Импульсный блок питания своими руками (простые и мощные схемы): расчеты на микросхеме sg3525, ir2153 для 5, 12, и 24В

Виды и принцип работы импульсных источников питания

Основной принцип работы импульсного источника питания (SMPS) заключается в том, что постоянное напряжение (выпрямленное от сети или от стороннего источника) преобразуется в импульсную частоту до сотен килогерц. Благодаря этому детали обмотки (трансформаторы, индукторы) легкие и компактные.

В принципе, ИИП делятся на две категории:

  • с импульсным трансформатором;
  • с накопительной индуктивностью (может иметь вторичные обмотки)

Первые аналогичны обычным трансформаторным сетевым блокам питания, их выходное напряжение регулируется путем изменения среднего тока через обмотку трансформатора. Последние работают по другому принципу: они регулируются за счет изменения количества запасенной энергии.

По другим причинам ИИП можно разделить на нестабилизированные и стабилизированные, униполярные и биполярные и т.д. Эти особенности не так уж и важны.

Структурная и принципиальная схема основных частей блока

Импульсный блок питания - подборка схем для самостоятельного изготовления

Обобщенная структурная схема импульсного источника питания.

На вводе блока питания установлен сетевой фильтр. На работу самодельного или промышленного импульсного блока питания в принципе не влияет — без него все будет работать. Но отказываться от схемы фильтрации нельзя — из-за крайне нелинейной формы потребляемого тока импульсные источники интенсивно «вливают» шум в домашнюю сеть 220 вольт. По этой причине устройства, работающие в одной сети на микропроцессорах и микроконтроллерах — от электронных часов до компьютеров — не будут работать.

Импульсный блок питания - подборка схем для самостоятельного изготовления
Схема сетевого фильтра.

Назначение устройства ввода — защита от двух типов помех:

  • синфазный (несимметричный) — возникает между любым проводом и массой (корпусом) блока питания;
  • дифференциальный (симметричный) — между проводами (полюсами) блока питания.

Фильтр, как и весь блок питания, на входе защищен предохранителем F (предохранитель или самовосстанавливающийся). После предохранителя идет варистор, резистор, сопротивление которого зависит от приложенного напряжения. Пока входное напряжение в норме, сопротивление варистора высокое и не влияет на работу схемы. Если напряжение повышается, сопротивление варистора резко падает, что вызывает повышение тока и перегорает предохранитель.

Конденсаторы Cx блокируют дифференциальные шумы на входе и выходе фильтра до 30 МГц, а на частоте 50 Гц их сопротивление велико, поэтому они не влияют на сетевое напряжение. Их емкость можно выбрать от 10 до 330 нФ. Резистор Rd установлен в целях безопасности — конденсаторы через него разряжаются после выключения.

Синфазный шум подавляется фильтром на Cy и L. Их значения для частоты среза f связаны формулой Томпсона:

f = 1 / (2 * π * √L * C), где:

  • f — частота среза в кГц (взята частота импульсного преобразования);
  • L — индуктивность пускателя, мкГн;
  • — емкость Cy, мкФ.

Синфазный дроссель намотан на ферритовый валик. Обмотки одинаковые, намотаны в разные стороны.

Импульсный блок питания - подборка схем для самостоятельного изготовления
Конструкция индуктивности общего режима.

В отличие от выходного фильтра, номинальный ток источника питания не влияет на расчет элементов шумового фильтра, за исключением провода, охватывающего индуктивность.

После фильтра выпрямляется сетевое напряжение. В большинстве случаев используется стандартный двухполупериодный мостовой выпрямитель.

Схемы инверторов

Полученное выпрямленное напряжение отправляется на преобразователь (инвертор). Он выполняется на биполярных или полевых транзисторах, а также на элементах IGBT, сочетающих в себе свойства полевых и биполярных. В последние годы стали популярными недорогие высокомощные полевые транзисторы с изолированным затвором (MOSFET). На таких элементах удобно строить ключевые схемы инвертора. В схемах импульсного источника питания используются различные варианты включения полевого МОП-транзистора, но в основном используются двухтактные схемы для простоты и возможности увеличения мощности без значительных изменений.

