Схема и сборка самодельного блока питания с регулировкой напряжения и тока

Как сделать зарядное устройство

А теперь перейдем к преобразованию блока питания компьютера в автомобильное зарядное устройство.

Прибор для зарядки постоянным напряжением

Это устройство заряжает аккумулятор постоянным и фиксированным напряжением 14 В. По мере зарядки аккумулятора зарядный ток уменьшается. Как только напряжение на клеммах аккумулятора достигнет 14 В, ток станет нулевым и зарядка прекратится.

Благодаря такому алгоритму аккумулятор невозможно перезарядить, даже если он оставлен на зарядке в течение недели. Это полезно при обслуживании автомобильных аккумуляторов AGM и GEL, которые не любят перезарядку.

А теперь перейдем к делу, тем более, что схема обзора проста. Доработаем блок питания ATX на контроллере TL494 или его аналогах (см. Раздел выше). Наша задача — увеличить выходное напряжение на шине +12 В до 14 вольт. Сделать это несложно. Открываем блок питания, вынимаем плату и распаиваем все силовые кабели, оставляя только желтый, черный и зеленый.

Припаиваем зеленый провод вместо любого черного провода: даем команду питания на безоговорочное включение при подключении к сети (см. Раздел выше). Паяем электролитические сглаживающие конденсаторы от всех линий электропередачи. На место, где был конденсатор на шине +12 В, устанавливаем конденсатор такой же емкости, но на рабочее напряжение 35 В. Перейдем к доработке контроллера. Находим резистор, который соединяет первый вывод микросхемы с шиной +12 В. На схеме ниже он обозначен стрелкой.

Нам нужно изменить его название. Но какой? Свариваем, измеряем сопротивление. В нашем случае его номинальное значение составляет 27 кОм, но в зависимости от модели блока питания значение может меняться. Вместо припаянного устанавливаем переменный резистор номиналом примерно вдвое больше. Установите двигатель резистора в центральное положение.

Включите питание и, измеряя напряжение на шине +12 В (желтый провод против черного), поверните курсор. Напряжение легко снижается, а вот повышать нельзя — мешает сетевой фильтр. Чтобы поднять напряжение до нужных нам 14 В, его нужно выключить. Находим на схеме резистор и диод, обозначенные стрелками на рисунке ниже, и припаиваем их.

Снова включите питание, установите напряжение между черным и желтым проводами на 14 В. Выключите, припаяйте резистор, не касаясь его мотора, измерьте сопротивление. Вместо переменной ставим константу того же номинала. Устанавливаем на корпус две клеммы, припаиваем к ним черный и желтый провода, отмечаем где плюс и минус (желтый — плюс, черный — минус).

Снова включаем блок питания, теперь устройство преобразовано в зарядное устройство. К клеммам подключаем нагрузку — лампу дальнего света автомобиля. Замеряем напряжение на выводах — если не снизилось более чем на 0,2В, капитальный ремонт окончен. Собираем устройство и пользуемся.

Пожалуй, единственным недостатком этой самодельной конструкции является то, что в ней нет защиты от короткого замыкания и обратной полярности (мы ее отключили)

Поэтому пользоваться устройством нужно осторожно

Как собрать лабораторный блок из китайских модулей

На торговых площадках в интернете можно приобрести готовые китайские модули, на основе которых можно построить неплохой лабораторный источник питания.

ЛБП строится по структуре линейного источника, но составляющие имеют совершенно другой принцип работы. Так, вместо обмоточного трансформатора можно применить плату WX-DC2416 36V-5, которая при питании от сети 220 вольт переменного тока на выходе выдает 36 вольт постоянного при токе до 5 А.

Плата импульсного преобразователя 220VAC/26VDC.

В качестве стабилизатора можно применить плату на базе микросхемы LM2596. В продаже имеется несколько вариантов таких плат, удобнее всего использовать модуль с готовым техническим решением по регулировке максимального тока. Отличить такой модуль можно по наличию трех (а не одного) подстроечных резисторов на плате.

