Импульсный лабораторный блок питания на TL494

В микросхеме TL494 можно организовать ограничение-прерывание по току манипулируя 15 и 16 ножками инвертирующего компаратора, само прерывание на инвертирующим компараторе 15&16 возникает когда напряжение на 16 ноге равно или больше чем на 15 ноге, причем как известно на 15 ногу подается опорное напряжение +5 вольт через сопротивление с 14 ноги, т.е. условие для прерывание срабатывание компаратора является 16 (+V) >= 15  (+V)  причем напряжение на самой 15 ноге может быть любым даже самым маленьким, имеется ввиду что тут от опорного напряжения с 14 ноги +5 через сопротивления. ПРИМЕР 1 Схема из переделки ATX блока питания  http://www.chirio.com/switching_power_supply_atx.htm image схема для ATX 300/500W для диапазона  от 0,1A до 12A собственно нас будит интересовать вот это с падением напряжения на 16 ноге через токоограничивающий  резистор 0.04 ом ПРИМЕР 2 http://datagor.ru/practice/power/2246-peredelka-bloka-at-v-reguliruemyy-bolk-pitaniya-0-30v-0-11a.html image ПРИМЕР 3  Тут в этой схеме, к косичке трансформатора подается через полярный конденсатор положительное напряжение это очень важно чтобы на 16 ноге было +V от источника тока или съемной катушке трансформатора.  http://radiokot.ru/circuit/power/charger/40/ Резисторы R5 и R7 образуют обычный делитель напряжения. Смысл в том, что этот делитель не делит, как обычно, напряжение между землей и источником. Он делит напряжение между плавающим относительно земли отрицательным напряжением и источником опорного напряжения TL494. 

как это работает в конкретных цифрах:

  • При отсутствии тока в нагрузке, падение напряжения на R4 равно нулю. Значит, на делителе будет 5V*R7/(R7+R5), т.е. около 50мВ, на 16-й ноге естественно 0В
  • Что же будет при токе, ну допустим, 2А? На R4 возникнет падение напряжения в R4*2A=12mV. Это напряжение на вывод делителя из R5 и R7 приложится в отрицательной полярности, т.е на 15-й ножке ШИМ теперь будет уже не 50мВ, а 50-12=38мВ
  • При дальнейшем росте тока нагрузки, будет расти и падение напряжения на R4, а следовательно, и на верхнем по схеме выводе делителя на R5 и R7 отрицательное напряжение будет увеличиваться. При определённом токе, оно достигнет -50мВ, и полностью скомпенсирует изначальные 50мВ холостого хода. Т.е. напряжение на 15-й ноге ШИМ станет равно 0В и сравняется с напряжением на 16-й ноге, которая «сидит» на земле. Компаратор начнёт работать и дальнейшего роста тока нагрузки не произойдёт.

Еще ни много расчета: 1. 15-14 (om) = 10000 om (сопротивление между 14(+5) и 15 ногой) 2. 15-GND (om) = 3 om (сопротивление между 15 ногой и минусом) 3. 16-GND (om) = 0,2 om (сопротивление между 16 ногой и минусом) ————– 4. 15-GND (V) = +5(V) * 15-GND (om) / 15-14 (om) + 15-GND (om) = + 0,00149955 (V) это напряжение падение на 15 ноге. 6. 16 = 15 (A) условие срабатывания инвертирующего компоратора = 15-GND (V) / 16-GND (om) = 0,007497751 (A) это амперы которые необходимо пропустить чтобы 15V = 16V и прерывания сработали. ПРИМЕР 4 Измеряя операционным усилителем напряжение на резисторе R10, можно ограничить выходной ток. На второй вход подается опорное напряжение делителем R5; R6. Ну понимаете R10 будет греться. P/S ,,, примеры со схемами по ограничению тока в процессе  добавления–>

–>Главная–> » –>Статьи–> » ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ

БП ATX мощный лабораторный БП и зарядник АКБ.

пн, 25/08/2008 – 16:13 —

Конструкция выходного дня.