Пуш-пульная схема

Импульсный блок питания - подборка схем для самостоятельного изготовления
Схема двухтактного преобразователя.

Двухтактный инвертор (двухтактный, двухтактный) является примером двухтактного преобразователя. Транзисторные переключатели работают на первичной обмотке трансформатора, которая состоит из двух полуобмоток I и II. Транзисторы открываются поочередно на определенное время. При открытом верхнем транзисторе ток течет через полуобмотку I (красная стрелка), при втором — через полуобмотку II (зеленая). Чтобы избежать ситуации, когда оба ключа открыты (из-за конечной скорости транзисторов), схема управления формирует паузу, называемую мертвым временем.

Импульсный блок питания - подборка схем для самостоятельного изготовления
Контроль транзисторов с учетом мертвого времени.

Эта схема хорошо работает при низких напряжениях питания (до +12 вольт). Недостатком является наличие перенапряжений с амплитудой, равной удвоенному напряжению питания. Это предполагает использование транзисторов, рассчитанных на удвоенное напряжение.

Мостовая схема

Двухтактный мост лишен главного недостатка предыдущей схемы.

Импульсный блок питания - подборка схем для самостоятельного изготовления
Двухтактная мостовая инверторная схема.

Здесь одновременно открывается пара транзисторов Т1 и Т4, затем Т2 и Т3 (ключевой управляющий сигнал формируется с учетом мертвого времени). В этом случае первичная обмотка подключена к источнику питания с одной или другой стороны. Ширина импульса равна полному напряжению питания, скачки напряжения отсутствуют. К недостаткам можно отнести использование четырех транзисторов вместо двух. Помимо увеличения габаритов блока питания, это приводит к двукратным потерям напряжения.

Полумостовая схема

На практике часто используется схема полумостового инвертора, что в некоторой степени является компромиссом между двумя предыдущими схемами.

Импульсный блок питания - подборка схем для самостоятельного изготовления
Полумостовая схема.

В этом случае одна сторона обмотки переключается путем попеременного открытия транзисторов T1 и T2, а другая подключается к средней точке емкостного делителя C1, C2. Достоинства схемы:

  • в отличие от двухтактного, здесь нет скачков напряжения;
  • в отличие от моста используются всего два транзистора.

С другой стороны, обмотка трансформатора питается только половиной напряжения питания.

Однотактные схемы

В схемах преобразователя также используются несимметричные схемы — прямого и обратного хода. Их ключевое отличие от двухтактных: трансформатор (точнее его первичная обмотка) одновременно выполняет роль накопительной индуктивности. В схемах обратного хода энергия накапливается в первичной обмотке во время открытого состояния транзистора и передается нагрузке через вторичную обмотку в закрытом состоянии. В линейных проекторах накопление энергии и возврат к потребителю происходят одновременно.

Импульсный блок питания - подборка схем для самостоятельного изготовления
Двухфазный режим обратимого несимметричного инвертора.

Силовой трансформатор

Силовой трансформатор работает на высоких частотах (до нескольких десятков килогерц), поэтому он может быть выполнен на сердечнике не из трансформаторного железа, а из феррита. Кроме того, из-за повышенной частоты его габариты будут меньше, чем у сети, рассчитанной на преобразование на частоту 50 Гц. Расчет импульсного трансформатора довольно громоздок. Вы можете управлять им для общего развития, но для практических целей лучше всего использовать любую программу, в том числе онлайн-сервисы.

Импульсный блок питания - подборка схем для самостоятельного изготовления
Программный интерфейс Lite-CalcIT.

Программа Lite-CalcIT пользуется популярностью. Он может рассчитать трансформатор для существующего сердечника или выбрать оптимальный на основе введенных данных.

Печатная плата

На принципиальной схеме показан вариант выпрямителей вторичной мощности, выполненных на диодах Шоттки, под ними расположена печатная схема (рисунок 4).

