ключей(или оба сразу) открыт(включен).

Вырисовывается следующая картина: по восходящему фронту открытый ранее транзистор закрывается(в этот момент они оба гарантированно закрыты), триггер меняет своё состояние и по нисходящему фронту включается уже другой ключ и будет оставаться включенным пока снова не придет восходящий фронт и не закроет его, в этот момент опять триггер перещёлкивается и следующий нисходящий фронт откроет уже другой транзистор. В single ended режиме ключи всегда работают синхронно и триггер не используется.Время, когда выход находится в лог. 1(и оба ключа закрыты) называется Dead time. Отношение длительности импульса(лог. 0, транзистор открыт) к периоду их следования называется коэффициент заполнения(PWM duty cycle). Например если коэффициент 100% то на выходе элемента ИЛИ всегда 0 и транзистор(или оба) всегда открыт. Простите, но стараюсь объяснять максимально доступно и почти на пальцах, потому что официальным сухим языком это можно и в даташите прочитать. Ах да, зачем же нужен Dead time? Если коротко: в реальной жизни верхний ключ будет тянуть наверх(к плюсу) а нижний вниз(к минусу). Если открыть их одновременно — будет короткое замыкание. Это называется сквозной ток и из-за паразитных емкостей, индуктивностей и прочих особенностей такой режим возникает даже если вы будете открывать ключи строго по очереди. Чтобы сквозной ток свести к минимуму нужен dead time. Теперь обратим внимание на генератор пилы(oscillator), который использует выводы 5 и 6 микросхемы для установки частоты. На эти выводы подключается резистор и конденсатор. Это и есть тот самый RC генератор о котором наверное многие слышали. Теперь на выводе 5(CT) у нас пила от 0 до 3.3В. Как видим, эта пила подается на инвертирующие входы компараторов Dead-time и PWM. С терминами и работой выходной части ШИМ контроллера более-менее определились, теперь будем разбираться при чем тут пила и зачем нам все эти компараторы и усилители ошибок. Мы поняли, что отношение длительности импульса к периоду их следования определяет коэффициент заполнения, а значит и выходное напряжение источника питания т.к. в первичную обмотку трансформатора будет вкачиваться тем больше энергии, чем больше коэффициент заполнения. Для примера разберемся, что нужно сделать чтобы установить коэффициент заполнения 50%. Вы еще помните про пилу? Она подается на инвертирующие входы компараторов PWM и Dead time. Известно, что если напряжение на инвертирующем входе выше чем на неинвертирующем — выход компаратора будет лог.0. Напомню, что пила — это плавно поднимающийся от 0 до 3.3в сигнал, после чего резко падающий на 0в. Таким образом, чтобы на выходе компаратора 50% времени был лог.0 — на неинвертирующий вход нужно подать половину напряжения пилы(3.3в/2=1,65в). Это и даст искомые 50% duty cycle. Заметили, что оба компаратора сходятся на том самом элементе ИЛИ, а значит, пока какой-то из компараторов выдает лог.1 — другой не может ему помешать. Т.е. приоритет имеет тот компаратор, который приводит к меньшему коэффициенту заполнения. И если на Dead time компаратор напряжение подается снаружи, то на PWM компаратор можно подать сигнал как извне(3 пин) так и с встроенных усилителей ошибок(это обычные операционные усилители). Они тоже соединяются по схеме ИЛИ, но т.к. мы уже имеем дело с аналоговым сигналом — схема ИЛИ реализуется с использованием диодов. Таким образом контроль над коэффициентом заполнения захватывает тот усилитель ошибки, который просит меньший коэффициент заполнения. Состояние другого при этом не имеет значения.

Обратная связь.

Хорошо, теперь как на всём этом построить источник питания? Очень просто! Нужно охватить БП отрицательной обратной связью. Разница между желаемым(заданным) и имеющимся напряжением называется ошибка.

Если в каждый момент времени воздействовать на коэффициент заполнения так, чтобы исправить ошибку и привести ее к 0 — получим стабилизацию выходного напряжения(или тока). Обратная связь является отрицательной до тех пор, пока реагирует на ошибку управляющим воздействием с противоположным знаком.