Неожиданно наступила зима и за окном похолодало. А тут ещё бензин какой-то не тот залил. В общем король немецкого автопрома встал, где-то под Москвой как и 67 лет назад его старшие “проотцы”. Аккумулятор сел, дальше пешком…. Для зарядки аккумулятора дома нашлась только пара сгоревших блоков ATX. Сразу добавлю, что эта “зарядка” не предназначена для восстановления, десульфатации и протчих не перспективных шаманских методов, чем занимались наши отцы (и я в том числе) в прошлой жизни из-за крайней убогости быта. Это просто блок, позволяющий надёжно и наименьшими затратами зарядить “севший”, но исправный аккумулятор. Суть его проста и внятна. Он выдаёт на выходе зарядный ток около 5-6 Ампер, при любой активной нагрузке, вплоть до короткого замыкания. При этом напряжение на выходе ни при каких обстоятельствах не превысит заданного значения. Я установил 14,6 вольт.

Сначала надо бы добиться работоспособности блока

По порядку для “чайников” о восстановлении блоков, общие правила:

  1. Если предохранитель в порядке, переходим к пункту 4.
  2. Если предохранитель сгорел, то сначала проверяем отсутствие “короткого” на разъёме ~220.
  3. Если “короткое”, устраняем, это могут быть силовые транзисторы, диоды, конденсаторы. Заодно советую проверить диоды во вторичной цепи.
  4. После устранения “короткого” выпаиваем предохранитель и вместо него запаиваем “кроватку”, если её не установили при изготовлении.
  5. Вместо предохранителя вставляем в “кроватку” заранее подготовленный резистор изготовленный из сгоревшего предохранителя и лампочки на 220 Вольт мощностью 100-200 Ватт.
  6. Лучше, если у Вас найдётся разделительный трансформатор, но если нет, не очень страшно. Достаточно просто не совать пальцы в силовую половину блока. Включаем блок в 220. Замыкаем “зелёный” и “чёрный” провода на большом разъёме. При отсутствии нагрузки исправный АТХ закрутит лопастями пытаясь взлететь. Лампочка (предохранитель) гореть не должна. Если так, можно вместо лампочки вставить предохранитель и приступить к переделке блока, но лучше пока оставить лампочку.
  7. Если лампочка не загорелась но АТХ не “поднимается”, проверяем наличие питания микросхемы TL-494 (или её аналога). Если в блоке применена другая микросхема, дальше можно не читать, или читать из любопытства. Итак, на 12 ноге микросхемы (относительно 7-ой) проверяем наличие дежурного питания от 5, до 25 вольт. Если питания нет, значит не работает источник дежурного питания, именуемый в разных источниках как +USB, “дежурка” и т.п. Если +USB нет, тут есть 3 пути, искать неисправность дежурки, запитать TL494 от любого другого БП (адаптера), или пойти в ближайшую мастерскую и купить (попросить) другой АТХ. Дело в том, что “дежурка” сравнительно тяжело поддаётся ремонту. Обычно после замены транзистора или Viper-a, или ещё чего-то вскоре неисправность повторяется. Проблема не столько в сложности поиска неисправности, сколько в самих неисправностях. Это может быть межвитковое в импульсном трансформаторе, не достаточно “быстрый” электролитический конденсатор во вторичной цепи, потеря индуктивности дросселя во вторичной цепи (из-за перегрева феррита), обрыв резистора стартового тока “дежурки” и многое другое, что довольно трудно установить имея под руками только тестер. Но тем, кто потерпеливее пожелаю удачи.
  8. Несколько слов про АТ блок. Дело в том, что АТ поднимаются без “дежурки”. И вообще без всякой помощи. В этом смысле они более живучие и, позволю себе вольность, более совершенные. Благодаря некоторым хитростям в схемотехнике силового “полумоста” блок начинает “всхлипывать ” совершенно самостоятельно, без всяких “дежурок” и микросхем. В этот момент с 12-и вольтовой обмотки через отдельный диод заряжается конденсатор питания TL-494 (зелёная стрелка на схеме). Обычно 1-2 “всхлипа” и АТ поднимается, продолжая по той же как и в АТХ цепи питать TL-494. В АТХ питание TL-494 после включения осуществляется от “дежурки” затем питание поднимается и как и в АТ производится от +12 вольт. В обоих случаях конденсатор питания заряжается до амплитудного значения напряжения приблизительно +24 вольта.

