Схемы импульсных блоков питания 12в


Импульсный блок питания 12В 5А: общие сведения, схема, процесс изготовления устройства своими руками

Импульсный блок питания — это инверторная система, в которой переменное напряжение преобразовывается в постоянное, а затем из него формируются импульсы повышенной частоты. Такой прибор стоит довольно дорого и купить его могут только обеспеченные люди. Все те, кто не относится к этой категории, стараются изготовить устройство своими руками. Для этого понадобятся необходимые материалы и схема импульсного блока питания 12 В 5А.

Перед тем как сделать импульсный блок питания своими руками, необходимо подробно изучить его конструктивные особенности, принцип действия, достоинства и недостатки. С помощью этой информации можно ускорить процесс создания, а также сделать устройство более качественным и долговечным.

Составные части

Чаще всего самодельный импульсный блок питания изготавливается по стандартной схеме с использованием некоторых важных элементов. Он применяется для корректировки входного напряжения при питании светодиодных ламп или других осветительных приборов. Конструкция блока включает в себя несколько составляющих:

  1. Импульсный трансформатор. Он устанавливается между входной и выходной частью конструкции и служит для проведения процесса выделения импульса.
  2. РТС термистор. Эта деталь устройства изготавливается из разнообразных полупроводников и имеет положительный коэффициент температуры. Применяется в качестве защитного механизма ключа.
  3. Конденсатор. Этот элемент конструкции рассчитывается на разную нагрузку и выполняет роль фильтрующего элемента (снимает оставшиеся пики импульсов).
  4. Драйвера. С их помощью проводится гашение сопротивления, возникающего в цепи.
  5. Полевые транзисторы. Они выбираются исходя из максимального напряжения и сопротивления. При низких показателях этих двух параметров значительно увеличивается коэффициент полезного действия, и снижается степень нагрева в процессе работы.
  6. Типовой трансформатор. Он имеет стандартную конструкцию и применяется для понижения высокого напряжения.

Принцип работы

Импульсный источник питания отличается простотой своей работы. В ней без труда сможет разобраться не только специалист, но и новичок, имеющий элементарные знания в этой области. Из-за этого устройства считаются наиболее доступными и часто используются для достижения различных целей. Работают они следующим образом:

  1. Переменное входное напряжение преобразовывается в постоянное.
  2. Затем оно принимает вид прямоугольного импульса высокой частоты и подаётся на трансформатор.
  3. Там при помощи отрицательной обратной связи происходит процесс стабилизации напряжения.

Обратная связь может быть создана одним из двух способов. Оба они позволяют качественно выполнить возложенные функции и избежать появления непредвиденных ситуаций. Способы организации обратной связи:

  1. Без создания развязки (применяется резисторный делитель напряжения).
  2. С гальванической развязкой (выход обмотки трансформатора или оптрон).

Аналогично происходит процесс выдерживания выходного напряжения.

Преимущества и недостатки

Созданный своими руками импульсный БП, как и любое другое устройство, имеет несколько достоинств. Благодаря им конструкция пользуется большой популярностью и часто применяется в той или иной сфере деятельности человека. К положительным сторонам источника питания относятся следующие факторы:

  1. Высокий коэффициент стабилизации. Благодаря этому показателю обеспечиваются условия питания, снижающие негативное воздействие на чувствительные электронные элементы устройства.
  2. Высокий КПД. Все современные модели оснащаются и настраиваются так, чтобы максимально снизить нежелательные потери, что автоматически приведёт к повышению коэффициента полезного действия. В некоторых случаях этот показатель может достигать 98%.
  3. Восприимчивость к резким перепадам напряжения в электросети. Это одно из главных достоинств конструкции, которое позволяет увеличить срок работы электронных элементов.
  4. Частота входящего тока практически не влияет на работу входных деталей конструкции.
  5. Возможность дистанционного управления. В некоторых новых моделях предусмотрена специальная функция, которая позволяет управлять прибором с небольшого расстояния.
  6. Малый вес и размеры. Эти параметры позволяют упростить процесс транспортировки блока питания и увеличить его популярность среди потребителей.
  7. Дешевизна. Импульсный источник питания стоит намного дешевле линейного.

