Вход на сайт

Зарегистрировавшись на сайте Вы сможете добавлять свои материалы






Самодельный двухполярный блок питания


ПРОСТОЙ ДВУХПОЛЯРНЫЙ БП С РЕГУЛИРОВКАМИ

Не так давно возникла насущная необходимость собрать двуполярный блок питания (взамен внезапно сгоревшего) по простой схеме и из доступных деталей. За основу была взята схема, опубликованная ранее на этом же сайте.

Исходная схема

По ссылке существует подробное описание сути работы и настройки, поэтому останавливаться на этих моментах и тонкостях не стану.

Сначала была собрана исходная однополярная схема для пробы и поиска возможных ошибок, про которые писали некоторые собиравшие данную конструкцию. У меня всё сразу заработало нормально, возникли лишь вопросы с регулировкой тока ограничения и индикацией срабатывания этого ограничения. 

Поскольку исходная схема, как видно, разрабатывалась для выходных токов порядка 3 ампер и более, то и схема ограничения выходного тока соответствует этим заданным параметрам. Величина минимального тока ограничения определяется номиналом сопротивления R6, а с помощью переменного резистора R8 можно лишь несколько увеличивать величину тока срабатывания защиты (чем меньше суммарное сопротивление резисторов R6 и R8, тем больше будет допустимый выходной ток). Светодиод VD6  служит для индикации работы блока питания и срабатывания защиты (при срабатывания защиты и ограничении тока на выходе он гаснет).

Далее была собрана аналогичная схема для напряжения отрицательной полярности — полностью аналогичная, лишь с заменой полярности включения электролитических конденсаторов, диодов (стабилитронов) и с применением транзисторов противоположной структуры (n-p-n / p-n-p). Обозначения элементов «минусового» плеча оставлены такими же, как у «плюсового» для упрощения рисования схемы :-)

Новая схема БП

При изготовлении был применён валяющийся без дела трансформатор мощностью 60 ватт, с двумя вторичными обмотками по 28 вольт переменного напряжения и одной на 12 вольт (для питания дополнительных маломощных полезных устройств, например — кулера охлаждения радиаторов мощных транзисторов со схемой управления). Получившаяся схема приведена на рисунке.

Чтобы иметь возможность регулировать выходной ток в широких пределах, вместо резисторов R6 и R8 в обоих плечах были применены наборы сопротивлений R6 — R9 и сдвоенный галетный переключатель на 5 положений. При этом резистор R6 определяет величину минимального тока ограничения, поэтому он включен в выходную цепь постоянно. Остальные же резисторы при помощи переключателя S1 подключаются параллельно этому R6, суммарное сопротивление уменьшается и выходной ток, соответственно, увеличивается.

Резисторы R6 и R7  могут быть мощностью 0,5 ватт или более R8 — 1-2 ватта, а R9 — не менее 2 ватт (у меня стоят резисторы типа С5-16МВ-2ВТ и заметного их нагрева при нагрузке до 3 ампер не наблюдается). На схеме (рис.1) указаны значения выходных токов, при которых срабатывает защита и выходной ток даже при КЗ не превышает этих значений.

Здесь следует отметить, что индикация срабатывания защиты работает только при выходных токах более 3 ампер (то есть светодиод гаснет при срабатывании защиты), при меньших же токах светодиод не гаснет, хотя сама защита при этом срабатывает нормально, это проверено на практике.

Транзисторы Т1 (обозначение дано по исходной схеме, у меня это А1658 и КТ805) стоят без теплоотводов и практически вообще не нагреваются. Вместо А1658 можно поставить КТ837, например. Вообще, при сборке схемы мною пробовались самые разные транзисторы, соответствующие по структуре и мощности и всё работало без проблем. Переменный резистор R (сдвоенный, для синхронной регулировки выходного напряжения) применён советский, сопротивлением 4,7 кОм, хотя пробовались и сопротивления до 33 кОм, всё работало нормально. Разброс выходных напряжений по плечам составляет порядка 0,5-0,9 вольт, чего для моих целей, например, вполне достаточно. Хорошо бы, конечно, поставить сдвоенный переменник с меньшим разбросом сопротивлений, но таких пока нет под рукой...

Стабилитроны VD1 — составные, по два соединённых последовательно Д814Д (14 + 14 = 28 вольт стабилизации). Следовательно, пределы регулировки выходных напряжений получились от 0 до 24 вольт. Диоды выпрямительных мостов — любые, соответствующей мощности, я использовал импортные диодные сборки — KBU 808 без радиатора (ток до 8 А) и ещё одну маломощную, без обозначения (?), для питания кулера. 