Плата на базе LM2596 с регулировкой максимального тока, расположение выводов и потенциометров.

При подаче на вход 35 вольт путем регулировки на выходе можно получить 1,5..30 вольт постоянного напряжения. Производитель декларирует наибольший ток в 3 ампера, но на практике уже при токах, превышающих 1 А микросхема начинает греться. Для отдачи максимальной мощности нужен дополнительный радиатор достаточной площади. Есть сведения, что микросхема комфортно работает и при нагрузке до 4 А при условии организации принудительного обдува теплоотвода.

Для оперативной регулировки надо выпаять два крайних подстроечных резистора и заменить их потенциометрами, которые надо вывести на переднюю панель блока питания. Чтобы получился полноценный блок питания надо добавить еще прибор для измерения тока и напряжения. Его также можно приобрести через интернет. Удобнее применять измеритель в едином блоке, чем два прибора отдельно.

Цифровой блок вольтметр-амперметр.

Осталось только добавить тумблер питания, клеммник для подключения потребителя, связать модули в единую систему и поместить в корпус. По габаритам неплохо подойдет корпус от неисправного компьютерного блока питания.

Соединение китайских модулей в БП.

Некоторые пользователи жалуются, что выходное напряжение грязновато. Это не удивительно, ведь блок питания импульсный. Если это не устраивает владельца БП, можно попробовать исправить проблему установкой дополнительных конденсаторов (показаны на схеме). Емкость подбирается экспериментально, но не менее 1000 мкФ.

Для наглядности рекомендуем к просмотру серию тематических видеороликов.

Лабораторный источник питания при самостоятельном изготовлении обходится совсем недорого. Многие комплектующие могут быть извлечены из куч радиохлама, имеющегося у каждого любителя электронных самоделок. Но служить ЛБП будет долго и принесет большую пользу.

Как работает импульсный блок питания

Принцип работы импульсного блока питания в корне отличается от действия обычного, трансформаторного блока питания. Изначально напряжение в 220 В проходит через диодный мост, после чего прямой ток поступает в инвертор, т.е. преобразователь напряжения в токи высокой частоты. Это действие может выполняться либо посредством гальванического отделения питающей сети от входной цепи, либо без такового.

Если гальваническая развязка присутствует, то высокочастотный ток подвергается ей при помощи трансформатора. Причем, чем выше будет частота импульсов, тем эффективнее будет работать трансформатор.

Схемы включения каскадов силовых ключей

Само действие такого БП основывается на применении трех элементов, которые содержит схема импульсного блока. Они четко взаимодействуют между собой в процессе работы. Элементы эти следующие:

• контроллер широтно-импульсного модулятора;
• транзисторный блок, который может быть включены по одной из схем — мостовой, полумостовой или же по схеме со средней точкой;
• импульсный трансформатор, у которого имеется первичная и вторичная обмотки, смонтированные на магнитопроводе.

При условии отсутствия гальванической развязки высокочастотного трансформатора тока в схеме нет, а сигнал подается сразу на фильтры НЧ. По сути, все схемы импульсных источников питания идентичны.

Далее попробуем более детально разобрать, как работает каждый из этих трех элементов.

Контроллер широтно-импульсной модуляции

Наверное, не нужно объяснять, что контроллер — это управляющее чем-либо устройство. Если разбирать именно ШИМ в импульсном блоке, то тут закладывается задача создания токов с одной частотой, но с различной длительностью включения. Логической единицей выступает, естественно, сам импульс, ну а нулем — его отсутствие.

Импульсы обусловлены одинаковым периодом колебания, т.е. амплитуда их величин равна. А вот работой электронной схемы позволяет управлять именно отношение продолжительности к самому периоду.

Для того чтобы проще было понять изложенное, можно обратиться к схематическому изображению.