Рис. 4. Печатная плата переключения питания на УМЗЧ — рельсовую сторону.

Рис. 5. Печатная плата импульсного блока питания для УМЗЧ — боковые части.

На диодах VD12, VD13 выполнен выпрямитель для вентилятора принудительного охлаждения радиаторов, на диодах VD14-VD17 — выпрямитель для низковольтного питания (предусилители, активные регуляторы тембра и т.д.). На этом же рисунке изображен чертеж расположения деталей и схема подключения.

Преобразователь снабжен защитой от перегрузки, выполненной на трансформаторе тока ТВ1, состоящей из ферритового кольца М2000 К20х12х6 и содержащей 3 витка первичной обмотки (сечение такое же, как первичная обмотка силового трансформатора и 3 витка вторичной обмотки, намотанные двойной проволокой диаметром 0,2… 0,3 мм.

В случае перегрузки напряжение на вторичной обмотке трансформатора TV1 станет достаточным для размыкания тиристора VS1, и он откроется, замыкая питание микросхемы IR2153, тем самым прервав ее работу. Порог срабатывания защиты регулируется резистором R8.

В остальном подробности:

  • конденсатор С5 — пленочный 0,33… 1 мкФ 400 В;
  • конденсаторы С9, С10 — пленочные на 0,47… 2,2 мкФ не менее 250 В;
  • индуктивности L1… L3 выполнены на ферритовых кольцах К20х12х6 М2000 и намотаны проволокой 0,8… 1,0 мм до заполнения притира в один слой;
  • С14, С15 — пленка на 0,33… 2,2 мкФ на напряжение не менее 100 В при выходном напряжении до 80 В;
  • конденсаторы С1, С4, С6, С8 могут быть керамическими, например К10-73 или К10-17;
  • С7 может быть керамический, но лучше пленочный, как К73-17.

Снаббер

Для компенсации скачков тока и напряжения, которые неизбежно возникают при переключении первичной обмотки трансформатора, используются демпфирующие цепи, которые в английской технической литературе называются демпфирующими. Такие схемы могут быть установлены на блоке питания (параллельно первичной обмотке трансформатора) или отдельно на каждый ключ. Исполнение амортизаторов может быть разным, но наиболее распространены серийные цепные амортизаторы RC (диаграмма б на рисунке).

Импульсный блок питания - подборка схем для самостоятельного изготовления

Различные схемы амортизаторов.

Обоснованной методики расчета демпфера нет. Для этого необходимо учитывать все паразитные индуктивности (обмотки, дорожки, конденсаторы) на различных частотах и ​​для неизвестных характеристических сопротивлений. Следовательно, все существующие расчеты являются эмпирическими.

Основным (и единственным) активным элементом заслонки является конденсатор. Он «поглощает» импульсные выбросы. Резистор только ухудшает демпфирующие свойства, но ограничивает ток через конденсатор, который может достигать значительных значений, хотя и на короткое время. Эта схема более актуальна в тиристорных преобразователях.

Узнать, что такое демпфер или амортизатор, можно посмотрев видео.

В демпферных схемах УЗО (c и d на рисунке) присутствуют диоды. Они могут быть полезны для ограничения импульсов обратной полярности в схемах тиристоров и биполярных транзисторов. Если ключи собраны на полевых транзисторах или IGBT, то нет смысла устанавливать вентили — они дублируют имеющиеся внутри этих транзисторов диоды.

Емкость конденсатора выбирается в пределах 0,1-0,33 мкФ. Более чем в 90% случаев этого достаточно. Увеличение или уменьшение номинала используется для ключей, работающих в нестандартных условиях (увеличение частоты преобразования и т.д.)

Выпрямитель

Вторичное напряжение необходимо выпрямить. Для уровней до 12 вольт предпочтительно использовать двухполупериодную схему средней точки.

Импульсный блок питания - подборка схем для самостоятельного изготовления
Схема выпрямителя со средней точкой и прохождением через нее тока.