На теплоотводы установлены только выходные регулирующие транзисторы КТ818, 819. Теплоотводы небольшие, что определено габаритами корпуса (по размеру он как БП от компа), поэтому потребовалось сделать дополнительное принудительное их охлаждение. Для этих целей был использован небольшой кулер (от системы обдува процессора старого компьютера) и простая схема управления, всё это питается от отдельной обмотки трансформатора, которая там оказалась весьма кстати.

В качестве термодатчика был использован германиевый транзистор типа МП42 (большие залежи остались и девать некуда. Оказалось, что замечательно работают в качестве термодатчиков!) Схема простая и понятная, в особом описании не нуждается. База транзистора-термодатчика никуда не подключается, этот вывод можно просто откусить, желательно только не своими зубами, а то стоматология нынче дорогое удовольствие!

Корпус этого транзистора металлический, поэтому его необходимо изолировать, например, трубкой-термоусадкой и расположить как можно ближе к теплоотводам выходных транзисторов. Температуру, при которой запускается кулер, можно регулировать подстроечным резистором (сопротивление может быть от 50 до 250 кОм). Максимальный ток и скорость вращения вентилятора определяются гасящим резистором в цепи питания. У меня это сопротивление 100 Ом (подбирается экспериментально, в зависимости от напряжения питания и тока потребления кулера).

Блок питания, собранный по данной схеме, неоднократно был испытан с нагрузкой во всём диапазоне выходных напряжений и токах от 30 мА до 3,5 ампер и показал свою полную работоспособность и надёжность работы. При токах более 2 ампер применённый трансформатор грелся довольно сильно из-за недостаточной его мощности, в остальном же схема вела себя вполне адекватно.

Есть возможность увеличить выходной ток нагрузки более 3-4 ампер, если использовать соответствующей мощности трансформатор и выходные (регулирующие) транзисторы, возможно применить параллельное включение нескольких мощных транзисторов. Схема не требует особой наладки и подбора компонентов, при изготовлении можно использовать практически любые транзисторы с коэффициентом усиления 80-350. Специально для сайта Радиосхемы, автор - Андрей Барышев

   Форум по блокам питания

   Обсудить статью ПРОСТОЙ ДВУХПОЛЯРНЫЙ БП С РЕГУЛИРОВКАМИ


Создайте простейший биполярный источник питания

Сколько интегральных схем нужно для создания источника питания, который преобразует сетевой переменный ток в стабильное постоянное напряжение? Вы бы поверили, никто? Мы только что посмотрели это видео от [The Current Source] (вставлено ниже), где он строит именно это. Если вы настроены на очень хорошо сделанный обзор диодных мостов, а также полуволновых и двухполупериодных выпрямителей, вам стоит это проверить.

Во-первых, [TCS] проходит через основы выпрямления и очень хорошо демонстрирует на осциллографе, как увеличение емкости на выходе сглаживает пульсации.(Подсказка: чем больше, тем лучше.) И тогда можно приступать к созданию. Конечным результатом является очень простой нерегулируемый источник питания - просто диодный мост с некоторыми конденсаторами на выходе - но, используя действительно большие конденсаторы, он попадает в диапазон нескольких милливольт для пульсации при постоянной нагрузке.

Выходное напряжение этой схемы будет зависеть от среднего потребляемого тока, но для в основном статических нагрузок эта схема должна работать достаточно хорошо, и простота использования гигантских конденсаторов для решения проблемы заманчива.(Мы бы куда-нибудь добавили линейный регулятор.)

Однако вы смотрите это видео не из-за споров по поводу схемотехники. Потому что вы хотите чему-то научиться. Посмотрите и остальные его видео. [TCS] был на нем совсем недавно, но похоже, что это будет канал, который стоит посмотреть.

,Учебное пособие по биполярным источникам питания


Рисунок 1

Льюиса Лофлина

На рисунке 1 у нас есть пример биполярного источника питания , использующего две 9-вольтовые батареи. Они имеют общую землю, и выход может иметь любую комбинацию полярностей или напряжений. Например, блоки питания ATX, используемые сегодня в большинстве ПК, имеют несколько выходов напряжения, но имеют один общий. В блоке питания ATX есть плюс и минус 5 вольт, плюс и минус 12 и три вольта.

Помимо использования в домашних ПК, биполярные блоки питания используются во многих схемах OP-AMP и мощных аудиоусилителях.