Несмотря на большое количество преимуществ, у конструкции есть и несколько недостатков. Их обязательно нужно учитывать, так как они позволят избежать неисправностей и снизят риск некачественной работы устройства. Среди недостатков выделяются такие:

  1. Наличие трудностей при самостоятельной регулировке параметров прибора.
  2. Сильные импульсные помехи.
  3. Необходимость дополнения цепи компенсаторами коэффициента мощности.
  4. Сложность проведения ремонтных и профилактических работ.
  5. Низкая степень надёжности.

Изготовление своими руками

Для того чтобы устройство правильно работало и выполняло возложенные на него функции, необходимо соблюсти ряд правил. С их помощью можно добиться нужного результата и снизить вероятность возникновения ошибок.

Рекомендации профессионалов

Во время изготовления импульсного источника питания следует брать во внимание не только советы производителей деталей, но и рекомендации специалистов. Они помогут новичкам избежать большинства простых ошибок и выполнить работу за максимально короткий промежуток времени. Советы профессионалов:

  1. В большинстве случаев схема блока питания не требует наличия специальных фильтров и организации обратной связи.
  2. Из множества полевых транзисторов рекомендуется покупать детали типа IR. Они хорошо выдерживают повышенные температуры и не разрушаются под длительным воздействием тепла.
  3. Если в собранной своими руками конструкции транзисторы будут сильно нагреваться в процессе работы, то следует установить дополнительное охлаждающее устройство (вентилятор).

Необходимые материалы и инструменты

Перед тем как приступить к изготовлению устройства, нужно подготовить все необходимые материалы и инструменты. Благодаря этому можно будет не отвлекаться во время работы, чтобы найти тот или иной предмет. В процессе создания прибора понадобятся:

  • любой РТС термистор;
  • конденсаторы ёмкостью не менее 220 мкФ;
  • диодная сборка;
  • полевые транзисторы с хорошим сопротивлением (IRF840, IRF740);
  • драйвера IR2153D, IR2153, IR2152;
  • трансформатор (можно использовать устройство, снятое со старых системных блоков компьютера);
  • диоды из семейства HER.

Помимо составляющих частей конструкции необходимо подготовить различные инструменты. С их помощью будет выполняться сборка устройства, поэтому они должны быть качественными и удобными для использования.

Необходимые инструменты:

  • плоскогубцы;
  • отвёртки разного размера;
  • пинцет;
  • паяльное оборудование;
  • расходные материалы для пайки.

Процесс сборки

После того как все подготовительные мероприятия были завершены, можно приступать к сборке устройства своими руками. Схема импульсных источников питания составляется заранее. Эту работу можно выполнять самостоятельно или с помощью специалиста.

Первый вариант значительно дешевле, но требует от мастера наличия знаний в области электроники и больших временных затрат.

Пошаговая инструкция:

  1. Первым делом на входе устанавливается РТС термистор и надёжно фиксируется.
  2. Затем конструкция дополняется диодными мостами.
  3. На следующем этапе монтируются драйвера, используемые для управления работой затворов полевых транзисторов.
  4. Полевые транзисторы крепятся без укорачивания фланцев.
  5. После этого проводится крепление к радиатору. Эту работу нужно выполнять с применением изоляционных прокладок и специальных шайб.
  6. Трансформаторы монтируются с закороченными выводами.
  7. На выходе ставятся диоды.

Тестирование устройства

Для того чтобы проверить собранный импульсный источник энергии на работоспособность, необходимо выполнить несколько простых действий. Они помогут выявить различные проблемы и ошибки, допущенные в процессе сборки. Порядок действий:

  1. Выполняется первое кратковременное включение устройства в цепь.
  2. Если всё правильно сделано, то должна загореться лампочка, сигнализирующая о подаче питания к прибору.
  3. Затем следует оставить блок питания в рабочем состоянии на несколько минут.
  4. По истечении этого времени необходимо отключить устройство и проверить температуру всех его деталей. Нагрев одного или нескольких элементов будет свидетельствовать о допущенной ошибке в процессе сборки.
  5. При втором пуске определяется величина напряжения. Выполнить эту операцию можно при помощи специального тестера.
  6. Работающий блок питания оставляется примерно на 1 час.
  7. По прошествии указанного промежутка времени элементы проверяются на степень нагрева.
  8. Если ни один из элементов не стал горячим, то все они проверяются на наличие высокого тока после отключения питания.