Если обратная связь будет положительной — пиши пропало! В таком случае обратная связь будет увеличивать ошибку вместо того чтобы уменьшать ее. Всё это работа для тех самых усилителей ошибок.

На инвертирующий вход усилителя ошибки подается опорное напряжение(эталон), а на неинвертирующий заводится напряжение на выходе источника питания. Кстати внутри ШИМ контроллера есть источник опорного напряжения 5В, который является точкой отсчёта во всех измерениях.

Компенсация обратной связи

Даже не знаю как бы по-проще это объяснить. С обратной связью всё просто только в идеальном мире. На практике же если вы изменяете коэффициент заполнения — выходное напряжение меняется не сразу, а с некоторой задержкой.

К примеру усилитель ошибки зарегистрировал понижение напряжения на выходе, откорректировал коэффициент заполнения и прекратил вмешиваться в систему, но напряжение продолжает нарастать и потом усилитель ошибки вынужден снова корректировать коэффициент заполнения уже в другую сторону. Такая ситуация происходит из-за задержки реакции.

Читайте также:  Индикатор неисправности стоп-сигнала

Так система может перейти в режим колебаний. Они бывают затухающими и незатухающими. Блок питания в котором могут возникнуть незатухающие колебания сигнала обратной связи — долго не протянет и является нестабильным. У обратной связи есть определенная полоса пропускания. Допустим полоса 100кГц.

Это означает, что если выходное напряжение будет колебаться с частотой выше 100кГц — обратная связь этого просто не заметит и корректировать ничего не будет. Конечно, хотелось бы, чтобы обратная связь реагировала на изменения любой частоты и выходное напряжение было как можно стабильнее. Т.е.

борьба идет за то, чтобы обратная связь была максимально широкополосной. Однако та самая задержка реакции не позволит нам сделать полосу бесконечно широкой.

И если полоса пропускания цепи обратной связи будет шире чем возможности самого БП на отработку управляющих сигналов(прямая связь) — на некоторых частотах отрицательная обратная связь будет внезапно становиться положительной и вместо компенсации ошибки будет ее еще больше увеличивать, а это как раз условия возникновения колебаний.

Теперь от задержек в секундах давайте перейдем к частотам, коэффициентам усиления и фазовым сдвигам… Полоса пропускания это максимальная частота, на которой коэффициент усиления больше 1. С увеличением частоты коэффициент усиления уменьшается. В принципе это справедливо для любого усилителя.

Итак, чтобы наш БП работал стабильно должно выполняться одно условие: во всей полосе частот, где суммарное усиление прямой и обратной связи больше 1(0дБ), отставание по фазе не должно превышать 310 градусов. 180 градусов вносит инвертирующий вход усилителя ошибки. Вводом в обратную связь различных фильтров добиваются того, чтобы это правило выполнялось.

Если очень грубо, то компенсация обратной связи это подгонка полосы пропускания и ФЧХ обратной связи под реакции реального источника питания(под характеристики прямой связи).

Тема эта очень не простая, под ней лежит куча математики, исследований и прочих трудов… Я лишь стараюсь в доступном виде изложить саму суть вопроса. Могу порекомендовать к прочтению вот эту статью, где хоть и не так на пальцах, но тоже в доступном виде освещен этот вопрос и даны ссылки на литературу: bsvi.ru/kompensaciya-obratnoj-svyazi-v-impulsnyx-istochnikax-pitaniya-chast-1

От теории к практике

Теперь мы можем взглянуть на схему БП и понять что в ней много лишнего. В первую очередь я выпаял всё, что относится к контролю выходных напряжений(схема формирования сигнала Power good). Нейтрализовал встроенные в ШИМ контроллер усилители ошибок путем подачи +5vref на инвертирующие входы и посадив на GND неинвертирующие.