Рисунок 2

На рисунке 2 мы сконструировали биполярный источник питания с использованием трансформатора на 12,6 В. D2 заряжает C3 в положительном полупериоде, а D3 заряжает C4 во время отрицательного полупериода. В обоих случаях выходное напряжение будет 17,8 вольт. (12,6 * 1,414.) Полярность будет противоположной по отношению к земле.

Те же правила для полуволнового выпрямления для обеих полярностей остаются в силе. Поскольку конденсаторы C3 и C4 должны быть большими (не менее 3300 мкФ), R1 ограничивает броски тока при подаче питания.Значения обычно составляют 1-10 Ом при 5 Вт.


Рисунок 3

Рисунок 3 иллюстрирует биполярный источник питания, использующий диодный мост и центральный отвод трансформатора как общие. Применяются те же правила, что и раньше, с наполовину напряжением, а ток удваивается. Это двухполупериодное выпрямление, в котором могут использоваться конденсаторы меньшего размера, чем на рисунке 7, для той же нагрузки.

Если мы используем трансформатор на 25,5 В на 3 А, каждое выходное напряжение будет 25,2 / 2 * 1,414 или 17,8 В.


Рисунок 4

Рисунок 4 иллюстрирует регулируемый биполярный источник питания для использования со схемами OP-AMP.

,

Двухконтактный биполярный источник питания

Введение

2-квадрантный источник питания, который подает положительное или отрицательное напряжение на одни и те же выходные клеммы, можно легко создать с помощью 4-квадрантного контроллера LT8714. Показанный здесь двухквадрантный источник питания может использоваться в различных областях, начиная от тонирования окон, где изменение полярности меняет ориентацию молекул кристаллов, и заканчивая оборудованием для тестирования и измерения.

Лист технических данных LT8714 описывает работу 2-квадрантного источника питания в первом квадранте (положительный вход, положительный выход) и в третьем квадранте (положительный вход, отрицательный выход).Обратите внимание, что в обоих квадрантах источник питания является источником тока, таким образом создавая источник питания, а не приемник энергии. Второй квадрант и четвертый квадрант образуют приемник энергии.

Описание схемы и функциональные возможности

На рис. 1 показана электрическая схема LT8714 как двухквадрантного источника питания. Трансмиссия состоит из NMOS QN1, 2, PMOS QP1, 2, катушек индуктивности L1, L2, разделительного конденсатора CC, а также входных и выходных фильтров. Катушки индуктивности L1 и L2 представляют собой две дискретные, несвязанные индуктивности, подход, который может снизить стоимость преобразователя.

Рисунок 1. Принципиальная электрическая схема блока питания на базе LT8714, работающего в двух квадрантах V IN 12 В, V O ± 5 В при 6 А.

Правильный выбор активных и пассивных компонентов требует понимания напряжений и уровней тока в каждом квадранте. Для этого на рисунке 2 показаны функциональные топологии положительного выхода.

Рисунок 2. Топология 2-квадрантной операции с положительным выходом.

Когда баланс вольт-секунд находится в устойчивом состоянии, рабочий цикл может быть получен из выражения:

Для проверки конструкции демонстрационная схема DC2240A была переработана, чтобы соответствовать схеме, показанной на рисунке 1. Входное напряжение составляет номинальное 12 В, с выходным напряжением ± 5 В при максимальном токе 6 А для обоих.

Измеренный КПД конструкции показан на рисунке 3. Положительный выход превышает отрицательный, что соответствует результатам теоретических расчетов.Напряжение и ток на компонентах намного выше в конфигурации с отрицательным выходом, что увеличивает потери и снижает эффективность.

Рис. 3. Кривые КПД преобразователя при V IN 12 В, V OUT +5 В и –5 В и максимальном вводе-выводе 6 A.

Рисунок 4 иллюстрирует превосходную линейность выходного напряжения в зависимости от управляющего напряжения V CTRL . Для этой конфигурации схема была нагружена резистором 1 Ом, а управляющее напряжение изменялось от 0.От 1 В до 1 В.

Рисунок 4. График зависимости выходного напряжения, В OUT , от управляющего напряжения, В CTRL . Когда V CTRL изменяется с 0,1 В до 1 В, V OUT изменяется с –5 В на +5 В.

Используя две модели LTspice ® , мы смогли проанализировать производительность LT8714 с показателем хорошей мощности в первой модели и с использованием несвязанных катушек индуктивности во второй модели.

Заключение

В этой статье демонстрируется простая двухквадрантная схема источника напряжения с использованием LTC8714.Конструкция была протестирована и подтверждена контроллером LTC8714 на отличную линейность.

,

Смотрите также