Техника безопасности

Во время эксплуатации импульсного блока необходимо придерживаться простых правил безопасности. Они помогут избежать травм разной степени тяжести и снизить вероятность возникновения аварийной ситуации. Основные меры предосторожности:

  1. Ремонтные или профилактические работы следует выполнять только при отключении блока от электросети. Это поможет избежать удара током и всех проблем, связанных с ним.
  2. Силовые конденсаторы способны долго оставаться под напряжением даже после отключения блока. Из-за этого запрещается выполнять какие-либо действия с прибором сразу же после его выключения.
  3. Запрещено хранить около работающей установки легковоспламеняющиеся предметы и горючие материалы. Из-за небольшой искры может произойти возгорание, которое повлечёт за собой множество проблем.
  4. Не рекомендуется проводить ремонт конструкции, если рядом с ней есть заземлённые устройства.
  5. Не следует хранить и использовать прибор во влажном помещении, так как это может привести в короткому замыканию.
  6. Мастер, работающий с импульсным источником энергии, должен стоять на специальном коврике из диэлектрического материала. Эта простая мера поможет значительно снизить риск поражения током.
  7. Запрещается ремонтировать устройство, стоя на полу из цемента или любого другого токопроводящего материала.
  8. Не рекомендуется оставлять без присмотра работающий самодельный блок.
  9. При первом включении сделанного своими руками блока необходимо тщательно проверить все элементы конструкции на предмет безопасности.
  10. Важно избегать попадания воды или каких-либо других жидкостей на составные части устройства, работающие от электроэнергии.
  11. Профилактические и ремонтные мероприятия следует выполнять с использованием специальной защитной одежды (нарукавников, перчаток) и инструментов с изолированными ручками.
  12. Хранить самодельное устройство следует в недоступном для детей и домашних животных месте.
  13. При возникновении какой-либо аварии или непредвиденной ситуации необходимо сразу же обесточить оборудование. Только после этого можно искать причину поломки и устранять её.

Импульсный источник энергии — это полезное и нужное устройство, которое можно не только купить в готовом виде, но и изготовить своими руками. Второй вариант более популярный, так как он позволяет получить качественный прибор с минимальными финансовыми и временными затратами.

При соблюдении советов профессионалов и правил техники безопасности можно значительно снизить риск получения травмы и избежать аварийных ситуаций.

220v.guru

МОЩНЫЙ ИМПУЛЬСНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ НА 12В

   Сейчас мало кто при построении мощных, на ток более 3-х ампер, блоков питания, ставит обычные железные трансформаторы на 50 Гц. Во-первых они слишком габаритные и тяжёлые, а во-вторых их просто нелегко (дорого) достать. Сами посудите, во сколько обоййдётся 5-10 амперный трансформатор. Поэтому когда потребовался импульсный блок питания, то собрал его на базе стандартного преобразователя TL494. Транзисторы выходные 2s2625.

Схема импульсного блока питания 12В 5А

   За основу схемы взял с ИБП на драйвере SG6105D (или похожую IW1688). Фото готовой платы прилагаю. Многие опасаются связываться с подобными устройствами, но напрасно - если все правильно собрано, то запуск без проблем.

   Предназначается данный ИБП для зарядного автомобильного аккумулятора, покупать готовое не стал - интереснее сделать своими руками.

   После успешного запуска, гонял под нагрузкой 5 А. грелось не существенно - выходной диод и дроссель. Напряжение держалось стабильно 12 В. Силовые транзисторы еле теплые.

   Так что повторяйте - схема рабочая, только не забывайте про технику безопасности с высоким напряжением, оно тут свыше 300 В. Если есть вопросы по блоку - на конференцию. Сборку и испытания проводил sterc.