Импульсы, создаваемые ШИМ

Принимая во внимание, что частота тока в сети 220 В равна 50 Гц, можно себе представить, насколько сложна работа, выполняемая контроллером и модулятором ШИМ. Обычно на его выходе образуется ток, с частотой порядка 30-60 кГц

Вообще, широтно-импульсная модуляция в наше время применяется во многих устройствах. И самый яркий тому пример — инверторные сварочные аппараты, где как раз при помощи ШИМ удалось снизить габариты и массу устройства в десятки раз по сравнению с обычными трансформаторными агрегатами.

Транзисторный блок, или каскад силовых ключей

Мощные полевые или IGBT-транзисторы образуют каскад, который также может управляться и менее мощными элементами либо интегральными драйверами. Собраны эти транзисторы могут быть в одну из трех схем: мостовую, полумостовую либо со средней точкой.

Вот, собственно, и все, что можно сказать о силовых ключах импульсного блока питания.

Импульсник, или блок без гальваники

Импульсник, т.е. высокочастотный трансформатор, может быть собран на основе ферритового или альсиферового кольца, на котором и размещены первичная и вторичная обмотки. Они могут выдавать высокочастотный ток с импульсом до 100 кГц. Их работу дополняют различные фильтрующие элементы и диоды.

Если же гальваническая развязка в подобном БП отсутствует, то сигнал напрямую будет поступать на низкочастотный фильтр без какой-либо трансформации. Наглядно это показано на схематическом изображении.

Импульсный блок питания без гальванической развязки

Лабораторный блок питания с регулировкой напряжения и ограничением по току

Ну а теперь попробуем из вышеприведенных узлов собрать блок питания, при помощи которого можно регулировать выходное напряжение и устанавливать ограничение по току. При этом и напряжение, и установленный ток будут стабилизированными.

Сетевое напряжение понижается до 25 В силовым трансформатором Тr1, выпрямляется диодным мостом VD1-VD4, сглаживается конденсатором С1 и поступает на регулируемый стабилизатор, собранный на микросхеме DD1 и транзисторе Т1. Регулировка производится переменным резистором P1.

Далее напряжение установленной нами величины подается на регулятор-стабилизатор тока (микросхема DD2, транзистор Т2). Регулировка величины тока производится переменным резистором P2. Более подробно оба эти узла описаны выше.  Поскольку микросхема LM358 не может работать при напряжении питания ниже 7 В, она и генератор опорной частоты (стабилитрон D1) подключены непосредственно к выходу выпрямителя.

В конструкции можно использовать любой сетевой трансформатор соответствующей мощности со вторичной обмоткой на  25-28 В. Диоды VD1-VD4 можно заменить на любые выпрямительные, рассчитанные на ток не менее 10 А и выдерживающие обратное напряжение не менее 40 В. Их, как и силовые транзисторы T1, T2, необходимо установить на радиаторы.

Схема на транзисторах

Несмотря на богатый выбор микросхем самого различного назначения блоки питания на транзисторах не теряют популярности. Попробуем и мы построить лабораторный БП на этих полупроводниковых приборах.

В этой схеме регулятор-стабилизатор напряжения собран на транзисторах T1, T2. В качестве генератора опорного напряжения используется регулируемый стабилитрон D1. Регулировать напряжение в диапазоне 2.5…20 В можно переменным резистором P1.

Регулятор тока собран на транзисторах Т3, Т4 и стабилитроне D2, исполняющем роль источника опорного напряжения. В качестве токоизмерительного элемента используется сам полевой транзистор T4. Если падение напряжения на нем превысит определенный порог, транзистор Т3 начнет открываться и шунтировать Т4, заставляя его закрываться и ограничивать ток через нагрузку. Регулировка порога ограничения производится переменным резистором P2.