Преимущество этой схемы в том, что ток проходит в каждом направлении только через диод, а падение напряжения на лампах, в отличие от классической мостовой схемы, составляет половину. Это может значительно уменьшить необходимое количество вторичных витков. Этой же цели служило использование диодов Шоттки и сборок из них.

Импульсный блок питания - подборка схем для самостоятельного изготовления
Схема мостового выпрямителя и ток через нее.

Если выходное напряжение блока питания больше +12 вольт, то экономия 0,6 вольт становится незначительной и можно выполнить выпрямитель по стандартной схеме и использовать трансформатор без отвода.

В том случае, если выход импульсного источника питания должен быть биполярным, снова становится рациональным выполнить отвод от средней точки. В этом случае экономится сразу 4 диода и радиатора — выигрыш в размерах может быть значительным.

Импульсный блок питания - подборка схем для самостоятельного изготовления
Биполярный выпрямитель Midpoint.

Фильтр

Выходное напряжение нужно фильтровать — в нем большое количество продуктов преобразования. Поскольку инвертор работает на достаточно высокой частоте, эффективными становятся фильтры, содержащие не только конденсаторы, но и небольшие индуктивности с относительно небольшой индуктивностью.

Импульсный блок питания - подборка схем для самостоятельного изготовления
L- и U-образные ЖК-фильтры

Для расчета фильтроэлементов необходимо установить коэффициент пульсаций Kp. Подбирается по ожидаемой нагрузке:

  • чувствительная аппаратура радиоприема, предварительные каскады звуковой аппаратуры, микрофонные усилители — Кп = 10-5..10-4;
  • усилители звуковой частоты — Кп = 10-4..10-3;
  • аппаратура приема и воспроизведения звука среднего и низшего класса — Кп = 10-2..10-3.

Для L-фильтра, установленного после двухполупериодного выпрямителя, применяются следующие соотношения:

  • L * C = 25000 / (f2 + Kp);
  • Аккредитив = 1000 / R2n.

В этих формулах:

  • L — индуктивность индуктивности в мкГн;
  • C — емкость конденсатора в мкФ;
  • f — частота преобразования в Гц;
  • Rн — сопротивление нагрузки в Ом.

Для U-образного фильтра:

  • С1 = С2 = С;
  • L / C = 1176 / R2n.

Размеры такие же, как у предыдущего фильтра.

Схема управления

Схема управления генерирует импульсы, которые включают транзисторы. Для регулирования напряжения используется метод широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Импульсы генерируются с постоянной частотой. Для увеличения напряжения ширина импульса увеличивается (транзисторы открываются дольше). Чтобы уменьшить натяжение, время открытия клавиш сокращено.

Импульсный блок питания на IR2153 — сборка своими руками

Теперь вы можете увидеть 2 протестированных прототипа. Они очень похожи, но плата защиты немного больше.
Доски разработки в руке
Макетные платы изготовлены таким образом, что вы можете заказать изготовление разделочной доски в Китае.
Демонстрация обратной стороны печатной платы
Технические компоненты на лицевой стороне платы
Тыльная сторона платы для импульсного блока питания
Теперь доска готова. Это выглядит так. Давайте теперь быстро рассмотрим основные элементы, не упомянутые выше. В первую очередь, это предохранители. Их 2, сверху и снизу.
Информация о предохранителях
Предохранитель заблокирован двумя пальцами
Далее посмотрим конденсаторы фильтра.
Конденсатор опорного фильтра
Их можно получить от старого компьютерного блока питания. Намотываем дроссель на кольцо Т-9052, 10 витков проводом сечением жил 0,8 мм 2. Однако можно использовать дроссель от того же источника питания, что и компьютер. Диодный мост — любой, на ток не менее 10 А.
Диодный мост в руке
На плате также есть 2 резистора разрядной емкости, один на высокой стороне, другой на низкой.
Индикация сопротивления разрядной емкости
Второй резистор для разряда емкости
Ну а дроссель остается на низкой стороне, наматываем 8-10 витков на такой же сердечник, что и сетевой. Как видите, эта плата предназначена для тороидальных сердечников, так как они того же размера, что и W-образные, и обладают большой общей мощностью.
Дроссель для стола

О мощности БП и транзиаторах

Но вернемся к блоку питания, показанному на рисунке 3. Минимальная мощность этого блока питания практически не ограничена, поэтому можно сделать блок питания на 50 Вт или меньше. Верхний предел мощности ограничен некоторыми характеристиками элементной базы.