   Форум по ИБП

   Обсудить статью МОЩНЫЙ ИМПУЛЬСНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ НА 12В

radioskot.ru

Мощный импульсный блок питания 12В 40А

Такое устройство недавно заказали из местного магазина. Устройство предназначено для запитки стенда сразу с 30- ю автомобильными магнитолами. Ясное дело, если прикинуть, то одна магнитола будет потреблять порядка 1 Ампер тока, это просто если она включена, но если запустить на полную громкость, то потребление одной магнитолы будет в районе 7-8 Ампер. 30 магнитол по 1 А это уже 30 Ампер, а при напряжении 12 Вольт мощность блока питания должна быть не менее 350-400 ватт. Поскольку финансы были ограничены, то собрать такое дело с сетевым трансформатором на 400 ватт крайне не выгодно, вот и решил замутить импульсную схему. Одна из самых простых вариантов построена на высоковольтном полумостовом драйвере IR2153, не смотря на простоту сборки, такой блок питания может обеспечить заданную мощность. 

Затраты на компоненты не превосходят 10$, при этом блок получился минимальных размеров. На входе питания построен сетевой фильтр, предохранитель. Термистор сохраняет полевики от бросков напряжения во время подачи питания. Диодный мост построен на 4-х выпрямителях 1N5408, это 3-х Амперный диод с обратным напряжением 1000 Вольт. Конденсаторы 200В 470мкФ - сняты от компьютерного блока питания. Заменой емкости можно поднять или снизить мощность блока питания в целом. Не смотря на то, что нагружал блок питания почти до максимума, но ключи были полностью холодными за 3 минуты работы. Сами ключи через изоляции укреплены на общий теплоотвод небольших размеров. Отдув осуществляется кулером, который питает отдельный бп на 3 ватта, такой блок был снят из светодиодного светильника. Такое решение обусловлено тем, что в случае запитки кулера от общей шины 12 Вольт, может образоваться фон, а это в свою очередь приводит к искажениям, если к блоку подключена автомагнитола. 

Трансформатор пришлось мотать с нуля.

Сердечник был взят из компьютерного блока питания. Все промышленные обмотки нужно убрать и мотать свою. Сетевая обмотка состоит из 40 витков провода 0,8мм. Вторичная обмотка намотана шиной из 7жил провода 0,8 мм, обмотка состоит из 2х3 витков. На выходе стоит сдвоенный диод шоттки 2х30А, теплоотводом для него служит корпус блока питания, а сам корпус был взят из компового БП.

Ограничительный резистор для запитки микросхемы нужен мощный (2 ватт) в процессе работы он может немножко перегреваться, номинал может отклониться в ту или иную сторону на 10%.  В итоге получился очень мощный блок питания, который уже неделю питает стенд с автомагнитолами, работает 12 часов в сутки без перерывов. 

С уважением - АКА КАСЬЯН

vip-cxema.org

Импульсный блок питания своими руками: принцип работы, схемы

В большинстве современных электронных устройств практически не используются аналоговые (трансформаторные) блоки питания, им на смену пришли импульсные преобразователи напряжения. Чтобы понять, почему так произошло, необходимо рассмотреть конструктивные особенности, а также сильные и слабы стороны этих устройств. Мы также расскажем о назначении основных компонентов импульсных источников, приведем простой  пример реализации, который может быть собран своими руками.

Конструктивные особенности и принцип работы

Из нескольких способов преобразования напряжения для питания электронных компонентов, можно выделить два, получивших наибольшее распространение:

  1. Аналоговый, основным элементом которого является понижающий трансформатор, помимо основной функции еще и обеспечивающий гальваническую развязку.
  2. Импульсный принцип.

Рассмотрим, чем отличаются эти два варианта.

БП на основе силового трансформатора

Рассмотрим упрощенную структурную схему данного устройства. Как видно из рисунка, на входе установлен понижающий трансформатор, с его помощью производится преобразование амплитуды питающего напряжения, например из 220 В получаем 15 В. Следующий блок – выпрямитель, его задача преобразовать синусоидальный ток в импульсный (гармоника показана над условным изображением). Для этой цели используются выпрямительные полупроводниковые элементы (диоды), подключенные по мостовой схеме. Их принцип работы можно найти на нашем сайте.

Упрощенная структурная схема аналогового БП

Следующий блок играет выполняет две функции: сглаживает напряжение (для этой цели используется конденсатор соответствующей емкости) и стабилизирует его. Последнее необходимо, чтобы напряжение «не проваливалось» при увеличении нагрузки.