Удалил штатную схему защиты от КЗ. Выпилил все не нужные выходные фильтры от напряжений которые не используются… Заменил выходные диоды на более мощные. Заменил трансформатор! Выпаял его из качественного БП где написанные 400W действительно означают 400W.

Разница в размерах между тем, что стояло тут до этого говорит сама за себя:Заменил дроссели в выходном фильтре(с того-же 400W БП) и конденсаторы поставил на 25В:Далее я разработал схему, позволяющую регулировать стабилизацию выходного напряжения и устанавливать ограничение тока выдаваемого БП.

Схема реализует внешние усилители ошибок собранные на операционных усилителях LM358 и несколько дополнительных функций в виде усилителя шунта(INA197) для измерения тока, нескольких буферных усилителей для выдачи величины установленного и измеренного тока и напряжения на другую плату, где собрана цифровая индикация. О ней я расскажу в следующей статье.

Выдавать на другую плату сигналы как есть — не лучшее решение т.к. источник сигнала может быть достаточно высокоомным, провод ловит шум, мешая обратной связи работать устойчиво. В первой итерации я с этим столкнулся и пришлось всё переделать.

В принципе на схеме всё подписано, подробно комментировать ее не вижу смысла и думаю, что для тех кто понял теорию выше, должно быть всё довольно очевидно.

Отмечу лишь, что цепочки C4R10 и C7R8 это и есть компенсация обратной связи о которой я говорил выше. Честно говоря, в ее настройке очень помогла прекрасная статьи эмбэддера под ником BSVi. bsvi.

ru/kompensaciya-obratnoj-svyazi-prakticheskij-podxod Этот подход реально работает и потратив денек-другой мне удалось добиться стабильной работы БП описанным в статье методом. Сейчас, конечно, я бы справился часа за два наверно, но тогда опыта не было и по неосторожности я взорвал не мало транзисторов.

Ах да, обратите внимание на емкость C7! 1uF это довольно много. Сделано это для того, чтобы обратную связь по току зажать в быстродействии. Это такой грязный хак для преодоления нестабильности возникающей на границе перехода от стабилизации напряжения к стабилизации тока.

В таких случаях применяют какие-то более навороченные приёмы, но так заморачиваться я не стал.

Супер точная стабилизация тока мне не нужна, к тому же к моменту, когда я столкнулся с этой бедой — проект переделки БП успел здорово надоесть! По этой схеме лазерным утюгом была изготовлена плата:Она встраивается в БП вот таким образом:В качестве шунта для измерения тока выбран кусок медной проволоки длинной сантиметров 10 наверно.

Корпус я использовал от довольно качественного БП Hiper. Кажется это самый проветриваемый корпус из всех что я видел. Также возник вопрос о подключении вентилятора. БП ведь регулируется от 0 до 24В, а значит кулер придется питать от дежурки.

Дежурка представлена двумя напряжениями — стабильными 5В, которые идут на материнскую плату и не стабилизированным, служебным питанием около 13.5В которое используется для питания самого ШИМ контроллера и для раскачки управляющего трансформатора.

Я использовал обычный линейный стабилизатор чтобы получить стабильные +12В и завёл их на маленькую платку терморегуляции оборотов кулера, выпаянную с того-же Hiper'a. Платку закрепил на радиаторе шурупом просто из соображений удобства подключения кулера.

Радиаторы кстати пришлось изогнуть ибо они не вмещались в корпус нового формата. Лучше перед изгибанием их нагревать паяльной станцией, иначе есть шанс отломать половину зубов. Терморезистор регулятора закрепил на дросселе групповой стабилизации т.к. это самая горячая часть. В таком виде БП прошел длительные испытания, питая кучу автомобильных лампочек дальнего света и выдерживал нагрузки током порядка 20А при напряжении 14В. А еще он гордо зарядил несколько автомобильных аккумуляторов, когда у нас в Крыму выключали свет.