В схеме вместо диодной сборки KBPC2510 можно использовать отдельные диоды, выдерживающие ток 10 А и обратное напряжение не менее 30 В. Подойдут, к примеру, Д245, Д242. На месте Т1 может работать КТ805 или КТ819, Т2 заменяем на КТ867А. КТ315 можно заменить на КТ315Б-Д, КТ3102А, КТ312Б,  КТ503В-Г, П307. Отечественный аналог TL431 — КР142ЕН19А. Диодный мост, Т1, Т2 и Т4 нужно установить на радиаторы.

Где 12 вольт, а где 5? Разбираемся с цветовой маркировкой

Как узнать, на каких нитях образуется напряжение? Где, например, на блоке питания компьютера 12 вольт? Тестер для этого не понадобится, так как все провода, выходящие из блока питания компьютера, имеют строго определенный общепринятый цвет. Поэтому вместо тестера вооружаемся табличкой внизу.

Расцветка и назначение проводов блока питания ATX

Цвет	Деловое свидание, встреча	Примечание
чернить	GND	менее распространенная нить
красный	+5 В	главный силовой автобус
желтый	+12 В	главный силовой автобус
синий	-12 В	основная силовая шина (может быть недоступна)
апельсин	+3,3 В	главный силовой автобус
белый	-5 В	главный силовой автобус
альт	+5 VSB	ожидание еды
серый	Хорошая сила	еда нормальная
зеленый	Включить	команда для запуска блока питания

Табличка в особых пояснениях не нуждается. С зеленым проводом (Power) мы познакомились в предыдущем разделе — материнская плата посылает сигнал низкого уровня (короткое замыкание на общий) для включения питания. Синий провод в новых моделях блоков питания может отсутствовать, поскольку производители материнских плат отказались от интерфейса RS-232C (COM-порт), для которого требуется -12 В.

Фиолетовый провод (+5 VSB) — это только действующий +5 В, который питает служебные узлы материнской платы. На сером проводе (Power good) блок питания показывает, что все напряжения в норме и компьютер можно включать. Если какое-либо напряжение выходит за пределы допустимого диапазона или исчезает во время работы, сигнал удаляется. Кроме того, это происходит до того, как накопительные конденсаторы источника питания успевают разрядиться, что дает процессору время для принятия экстренных мер по выключению системы. Остальные кабели — это силовые кабели для материнской платы и периферийных устройств: дисководов гибких дисков, внешних видеокарт и т.д.

Силовой трансформатор

Силовой трансформатор работает на высоких частотах (до нескольких десятков килогерц), поэтому его можно выполнить на сердечнике не из трансформаторного железа, а на феррите. Также за счет повышенной частоты его размеры будут меньше, чем у сетевого, предназначенного для преобразования на частоте 50 Гц. Расчет импульсного трансформатора достаточно объемен. С ним можно разобраться для общего развития, а для практических целей лучше воспользоваться какой-либо программой, включая онлайн-сервисы.

Интерфейс программы Lite-CalcIT.

Популярностью пользуется программа Lite-CalcIT. Она может рассчитать трансформатор под имеющийся сердечник, а может подобрать оптимальный, исходя из введенных данных.

Фото лабораторных блоков питания своими руками

Источники

• https://supereyes.ru/articles/power_supply/laboratornyy_blok_pitaniya_impulsnyy_ili_lineynyy_kakoy_vybrat/
• https://svoimirykami.guru/laboratornyj-blok-pitaniya-svoimi-rukami/
• https://amperof.ru/sovety-elektrika/laboratornyj-blok-pitaniya-svoimi-rukami.html
• https://USamodelkina.ru/16407-reguliruemyj-blok-pitanija-ochen-prosto-po-silam-dazhe-shkolniku-podrobno.html
• https://tehnoobzor.com/schemes/pitanie/2779-kak-sdelat-laboratornyy-blok-pitaniya-svoimi-rukami.html
• https://www.ixbt.com/live/topcompile/power-supply_3.html