Для получения высоких мощностей необходимы более мощные полевые МОП-транзисторы, и чем мощнее транзистор, тем больше емкость его затвора.

Если емкость затвора силового транзистора достаточно велика, для его заряда-разряда требуется значительный ток. Ток управляющих транзисторов IR2153 недостаточно велик (200 мА), поэтому эта микросхема не может управлять слишком мощными силовыми транзисторами на высоких частотах преобразования.

Исходя из вышеизложенного, становится понятно, что максимальная выходная мощность преобразователя на базе IR2153 не может быть больше 500… 600 Вт при частоте преобразования 50… 70 кГц, поскольку использование транзисторов более мощных выходов мощности на этих частотах сильно снижается надежность устройства.

Перечень рекомендуемых транзисторов для силовых ключей VT1, VT2 с краткими характеристиками сведен в таблице 2.

Таблица 2

Имя Емкость
ставня
pkF
Сопротивление
открытым
переход, Ом
Максимум
напряжение,
В
Максимум
ток, А
IRF740 1600 0,55 400 10 А
IRF840 1300 0,85 500 8 ЛА
STP10NK60Z 1370 0,75 600 10 А

Выпрямительные диоды вторичных силовых цепей должны иметь наименьшее время восстановления и как минимум в два раза больше напряжения и в три раза больше тока.

Последние требования оправданы тем, что пики напряжения самоиндукции силового трансформатора составляют 20… 50% от амплитуды выходного напряжения. Например, при вторичном питании 100 В амплитуда импульсов самоиндукции может составлять 120…

150 В и несмотря на то, что длительность импульса крайне мала, этого достаточно, чтобы вызвать выход из строя диодов, при использовании диодов с обратным напряжением 150 В.

требуется тройной резерв по току, чтобы диоды не вышли из строя при включении, так как емкость вторичных силовых фильтров достаточно велика и для их зарядки не требуется небольшой ток. Наиболее приемлемые диоды VD4-VD11 приведены в таблице 3.

Таблица 3.

Имя Максимум
напряжение, В
Максимум
ток, А
Противоположный
погода
восстановить.,
нс
Примечания (править
16CTQ100 100 восемь 2 диода Шоттки по 8 А каждый
в корпусе ТО-220
20CTQ150 150 10 2 диода Шоттки по 10 А каждый
в случае T0-220
30CPQ100 100 15 2 диода Шоттки по 15 А каждый
в корпусе ТО-247
30CPQ150 150 15 2 диода Шоттки по 15 А каждый
в корпусе ТО-247
40CPQ100 100 ветры 2 диода Шоттки по 20 А каждый
в корпусе ТО-247
60CPQ150 150 тридцать 2 диода Шоттки по 30 А каждый
в корпусе Т0-247
15ETH06FP 600 15 35 год 1 диод 15 А в корпусе ТО-220
30EPF06 600 тридцать 40 1 диод 30 А в корпусе Т0-247
30ETH06PBF 600 тридцать 40 1 диод 30 А в корпусе ТО-220
80EBU02 200 80 35 год
HER308 1000 3 тридцать DO-201
HER605 400 6 50 DO-201
HFA06TB120 1200 6 26 К-220
HFA08TB120 1200 восемь 28 год К-220
HFA15TB60 600 15 60 К-220
HFA16TB120 1200 16 тридцать К-220
HFA25PB60 600 25 23 К-247
HFA30PB120 1200 тридцать 37 К-247
MUR2020CT 200 10 25 2 диода по 10 А каждый
в корпусе ТО-220
MUR820 200 восемь 25 К-220
SF54 300 5 35 год DO-201
SF56 600 5 35 год DO-201
SF84 400 восемь 35 год К-220

Емкость вторичных силовых фильтров (C11, C12) не следует увеличивать слишком сильно, так как преобразование выполняется на довольно высоких частотах.