    Итак, АТХ поднялся.

    Тут не плохо проверить свой тестер подключив его + на 14 вывод TL-494. Микросхема TL494 имеет встроенный источник опорного напряжения на 5,0В, способный обеспечить вытекающий ток до 10мА для смещения внешних компонентов схемы. Опорное напряжение имеет погрешность 1% в диапазоне рабочих температур от 0 до 70°С.

  9. Теперь приступаем к вырезанию всего, что мешает нам наслаждаться пейзажем дырчатого гетинакса. Вырезаем лишние диодные сборки, дроссели конденсаторы фильтров, все транзисторы обвязки TL-494. Что бы не по-нарезать чего попало, придётся немного углубится в принцип работы АТ-АТХ. Для начала пройдёмся по ногам микросхемы.

Частота внутреннего генератора определяется по формуле:

где R и С это резистор и конденсатор на выводах 6 и 5 соответственно, то есть это не вырезать.

Вывод 14 это выход внутреннего источника опорного напряжения +5 вольт.

Выводы 1,2,15 и 16 это входы 2-х встроенных компараторов, которые пользователь может использовать по своему усмотрению, т.е. управлять шириной выходных импульсов ШИМ. Оба компаратора совершенно одинаковы с той лишь разницей, что компаратор с выводами 15-16 срабатывает с “задержкой” 80 мВольт. В попавших мне АТХ этот компаратор не использовался, 16 вывод заземлён, а 15 соединён на Uref, т.е. 14 вывод.

Вывод 13 предназначен для перевода TL-494 в режим управления обратноходовыми однотактными преобразователями. При этом “мёртвое время” может быть увеличено до 96%. В нашем, “двухтактном” случае этот вывод так же соединяется на Uref.

Компаратор на выводах 1-2 мы будем использовать для установки выходного напряжения, для этого на вывод 2 подаём часть Uref, что и сделано в большинстве АТ и АТХ. Обычно это напряжение примерно 2,5 вольт, т.е. с Uref (+5Вольт) через резистивный делитель.

RC цепочка с вывода 2 на вывод 3 (FB или ОС) предназначена для ограничения скорости ШИМ при стабилизации напряжения и имеется во всех схемах АТ-АТХ. Её тоже вырезать нельзя.

Рисую упрощённую схему управления выходным напряжением.

Напряжение на выходе БП будет равно Uвых=Uref1(1+Roc/Rm). Теперь Вы должны сами с калькулятором в руках решить из каких резисторов составить делитель. Я это сделал как показано на схеме. Проверьте обязательно, если эта формула у Вас не заработала, значит Вы не всё урезали. Важно учесть, что без перемотки трансформатора более 18-20 вольт на 12-и вольтовом выходе получить не получится. В принципе БП может дать до 24 вольт, но это при отсутствии нагрузки и полностью “открытой” ШИМ, то есть, когда “мёртвое” время не более 4% от периода. Без дросселя БП будет чувствовать себя не очень комфортно. Ему будет трудно удержать выходное напряжение. Его будет “плющить и колбасить” как автомобиль с заклинившим амортизатором. Наша задача получить ограничение на уровне 14,6-14,8 Вольта. Для “убитых” аккумуляторов надо напряжение до 16 (и более) вольт. Для фанатов восстановления можно накрутить и столько.

На сладкое немного о выводе 4.