Как устроен ШИМ контроллер

В стабилизированных и регулируемых источниках питания напряжение на выходе поддерживается методом широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Суть метода в том, что первичная обмотка питается импульсами неизменной амплитуды и частоты. Для регулировки напряжения в зависимости от нагрузки или выбранного уровня изменяется ширина импульса. Трансформированные во вторичную обмотку импульсы затем выпрямляются и усредняются на выходном конденсаторе фильтра. Чем больше ширина импульса, тем выше усредненное напряжение. Если в результате увеличения тока нагрузки напряжение на выходе просело, ШИМ-контроллер сравнивает выходное напряжение с заданным и дает команду увеличить ширину импульсов. Если напряжение увеличилось, ширина импульсов уменьшается. Среднее напряжение также уменьшается.

Принцип регулирования выходного напряжения методом широтно-импульсной модуляции.

Культовой микросхемой для построения импульсных источников считается TL494. На ее примере можно разобрать принцип действия шим контроллера блока питания.

Распиновка TL494.

Назначение выводов микросхемы указано в таблице.

Назначение	Обозначение	Номер вывода	Номер вывода	Обозначение	Назначение
Прямой вход усилителя ошибки 1	IN1	1	16	IN2	Прямой вход усилителя ошибки 1
Инверсный вход усилителя ошибки 1	­IN1	2	15	IN2	Инверсный вход усилителя ошибки 1
Выход обратной связи	FB	3	14	Vref	Выход опорного напряжения
Управление временем задержки	DTC	4	13	ОТС	Выбор режима работы
Частотозадающий конденсатор	C	5	12	VCC	Напряжение питания
Частотозадающий резистор	R	6	11	С2	Коллектор 2-го транзистора
Общий провод	GND	7	10	E1	Эмиттер 1-го транзистора
Коллектор 1-го транзистора	C1	8	9	E2	Эмиттер 2 -го транзистора

На выводы 7 и 12 подается напряжение питания +7..40 вольт. На выходе микросхемы установлены два транзистора, которые можно использовать для управления внешними ключами. Коллекторы (выводы 8 и 11) и эмиттеры (10 и 9) выходных транзисторов никуда не подключены. Их можно включать по схеме с открытым коллектором или с открытым эмиттером. Микросхема оптимизирована для управления ключами на биполярных транзисторах, но с использованием немного усложненных схемотехнических решений можно переключать и полевые транзисторы.

Структурная схема TL494.

Частоту генератора задают элементы, подключаемые к выводам 5 и 6. Напряжением на выводе 4 ограничивают ширину выходного импульса. Это необходимо для исключения «перехлеста» открытия транзисторов чтобы избежать ситуации, когда оба ключа оказываются открыты. Через этот вывод также можно организовать мягкий пуск БП. Вывод 13 служит для перевода микросхемы в однотактный режим. Если его подключить к общему проводу, импульсы на выводах обоих ключей станут одинаковыми. На выводе 14 постоянно присутствует образцовое напряжение, равное +5 вольтам. Оно может быть использовано в любых схемотехнических целях.

Выводы 1 и 2 служат прямым и инверсным выводами усилителя ошибки. Если напряжение на выводе 1 превышает напряжение на 2 ноге, то ширина выходных импульсов будет уменьшаться пропорционально разнице на этих выводах. Если напряжение на 2 выводе выше, чем на 1, то на выходе импульсы будут отсутствовать. Также работает второй усилитель ошибки (выводы 16 и 15). Выходы обоих усилителей соединены по схеме ИЛИ и подключены к ноге 3. Первый усилитель обычно используют для регулирования напряжения, второй – для регулирования тока.

Схема ИИП на TL494.

В качестве примера можно рассмотреть схему лабораторного источника на данной микросхеме. Здесь применены практически все технические решения, описанные выше. Регулируемая обратная связь, выполненная на операционных усилителях OP1..OP4, позволяет настраивать уровень выходного напряжения и ограничивать ток. Для создания импульсного напряжения используется полумостовой инвертор на биполярных транзисторах, подключенных к микросхеме посредством драйвера.