Для уменьшения пульсаций гораздо актуальнее использовать большую емкость в первичных цепях питания и правильный расчет мощности силового трансформатора.

Во вторичных цепях конденсаторов по 1000 мкФ на плечо хватает для усилителей до 100 Вт (силовые конденсаторы, установленные на платах УМЗЧ, должны быть не менее 470 мкФ) и 4700 мкФ для усилителя мощностью 500 Вт.

Электронный ПРА (балласт). Принцип работы.

Источник: Давиденко Ю. Схемы. 500 для радиолюбителей. Современные схемы в освещении. Эффективное питание люминесцентных, галогенных, светодиодных, элементов Умного дома

Тег: блоки питания, устройства

ПОДЕЛИТЕСЬ С ДРУЗЬЯМИ

 

Цепи обратной связи

Петли обратной связи используются для регулирования напряжения или стабилизации тока. Напряжение можно поддерживать на определенном уровне или регулировать вручную, изменяя параметры обратной связи. В источниках с нерегулируемым выходом это часто выполняется на высокоскоростных оптопарах.

Схемы и изготовление импульсных блоков питания

Импульсные источники питания собраны на различных базовых элементах. Обычно для построения ИИП используются специализированные микросхемы, специально разработанные для создания таких устройств. Кроме простейших блоков.

Мощный импульсный блок на ir2153

Простые блоки питания можно построить на микросхеме IR2153. Это мощный встроенный драйвер таймера, аналогичный NE555. Частота генерации задается внешними элементами. В микросхеме нет входов для организации обратной связи, поэтому добиться стабилизации тока и напряжения методом ШИМ не представляется возможным.

Импульсный блок питания - подборка схем для самостоятельного изготовления
Расположение выводов микросхемы IR2153.

Назначение контактов показано в таблице.

№ Номинал Назначение Номинал Номинал N   №

1 Vcc Блок питания логики и драйвер Клавиши вывода мощности Vb восемь
2 Rt Сопротивление регулирования частоты Выход верхнего драйвера У МЕНЯ ЕСТЬ 7
3 Кт Конденсатор установки частоты Превосходный возврат мощности драйвера Против 6
4 COM Общий Нижний вывод драйвера В 5

Импульсный блок питания - подборка схем для самостоятельного изготовления
Внутренняя схема IR2153.

Для лучшего понимания работы и назначения выводов лучше всего изучить внутреннюю схему. Главное, на что следует обратить внимание, это то, что выходные переключатели собраны по полумостовой схеме.

На эту микросхему можно установить простой блок питания.

Импульсный блок питания - подборка схем для самостоятельного изготовления
Схема простого блока питания на IR2153.

IR2153 питается 220 вольт через демпфирующий резистор R1, выпрямитель на диоде VD3, фильтр на C4. Частота генерации фиксируется элементами C5, R2 (при номиналах, указанных на схеме, получаем около 47 кГц). Трансформатор можно рассматривать как программу. В авторской версии использован силовой трансформатор от блока питания компьютера. Стандартные обмотки снимаются, первичная намотана на две жилы проводом в эмалированной изоляции диаметром 0,6 мм.

Обмотка содержит 38 витков. Слои прокладываются изолентой. Вторичная обмотка из 7 проводов, скрученных с одним и тем же проводом, для получения напряжения 24 В требуется 7-8 витков для другого напряжения, пересчитайте пропорционально.

Импульсный блок питания - подборка схем для самостоятельного изготовления
Простая конструкция блока питания.

Остальные элементы схемы не требуют отдельных пояснений. Детали расположены на плате, транзисторы подключены к радиатору.

Импульсный блок питания - подборка схем для самостоятельного изготовления
Блок питания с максимальной токовой защитой.