Приведенная структурная схема сильно упрощена, как правило, в источнике данного типа имеется входной фильтр и защитные цепи, но для объяснения работы устройства это не принципиально.

Все недостатки приведенного варианта прямо или косвенно связаны с основным элементом конструкции – трансформатором. Во-первых, его вес и габариты, ограничивают миниатюризацию. Чтобы не быть голословным приведем в качестве примера понижающий трансформатор 220/12 В номинальной мощностью 250 Вт. Вес такого агрегата – около 4-х килограмм, габариты 125х124х89 мм. Можете представить, сколько бы весила зарядка для ноутбука на его основе.

Понижающий трансформатор ОСО-0,25 220/12

Во-вторых, цена таких устройств порой многократно превосходит суммарную стоимость остальных компонентов.

Импульсные устройства

Как видно из структурной схемы, приведенной на рисунке 3, принцип работы данных устройств существенно отличается от аналоговых преобразователей, в первую очередь, отсутствием входного понижающего трансформатора.

Рисунок 3. Структурная схема импульсного блока питания

Рассмотрим алгоритм работы такого источника:

  • Питание поступает на сетевой фильтр, его задача минимизировать сетевые помехи, как входящие, так и исходящие, возникающие вследствие работы.
  • Далее вступает в работу блок преобразования синусоидального напряжения в импульсное постоянное и сглаживающий фильтр.
  • На следующем этапе к процессу подключается инвертор, его задача связана с формированием прямоугольных высокочастотных сигналов. Обратная связь с инвертором осуществляется через блок управления.
  • Следующий блок – ИТ, он необходим для автоматического генераторного режима, подачи напряжения на цепи, защиты, управления контроллером, а также нагрузку. Помимо этого в задачу ИТ входит обеспечение гальванической развязки между цепями высокого и низкого напряжения.

В отличие от понижающего трансформатора, сердечник этого устройства изготавливается из ферримагнитных материалов, это способствует надежной передачи ВЧ сигналов, которые могут быть в диапазоне 20-100 кГц. Характерная особенность ИТ заключается в том, что при его подключении критично включение начала и конца обмоток. Небольшие размеры этого устройства позволяют изготавливать приборы миниатюрных размеров, в качестве примера можно привести электронную обвязку (балласт) светодиодной или энергосберегающей лампы.

Пример миниатюрных импульсных БП
  • Далее вступает в работу выходной выпрямитель, поскольку он работает с высокочастотным напряжением, для процесса необходимы быстродействующие полупроводниковые элементы, поэтому для этой цели применяют диоды Шоттки.
  • На завершавшей фазе производится сглаживание на выгодном фильтре, после чего напряжение подается на нагрузку.

Теперь, как и обещали, рассмотрим принцип работы основного элемента данного устройства – инвертора.

Как работает инвертор?

ВЧ модуляцию, можно сделать тремя способами:

  • частотно-импульсным;
  • фазо-импульсным;
  • широтно-импульсным.

На практике применяется последний вариант. Это связано как с простотой исполнения, так и тем, что у ШИМ неизменна коммуникационная частота, в отличие от двух остальных способов модуляции. Структурная схема, описывающая работу контролера, показана ниже.

Структурная схема ШИМ-контролера и осциллограммы основных сигналов

Алгоритм работы устройства следующий:

Генератор задающей частоты формирует серию прямоугольных сигналов, частота которых соответствует опорной. На основе этого сигнала формируется UП пилообразной формы, поступающее на вход компаратора КШИМ. Ко второму входу этого устройства подводится сигнал UУС, поступающий с регулирующего усилителя. Сформированный этим усилителем сигнал соответствует пропорциональной разности UП (опорное напряжение) и UРС (регулирующий сигнал от цепи обратной связи). То есть, управляющий сигнал UУС, по сути, напряжением рассогласования с уровнем, зависящим как от тока на грузке, так и напряжению на ней (UOUT).

Данный способ реализации позволяет организовать замкнутую цепь, которая позволяет управлять напряжением на выходе, то есть, по сути, мы говорим о линейно-дискретном функциональном узле. На его выходе формируются импульсы, с длительностью, зависящей от разницы между опорным и управляющим сигналом. На его основе создается напряжение, для управления ключевым транзистором инвертора.