Для наглядности рекомендуем серию тематических видеороликов.

Также при создании ИИП применяются и другие микросхемы-регуляторы ШИМ. Они могут отличаться от TL494 по функционалу и назначению выводов, но в них используются те же принципы. Разобраться в их работе не составит труда.

Схемы сетевых фильтров импульсных и высокочастотных помех: 4 типа конструкций

Важно понимать, что импульсы высокой частоты играют двоякую роль:

1. в/ч помехи могут приходить из бытовой сети в блок питания;
2. импульсы высокочастотного тока генерируются встроенным преобразователем и выходят из него в домашнюю проводку.

Причины появления помех в бытовой сети:

• апериодические составляющие переходных процессов, возникающие от коммутации мощных нагрузок;
• работы близкорасположенных приборов с сильными электромагнитными полями, например, сварочных аппаратов, мощных тяговых электродвигателей, силовых трансформаторов;
• последствия погашенных импульсов атмосферных разрядов и других факторов, включая наложение высокочастотных гармоник.

Помехи ухудшают работу радиоэлектронной аппаратуры, мобильных устройств и цифровых гаджетов. Их необходимо подавлять и блокировать внутри конструкции импульсного блока питания.

Основу фильтра составляет дроссель, выполненный двумя обмотками на одном сердечнике.

Дроссели могут быть выполнены разными габаритами, намотаны толстой или тонкой проволокой на больших или маленьких сердечниках.

Начинающему мастеру достаточно запомнить простое правило: лучше работает фильтр с дросселем большого магнитопровода, увеличенным числом витков и поперечным сечением проволоки. (Принцип: чем больше — тем и лучше.)

Дроссель обладает индуктивным сопротивлением, которое резко ограничивает высокочастотный сигнал, протекающий по проводу фазы или нуля. В то же время оно не оказывает особого влияния на ток бытовой сети.

Читать также: Комнатная телеантенна своими руками

Работу дросселя эффективно дополняют емкостные сопротивления.

Конденсаторы подобраны так, что закорачивают ослабленные дросселем в/ч сигналы помех, направляя их на потенциал земли.

Принцип работы фильтра в/ч помех от проникновения на блок питания входных сигналов показан на картинке ниже.

Между потенциалами земли с нулем и фазой устанавливают Y конденсаторы. Их конструктивная особенность — они при пробое не способны создать внутреннее короткое замыкание и подать 220 вольт на корпус прибора.

Между цепями фазы и нуля ставят конденсаторы, способные выдерживать 400 вольт, а лучше — 630. Они обычно имеют форму параллепипеда.

Однако следует хорошо представлять, что ИБП в преобразователе напряжения сами выправляют сигнал и помехи им практически не мешают. Поэтому такая система актуальна для обычных аналоговых блоков со стабилизацией выходного сигнала.

У импульсного блока питания важно предотвратить выход в/ч помех в бытовую сеть. Эту возможность реализует другое решение

Как видите, принцип тот же. Просто емкостные сопротивления всегда располагаются по пути движения помехи за дросселем.

Третья схема в/ч фильтра считается универсальной. Она объединила элементы первых двух. Y конденсаторы в ней просто работают с двух сторон каждого дросселя.

У самых дорогих и надежных устройств используется сложный фильтр с дополнительно подключенными дросселями и конденсаторами.

Сразу же показываю схему расположения фильтров на всех цепочках блока питания: входе и выходе.

Обратите внимание, что на кабель, выходящий из ИБП и подключаемый к электронному прибору, может быть дополнительно установлен ферритовый фильтр, состоящий из двух разъемных полуцилиндров или выполненный цельной конструкцией

Примером его использования является импульсный блок питания ноутбука. Это уже четвертый вариант применения фильтра.