Более сложная схема — с максимальной токовой защитой транзисторов. Измерение организовано на трансформаторе ТВ1. Он намотан на ферритовом кольце диаметром 12..16 мм. Вторичная обмотка содержит 50..60 витков в два провода диаметром 0,1… 0,15 мм. Затем начало одной обмотки соединяется с концом второй. Первичная обмотка содержит 1..2 витка. Уровень срабатывания защиты регулируется потенциометром R13. При превышении установленного предела тиристор VD4 срабатывает и обходит стабилитрон VD3. Напряжение питания микросхемы снижено практически до нуля.

Силовая цепь обеспечивает плавный пуск. Если генерация началась, импульсы с вывода 6 через делитель R8R9 и конденсатор C8 выпрямляются. Постоянное напряжение заряжает C7 и открывает транзистор VT1. Конденсатор С3 подключается к цепи задания частоты, и частота генератора микросхемы снижается до рабочей частоты.

Простой блок питания на полевом транзисторе

Простой блок питания можно собрать на базе мощного полевого транзистора. Особенностью схемы является использование первичной обмотки трансформатора в качестве энергоаккумулирующей индуктивности. Этот блок питания принципиально отличается от рассмотренных выше. Хотя он содержит множество элементов блок-схемы, представленных выше, большинство из них работают по-разному.

Импульсный блок питания - подборка схем для самостоятельного изготовления
Источник питания на полевом транзисторе.

На входе источника установлены выпрямитель и сетевой фильтр. При подаче напряжения и заряде конденсатора C4 (а также цепи C2C3) транзистор VT1 слегка открывается и ток в первичной обмотке I начинает возрастать. В обмотке II возникает ЭДС, напряжение на положительной обратной связи R9VD5C5 цепь подводится к затвору VT1, что делает его еще более открытым. Процесс развивается лавинообразно и приводит к полному открытию транзистора. Ток в обмотке I увеличивается, создавая запас энергии. Напряжение на R10 увеличивается, поступая на базу фототранзистора приемной части оптопары U1. При этом он немного открывается, напряжение на затворе VT1 уменьшается и закрывается. Начинается второй цикл движения. Накопленная в обмотке энергия передается через диоды VD8 на конденсатор фильтра С9 и нагрузку. Если напряжение превысит установленный уровень, загорится светодиод оптопары и транзистор VT1 закроется раньше.

Трансформатор в этой схеме работает иначе и не может быть рассчитан с помощью указанной программы. Он намотан на два кольца, наклеенных пермаллоем МП140 типоразмера 19x11x6,7. Первичная обмотка I изготовлена ​​из провода ПЭВ диаметром 0,35 мм и содержит 180 витков. Обмотка II — 8 витков провода ПЭВ-2 0,2, обмотка III — 7 витков пятипровода ПЭВ-2 0,56.

Дроссели L1 и L2 намотаны на кольцах из того же материала размером 15x7x6,7. Первая содержит две обмотки по 30 витков от провода ПЭВ 0,2 на противоположных половинах магнитопровода. Второй делается проволокой ПЭВ-2 0,8 в один слой по всей длине кольца до заполнения. Дроссели также могут быть намотаны на ферритовых кольцах. Этот блок питания способен выдавать до 5А при напряжении 5В.


Схема и сборка домашнего блока питания с регулировкой напряжения и тока

Стабилизированный БП на SG3525

TL494 — культовая микросхема для построения импульсных блоков питания. Экономичный и распространенный, он позволяет создавать блоки питания любого назначения: регулируемые, стабилизированные и т.д. Для сборки ИИП рекомендуется обратить внимание на микросхему SG3525. Он аналогичен по функциональности TL494, но его выходные каскады оптимизированы для работы с мощными полевыми транзисторами, поэтому схема инвертора упрощена. Но схема ограничения или стабилизации тока усложняется, потому что есть только один усилитель ошибки, и он обычно уже участвует в управлении напряжением. Но если в этом режиме нет необходимости, то этот момент не важен. Несомненным достоинством SG3525 является возможность плавного пуска, который реализуется схемой конденсатора.

Импульсный блок питания - подборка схем для самостоятельного изготовления
Назначение контактов SG3525.

