Принцип работы и устройство импульсного блока питания
Блок питания — это устройство, преобразующее сетевое напряжения до уровня, необходимого для работы электрических схем различных приборов. Вторичные источники электропитания часто используются для бытовой техники и промышленных установок, содержащих электронику.
Изначально источники вторичного напряжения строились по схеме, которую принято называть трансформаторной. Принцип её работы состоит в трансформации сетевого напряжения до необходимого уровня с последующим его выпрямлением и стабилизацией.
Типовая схема традиционного источника электропитания состоит из следующих элементов:
Читайте также: Пробили кабель в стене что делать. Повреждение кабеля скрытой проводки: причины, последствия, методы устранения
- силовой понижающий трансформатор, содержащий одну или несколько вторичных обмоток, в зависимости от потребностей питаемой схемы; выпрямительный блок, как правило, выполняется по схеме диодного моста;
- конденсатор фильтра, включенный между положительным и отрицательным выводами моста и необходимый для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения, иногда для улучшения параметров фильтра, в схему добавляется дроссель;
- стабилизатор выходного напряжения, построенный на основе специализированной микросхемы или содержащий ключевой транзистор и небольшую схему управления.
Эти схемы надёжны в работе, не создают высокочастотных помех, обеспечивают гальваническую развязку между первичными и вторичными цепями. Тем не менее есть ряд причин по которым они уступают блокам питания импульсного типа.
Трансформаторы, преобразующие напряжение с частотой 50 герц, отличаются относительно большими габаритами и весом. Это свойство трансформаторных источников электропитания вступило в противоречие с общими принципами миниатюризации бытовых и промышленных электроприборов.
Проблему удалось решить путём создания импульсных или инверторных блоков. Такие параметры трансформатора, как сечение магнитопровода, количество витков обмотки и сечение провода, существенно уменьшаются с увеличением частоты преобразуемого напряжения.
Это также относится к ёмкости, следовательно, и к габаритам фильтрующих конденсаторов. Этот базовый принцип электротехники был послужил основой при создании вторичных источников питания нового типа.
Схема импульсного лабораторного блока питания на TL494
- Вересов Г. П.
Электропитание бытовой радиоэлектронной аппаратуры. — М.: Радио и связь, 1983. — 128 с. Архивная копия от 27 июля 2009 на Wayback Machine - Китаев В. Е. и др.
Электропитание устройств связи. — М.: Связь, 1975. — 328 с. — 24 000 экз. Архивная копия от 17 марта 2013 на Wayback Machine - Костиков В. Г., Парфенов Е. М., Шахнов В. А.
Источники электропитания электронных средств. Схемотехника и конструирование: Учебник для ВУЗов. — 2. — М.: Горячая линия — Телеком, 2001. — 344 с. — 3000 экз. — ISBN 5-93517-052-3. - Миронов С. Я.
Применение ЧИМ-ШИМ в регулируемых источниках питания
(неопр.)
(январь 2003). - Семенов Б. Ю.
Силовая электроника: от простого к сложному. — М.: СОЛОН-ПРЕСС, 2006. — 416 с. — 1500 экз. — ISBN 5-98003-223-1. - Севернс Р., Блум Г.
Импульсные преобразователи постоянного напряжения для систем вторичного электропитания: Пер. с англ. под ред. Л. Е. Смольникова. — М.: Энергоатомиздат, 1988. — 294 с. — 9000 экз. — ISBN 5-283-02435-0.
За счет чего прибор обеспечивает стабильность?
Что же это за ИИП такое?!
Но если для дома применение трансформаторных источников электропитания ещё как то оправдано, то, к примеру, в автомобиле, в дороге, в полевых условиях и т.п. трансформатор вообще бесполезен.
Здесь на выручку приходят импульсные преобразователи напряжения. Они способны черпать электроэнергию буквально от любого аккумулятора или батареи гальванических элементов постоянного тока и преобразовывать ее в нужное напряжение с максимальной мощностью от нескольких ватт до нескольких киловатт.
А всего лишь и требуется, что спаять несложную схему импульсного преобразователя напряжения на печатной плате, способной уместиться в ладони, и прихватить с собой пару пальчиковых батареек. Вот и все, что нужно для счастья!