Бюджетные модели

5. Element 1502 DD

Бюджетное китайское устройство, которое применяется не только в лабораториях, но и для домашнего применения — тестирования приборов с нестандартным напряжением. Element 1502 DD считается полноценным одноканальным источником питания, погрешность преобразования потоков может достигать 1/100 доли. Станет отличным вариантом при необходимости качественного оборудования и небольшом бюджете.

Средняя стоимость устройства составляет около 1500 рублей.

Element 1502 DD

Плюсы

• простота эксплуатации;
• небольшая стоимость;
• высокое качество деталей и сборки;
• отличный вариант для ремонта простой электроники.

Минусы

не особо подходит для работы со сложными приборами.

Лабораторный блок питания Element 1502 DD

4. Korad KA 3005 D (30 В, 5 А)

Главным преимуществом данного устройства является наличие цифрового интерфейса, который способен запомнить ряд важных настроек. Индикаторы позволяют установить параметры с наибольшей точностью. Данный блок питания является популярным среди профессионалов и любителей радиоэлектроники. Его приобретение не составит особого труда, так как купить данный аппарат можно как самостоятельно в России, так и заказав из Китая.

Стоимость при покупке составит около 5000-6000 рублей.

Korad KA 3005 D (30 В, 5 А)

Плюсы

• повышенная мощность;
• цифровой интерфейс;
• точность настроек;
• надежность;
• удобство эксплуатации;
• расширенный функционал.

Минусы

значимые минусы отсутствуют.

Лабораторный блок питания Korad KA 3005 D (30 В, 5 А)

3. PS – 1501 A

Устройство китайского производства, отличающееся наличием индикаторов в виде стрелок, один из которых отвечает за измерение вольтажа (0-15), а другой — ампер (1-3). Работа устройства происходит за счет единственного резистора, который расположен на передней панели устройства. Отсутствие цифрового интерфейса не смущает даже профессионалов, а предельная пульсация достигает 3 мВ. Прибор является одноканальным, обладает повышенной точностью, но имеет достаточно значимую погрешность. Наиболее часто применяется в домашних условиях и у частных мастеров.

Стоимость устройства составляет около 1150 рублей.

PS – 1501 A

Плюсы

• небольшая стоимость;
• простота управления;
• надежность конструкции;
• точность устройства;
• большой эксплуатационный срок.

Минусы

достаточно значимая погрешность, из-за которой измерения весьма приблизительны.

Лабораторный блок питания PS – 1501 A

2. LW – K – 3010 D

Мощное лабораторное устройство импульсного типа с увеличенным показателем в 32 В. Характеристики тока соответствуют международному стандарту. Также стоит отметить наличие аналоговой настройки выходов. Устройство, благодаря наличию многооборотного переменника, может быть установлено с точностью до 0,1 В. Установка выходного стабилизационного тока возможна в грубой форме.

Средняя стоимость устройства на рынке товаров составляет около 2800-3000 рублей.

LW – K – 3010 D

Плюсы

• высокий уровень мощности отдачи;
• конструкция вертикального типа;
• компактный формат;
• приятное сочетание цены и качества;
• надежность конструкции;
• продолжительный эксплуатационный срок.

Минусы

значимые недостатки отсутствуют.

Лабораторный блок питания LW – K – 3010 D

1. YA XUN PS – 1502 DD

Устройство высокого качества, несмотря на китайское происхождение. Данный аппарат особо часто применяется в сервисах по ремонту смартфонов, планшетов и других гаджетов. YA XUN PS – 1502 DD является достаточно простым одноканальным инструментом с максимальным диапазоном вольтажа 15 ватт и 1-3 ампера. Пульсационный показатель равен 3 единицам, а за настройку параметров отвечают 4 резистора. Наличие возможности тонкой настройки позволяет особо точно установить даже четырехзначные параметры. Однако, несмотря на название, устройство подходит только для простых и особо распространенных задач.

Приобрести данное устройство можно всего за 1300 рублей.