Процесс стабилизации напряжения на выходе производится путем отслеживания его уровня, при его изменении пропорционально меняется напряжение регулирующего сигнала UРС, что приводит к увеличению или уменьшению длительности между импульсами.

В результате происходит изменение мощности вторичных цепей, благодаря чему обеспечивается стабилизация напряжения на выходе.

Для обеспечения безопасности необходима гальваническая развязка между питающей сетью и обратной связью. Как правило, для этой цели используются оптроны.

Сильные и слабые стороны импульсных источников

Если сравнивать аналоговые и импульсные устройства одинаковой мощности, то у последних будут следующие преимущества:

  • Небольшие размеры и вес, за счет отсутствия низкочастотного понижающего трансформатора и управляющих элементов, требующих отвода тепла при помощи больших радиаторов. Благодаря применению технологии преобразования высокочастотных сигналов можно уменьшить емкость конденсаторов, используемых в фильтрах, что позволяет устанавливать элементы меньших габаритов.
  • Более высокий КПД, поскольку основные потери вызывают только переходные процессы, в то время как в аналоговых схемам много энергии постоянно теряется при электромагнитном преобразовании. Результат говорит сам за себя, увеличение КПД до 95-98%.
  • Меньшая стоимость за счет применения мене мощных полупроводниковых элементов.
  • Более широкий диапазон входного напряжения. Такой тип оборудования не требователен к частоте и амплитуде, следовательно, допускается подключение к различным по стандарту сетям.
  • Наличие надежной защиты от КЗ, превышения нагрузки и других нештатных ситуаций.

К недостаткам импульсной технологии следует отнести:

Наличие ВЧ помех, это является следствием работы высокочастотного преобразователя. Такой фактор требует установки фильтра, подавляющего помехи. К сожалению, его работа не всегда эффективна, что накладывает некоторые ограничения на применение устройств данного типа в высокоточной аппаратуре.

Особые требования к нагрузке, она не должна быть пониженной или повышенной. Как только уровень тока превысит верхний или нижний порог, характеристики напряжения на выходе начнут существенно отличаться от штатных. Как правило, производители (в последнее время даже китайские) предусматривают такие ситуации и устанавливают в свои изделия соответствующую защиту.

Сфера применения

Практически вся современная электроника запитывается от блоков данного типа, в качестве примера можно привести:

  • различные виды зарядных устройств; Зарядки и внешние БП
  • внешние блоки питания;
  • электронный балласт для осветительных приборов;
  • БП мониторов, телевизоров и другого электронного оборудования.
Импульсный модуль питания монитора

Собираем импульсный БП своими руками

Рассмотрим схему простого источника питания, где применяется вышеописанный принцип работы.

Принципиальная схема импульсного БП

Обозначения:

  • Резисторы: R1 – 100 Ом, R2 – от 150 кОм до 300 кОм (подбирается), R3 – 1 кОм.
  • Емкости: С1 и С2 – 0,01 мкФ х 630 В, С3 -22 мкФ х 450 В, С4 – 0,22 мкФ х 400 В, С5 – 6800 -15000 пФ (подбирается),012 мкФ, С6 – 10 мкФ х 50 В, С7 – 220 мкФ х 25 В, С8 – 22 мкФ х 25 В.
  • Диоды: VD1-4 – КД258В, VD5 и VD7 – КД510А, VD6 – КС156А, VD8-11 – КД258А.
  • Транзистор VT1 – KT872A.
  • Стабилизатор напряжения D1 – микросхема КР142 с индексом ЕН5 – ЕН8 (в зависимости от необходимого напряжения на выходе).
  • Трансформатор Т1 – используется ферритовый сердечник ш-образной формы размерами 5х5. Первичная обмотка наматывается 600 витков проводом Ø 0,1 мм, вторичная (выводы 3-4) содержит 44 витка Ø 0,25 мм, и последняя – 5 витков Ø 0,1 мм.
  • Предохранитель FU1 – 0.25А.

Настройка сводится к подбору номиналов R2 и С5, обеспечивающих возбуждение генератора при входном напряжении 185-240 В.

www.asutpp.ru


Смотрите также