Литературный ликбез на тему ИБП
Ну а сегодня ответим на вопрос, заданный одним из радиолюбителей:
а есть что-то на питание +/-25 — 30 вольт (двухполярное) на 4 тройки выводов для запитки УМЗЧ — 4 x TDA7293? Мощностью ватт на 550-600 … для питания от электросети (~220В).
По этому поводу решили даже отдельную статью опубликовать, дабы показать общие теоретические принципы разработки импульсных блоков питания.
Начнем, пожалуй…
Итак, для начала в общих чертах обозначим, какие основные модули есть в любом импульсном блоке электропитания. В типовом варианте импульсный блок питания условно можно разделить на три функциональные части. Это:
1. ШИМ(PWM)-контроллер, на базе которого собирается задающий генератор обычно с частотой около 30…60 кГц;
3. импульсный трансформатор с первичной(ыми) и вторичной(ыми) обмоткой(ами) и, соответственно, выпрямительными диодами, фильтрами, стабилизаторами и проч. на выходе; в качестве сердечника обычно выбирается феррит или альсифер; в общем, такие магнитные материалы, которые способны работать на высоких частотах (в некоторых случаях свыше 100 кГц).
Вот, собственно, и все, что нужно для сборки импульсного блока питания. Выше на фото основные части ИБП выделены. Для наглядности выделим эти модули и на электрической принципиальной схеме
К слову, здесь силовой каскад включен по схеме со средней точкой.
Max P
Спасибо за идею !
Я тоже задумывался но у которых я смотрел шаг довольно большой ,не получится плавно регулировать , а ЦАП планирую использовать mcp4725, 12бит должно хватить.
Всем доброго времени суток !
Вот мой вариант ЛБП :
Идея была создать полностью импульсный лабораторный блок питания достаточно большой мощности , (аналог заводских ЛБП) для запитки силовой электроники, коллекторных и БК моторов ,преобразователей ,УНЧ и для зарядки аккумуляторов.
В данном варианте регулировка напряжения и тока аналоговая (переменными резисторами )
Планирую перейти на цифровое, вместо резисторов 2 ЦАПа и всем будет управлять ардуинка но это только планы.
А пока думою довести до идеала и снять полноценное видео.
Видео про моделирование и 3Д печать передней части:
По ходу модернизации проекта статью буду дополнять .
Оставляйте советы по улучшению в комментариях,
Всем спасибо за внимание .
Начал делать вторую версию ЛБП ,програмируемый ,с матричьной клавиатурой и энкодером ,также попробую перейти на графический экран 12864В
Вот фото :
Лучший импульсный блок питания своими руками
Работы наших читателей
Ниже будем добавлять работы наших читателей, присылайте в комментах фото своих лабораторных блоков питания собранные по этой схеме, будем добавлять в статью, так станет интересней.
-
Лабораторный блок питания своими руками прислал Алексей. Это его первая электронная подделка, пока не оформлен в корпус. Трансформатор: ТПП-312. Транзисторы: пара TIP36C. На выходе: ток до 7А.
Корпус подошел от распределительной коробки, размер лабораторного БП 24х19х9,5 см, вес 4,5 кг. По затратам на все ушло около 900 рублей.
Лабораторный блок питания выдает напряжение 1.3… 25 вольт, максимальное честное напряжение 19,5 при нагрузке 5 ампер, это почти, то напряжение, которое выдает трансформатор до диодного моста и конденсаторов.
DBL494
- Трансформатор ТПП 306-127/220-50. Позволяет выжать с каждой 20 вольтовой обмотки по 2,56 А, включив их параллельно получим 5,12 А. Остальные обмотки идут на питание операционного усилителя, вентилятора и цифрового вольтамперметра;
- Стабилизатор — LM317К;
- Транзисторы — TIP36C;
- Операционный усилитель — LM301AN;
- Конденсаторы электролитические – номинал см. схему, максимальным напряжением до 50В;
- Диоды BR2 – 1N1007;
- Диоды BR1 — MBR20100CT;
- Резисторы R1 – 33 Ом, 2Вт;
- Резисторы R5, R7, R8 – 0,1 Ом, 5Вт;
- Остальные резисторы мощностью — 0,25Вт;
- Резисторы Р1 – многооборотный подстроечный 470 кОм;
- Предохранитель F2 – самовосстанавливающейся предохранитель от Littelfuse на 7А/30В.