YA XUN PS – 1502 DD

Плюсы

• упрощенная рабочая схема;
• простота управления;
• низкая стоимость;
• качество сборки;
• надежность конструкции;
• длительный эксплуатационный срок.

Минусы

• малоизвестный бренд;
• слабо справляется со сложными задачами.

Лабораторный блок питания YA XUN PS – 1502 DD

Основные узлы регулируемого блока питания

Трансформаторный источник питания в большинстве случаев выполняется по следующей структурной схеме.

Узлы трансформаторного БП.

Понижающий трансформатор снижает напряжение сети до необходимого уровня. Полученное переменное напряжение преобразуется в импульсное с помощью выпрямителя. Выбор его схемы зависит от схемы вторичных обмоток трансформатора. Чаще всего применяется мостовая двухполупериодная схема. Реже – однополупериодная, так как она не позволяет полностью использовать мощность трансформатора, да и уровень пульсаций выше. Если вторичная обмотка имеет выведенную среднюю точку, то двухполупериодная схема может быть построена на двух диодах вместо четырех.

Двухполупериодный выпрямитель для трансформатора со средней точкой.

Если трансформатор трехфазный (и имеется трехфазная цепь для питания первичной обмотки), то выпрямитель можно собрать по трехфазной схеме. В этом случае уровень пульсаций наиболее низок, а мощность трансформатора используется наиболее полно.

После выпрямителя устанавливается фильтр, который сглаживает импульсное напряжение до постоянного. Обычно фильтр состоит из оксидного конденсатора, параллельно которому ставится керамический конденсатор малой емкости. Его назначение – компенсировать конструктивную индуктивность оксидного конденсатора, который изготовлен в виде свернутой в рулон полоски фольги. В результате получившаяся паразитная индуктивность такой катушки ухудшает фильтрующие свойства на высоких частотах.

Далее стоит стабилизатор. Он может быть как линейным, так и импульсным. Импульсный сложнее и сводит на нет все преимущества трансформаторного БП в нише выходного тока до 2..3 ампер. Если нужен выходной ток выше этого значения, проще весь источник питания выполнить по импульсной схеме, поэтому обычно здесь используется линейный регулятор.

Выходной фильтр выполняется на базе оксидного конденсатора относительно небольшой емкости.

Обобщенная блок-схема импульсного БП.

Импульсные источники питания строятся по другому принципу. Так как потребляемый ток имеет резко несинусоидальный характер, на входе устанавливается фильтр. На работоспособность блока он не влияет никак, поэтому многие промышленные производители БП класса Эконом его не ставят. Можно не устанавливать его и в простом самодельном источнике, но это приведет к тому, что устройства на микроконтроллерах, питающиеся от той же сети 220 вольт, начнут сбоить или работать непредсказуемо.

Дальше сетевое напряжение выпрямляется и сглаживается. Инвертор на транзисторных ключах в цепи первичной обмотки трансформатора создает импульсы амплитудой 220 вольт и высокой частотой – до нескольких десятков килогерц, в отличие от 50 герц в сети. За счет этого силовой трансформатор получается компактным и легким. Напряжение вторичной обмотки выпрямляется и фильтруется. За счет высокой частоты преобразования здесь могут быть использованы конденсаторы меньшей емкости, что положительно сказывается на габаритах устройства. Также в фильтрах высокочастотного напряжения становится целесообразным применение дросселей – малогабаритные индуктивности эффективно сглаживают ВЧ пульсации.

Регулирование напряжения и ограничение тока выполняется за счет цепей обратной связи, на которые подается напряжение с выхода источника. Если из-за повышения нагрузки напряжение начало снижаться, то схема управления увеличивает интервал открытого состояния ключей, не снижая частоты (метод широтно-импульсного регулирования). Если напряжение надо уменьшить (в том числе, для ограничения выходного тока), время открытого состояния ключей уменьшается.