Будущее уже рядом

Тем временем я задумал немного нестандартную систему индикации режимов работы БП, о чем в последствии немного сожалел, но всё-же она работает!Так что в следующей статье вас ждет программирование ATMega8 на C++ с применением шаблонной магии, различных паттернов и самописная библиотека для вычислений с фиксированной точкой поверх которой реализовано усреднение отсчётов АЦП и перевод их в напряжение/ток по таблице с линейной интерполяцией. Каким-то чудом всё это уместилось в 5 с копейками килобайт флэша. Не переключайте канал, должно быть интересно. Кстати, обещанная в начале книга: Куличков А.В. «Импульсные блоки питания для IBM PC»

radioportal-pro.ru/_ld/0/15_caf3ebe8f7eaeee.djvu

P.S. Надеюсь, изложенное выше окажется полезным. Строго не судите, но конструктивная критика приветствуется.

Источник: https://sohabr.net/habr/post/257427/

Зарядное устройство — лабораторный блок питания из atx

   Превращаем ненужный БП от компьютера в мощное зарядное устройство — лабораторный блок питания. Пошаговая фотоинструкция. Вначале ищем компьютерный блок питания формата ATX. 

   Выпаиваем всю выпрямительную часть и всё, что соединено с ножками 1, 2 и 3 микросхемы TL494.

Также нужно выпаять диод, (отмечено 1 на плате) соединяющий выходную обмотку силового трансформатора с + питания TL494 – она будет питаться только от маленького «дежурного» преобразователя (у него есть не только 5V выход, но и 12V), чтобы не зависеть от выходного напряжения БП. И обратите внимание на электролит отмененным 2-ой, его оставить, он бывает от 1 до 4.7мкф. Я его меняю на 10мкфХ10в. 

   Отсоединяем от схемы ножки 15 и 16 – это второй усилитель ошибки, который мы используем для канала стабилизации тока. 

   Пунктиром очерчены детали, которые уже есть в БП. 

   Выпрямительные диоды нужно соединить с 12-ти вольтовыми отводами вторичной обмотки силового трансформатора. Лучше поставить более мощные, например сборку 30CPQ150 – тогда можно максимальный выходной ток увеличить до 20А.

   Дроссель L1 делаем из кольца, оставив на нём только 5-тивольтовую обмотку, дроссель L2 из цепи 5V. 

   Приводим схему выходной части в соответствие со схемой. Вентилятор запитываем от питания TL494 (12 нога) – так, чтобы он дул внутрь корпуса.

На микросхеме ОУ LM358 (LM2904, или любой другой сдвоенный низковольтный операционник, который может работать в однополярном включении и при входных напряжениях от 0 В) собран измерительный усилитель выходного напряжения и тока, который будет давать измерительные сигналы на TL494. Резисторы R9 и R8 задают опорные напряжения. 

   Переменный резистор R9 регулирует выходное напряжение, R8 – выходной ток. Так как мне не нужно напряжение, а только ток для зарядки, то напряжение сделал на полную (получилось 24в), а оставил только регулятор тока. Токоизмерительный резистор R7 на 0.05 ом должен быть мощностью 5 ватт (10А^2*0.05ом). Питание для ОУ берём с выхода «дежурных» 5В БП ATX (обычно обозначены на плате как +5V SB или 5V STANDBY, фиолетовый провод). Нагрузка подключается к +OUT и -OUT.

   Измерительный резистор R7 – это два 5-тиваттных резистора (белые) по 0.1ом соединённые параллельно.  

   Нагрузочный резистор 470ом 1 Вт ставим параллельно C5. Он нужен чтобы БП ATX без нагрузки не оставался. Ток через него не учитывается, он до измерительного резистора R7 включён. Без него, тоже работать будет, но тогда если установить более низкое напряжение при отключенной от выхода нагрузке – долго ждать, пока C4 и C5 разрядятся до нужного напряжения. 

   Упаковываем все в корпус, выводим необходимые элементы, и радуемся отличному лабораторному блоку питания, он же по совместительству импульсное зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов. Автор статьи и фото: ear

Источник: http://el-shema.ru/publ/pitanie/zarjadnoe_ustrojstvo_laboratornyj_blok_pitanija_iz_atx/5-1-0-107

Ссылка на основную публикацию