Для первоначальной разработки микросхемы и экспериментов по выявлению ее возможностей можно собрать простой импульсный блок согласно следующей принципиальной схеме.

Импульсный блок питания - подборка схем для самостоятельного изготовления
Схема простого стабилизированного блока питания на базе SG3525.

Здесь частота генерации задается элементами C1 и R1 и составляет примерно 50 кГц. Резистор R2 определяет продолжительность мертвого времени. Режим плавного пуска задается конденсатором С4. Вывод 10 Shutdown, обычно используемый для защиты силовых транзисторов, используется здесь для включения / выключения инвертора.

Конвертер собран по двухтактной схеме, поэтому управление ключами предельно простое. Трансформатор намотан на кольцо, первичная обмотка содержит 5 витков в разных жилах провода (в зависимости от требуемой мощности), вторичная — в зависимости от необходимого напряжения (блок питания может увеличиваться или уменьшаться относительно напряжения на первичная обмотка, на которую подано 6 вольт — половина напряжения питания).

Выпрямитель собран по мостовой схеме на диодах Шоттки, выходной фильтр L1C8 имеет L-образную форму. Схема обратной связи собрана на делителе R10R11. Часть выходного напряжения поступает на вывод 1 микросхемы. Если напряжение уменьшается, период открытого состояния ключей увеличивается.

Для работы агрегата необходимо запитать микросхему от стороннего источника питания +12 В.

Освоив микросхему и поэкспериментировав с ней, можно собрать более сложный блок питания. Этот стабилизированный блок обеспечивает мощность до 500 Вт.

Импульсный блок питания - подборка схем для самостоятельного изготовления
Регулируемый блок питания на базе SG3525.

Здесь микросхема питается от отдельной обмотки трансформатора. Напряжение на нем появляется только после включения питания, затем собирается схема микростарта для начального питания SG3525. При включении источника питания конденсатор 1 заряжается, когда напряжение на нем достигает заданного уровня, транзисторы следующего каскада открываются и выдают импульс на микросхему. Этого достаточно для запуска и во время работы SG3525 питается от дополнительной обмотки. Резистор 2 действует как нагрузка, без него цепь не запустится.

Плавный пуск реализован на конденсаторе 3. Элементы 4,5 служат для защиты транзисторов от перегрузки по току. Уровень срабатывания устанавливается потенциометром. Управление ключами осуществляется трансформатором гальванической развязки (TGR) 6. Это решение позволило упростить схему управления. Этот трансформатор намотан на кольцо из материала 2000НН в три провода. Начало и конец обмоток подключают по схеме.

Импульсный блок питания - подборка схем для самостоятельного изготовления
Производство ТГР.

Основными элементами обратной связи, вводимой для стабилизации напряжения, являются стабилитроны 7 и оптрон 8. Выходное напряжение рассчитывается по формуле:

Uout = 2 + Ustab1 + Ustab2, где:

  • Uout — выходное напряжение в вольтах;
  • Ustab — напряжение стабилизации каждого стабилитрона.

Таким образом можно получить любое выходное напряжение. Количество стабилитронов может быть различным до тех пор, пока общее напряжение стабилизации цепи составляет 2 вольта от желаемого выходного уровня. Трансформатор можно рассчитать в существующей программе исходя из имеющихся материалов и необходимого напряжения.

Для работы схемы стабилизации необходим запас по напряжению. При расчете силового трансформатора этот момент необходимо учесть, установив отметку в чекбоксе.

Импульсный блок питания - подборка схем для самостоятельного изготовления
Флажок с пометкой о необходимости стабилизации напряжения.

Большинство деталей собрано на печатной плате. Если вы разрабатываете выкройку самостоятельно, учитывайте, что печатные кондукторы должны быть максимально короткими и широкими. Не делайте пути длинными и узкими. На радиаторе установлены мощные транзисторы.

Импульсный блок питания - подборка схем для самостоятельного изготовления
Конструктивный блок питания на SG3525.

Оцените статью
Блог для радиолюбителей