Это тоже вход компаратора, но с задержкой 120 мВольт. И тут дело даже не в задержке, а в том, что конструктор микросхемы предусмотрел использовать его для регулировки “мёртвого времени”. Обычно в схемах АТХ-АТ его используют как “мягкий пуск” и для целей всяких защит. Вот эти защиты Вам и предстоит вырезать. Работает ОНО так. При включении БП конденсатор с выв.4 на Uref разряжен и на выводе 4 сразу появляется +5 вольт, что наглухо закрывает выходные ключи микросхемы. Затем конденсатор заряжается через резистор (выв4-земля) и на выводе 4 напряжение падает до нуля. Это приводит к медленному нарастанию выходного напряжения до момента когда оно стабилизируется ОС по напряжению. В нашем случае вывод 4 целесообразно попутно задействовать для ограничения выходного тока. По схеме видно, что при увеличении тока в нагрузку увеличивается падение напряжения на измерительных резисторах (4 резистора 0,22 ом), открывается транзистор 733 (такой p-n-p у меня был из выпаянных), что приводит к подъёму напряжения на выводе 4 и так до режима стабилизации тока. На полной схеме цепь стабилизации тока обведена красным фломастером. Вот так простенько удалось добиться и стабильного тока зарядки и защиты от короткого замыкания на выходе.   Кстати, на выходе советую ни каких электролитических конденсаторов не ставить, тогда при “коротком” не будет ни каких брызг и взрывов, вызывающих неприятные ощущения.

О выходном дросселе.

Можно применить другой сердечник, например Ш-образный с зазором 0,3 мм. А можно оставить оригинальное кольцо, намотав на нём 20-30 витков тем, что мы размотали или тем, что будет под рукой, диаметром не менее 0,75мм. Я намотал 35 витков в два провода диаметром 0,75мм. Обмотка вложилась в два слоя. 

…спустя год…

Просматривая даташит на микросхему KA7500 (аналог TL-494) я обнаружил другое, более простое решение стабилизации тока БП. Авторы предлагают использовать второй компаратор (выв.15,16). С учётом того, что изначально этот компаратор смещён на 80 мВ, получается очень удобное решение. Мною оно повторено дважды. В приводимой схеме выходное напряжение 18 вольт, ток 5 ампер для питания схемы подогрева собачей будки. Для зарядки аккумуляторов естественно, можно использовать блок без перемотки, но всё-таки лучше перемотать. И провод желательно взять по толще, и виточков добавить. 

При расчёте количества витков вторичной обмотки желательно, что бы на ХХ напряжение на выходе моста было больше стабилизированного примерно в 2 раза. Это обеспечит оптимальный ШИМ и, соответственно, надёжную стабилизацию.

Перемотка трансформаторов (перемотал 5 штук) ни разу не вызвала у меня проблемм. Просто нагреваю в шкафу до 150 – 200 градусов и в перчатках аккуратненько расшатываю.

Превращаем ненужный БП от компьютера в мощное зарядное устройство – лабораторный блок питания. Пошаговая фотоинструкция. Вначале ищем компьютерный блок питания формата ATX. ищем компьютерный блок питания формата ATX Выпаиваем всю выпрямительную часть и всё, что соединено с ножками 1, 2 и 3 микросхемы TL494. Также нужно выпаять диод, (отмечено 1 на плате) соединяющий выходную обмотку силового трансформатора с + питания TL494 – она будет питаться только от маленького «дежурного» преобразователя (у него есть не только 5V выход, но и 12V), чтобы не зависеть от выходного напряжения БП. И обратите внимание на электролит отмененным 2-ой, его оставить, он бывает от 1 до 4.7мкф. Я его меняю на 10мкфХ10в. Делаем мощное зарядное устройство из БП АТХ Отсоединяем от схемы ножки 15 и 16 – это второй усилитель ошибки, который мы используем для канала стабилизации тока. Делаем мощное зарядное устройство из АТХ Пунктиром очерчены детали, которые уже есть в БП. ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО – ЛАБОРАТОРНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ ИЗ ATX – СХЕМА Выпрямительные диоды нужно соединить с 12-ти вольтовыми отводами вторичной обмотки силового трансформатора. Лучше поставить более мощные, например сборку 30CPQ150 – тогда можно максимальный выходной ток увеличить до 20А. 30CPQ150 Дроссель L1 делаем из кольца, оставив на нём только 5-тивольтовую обмотку, дроссель L2 из цепи 5V. Дроссель БП делаем из кольца Приводим схему выходной части в соответствие со схемой. Вентилятор запитываем от питания TL494 (12 нога) – так, чтобы он дул внутрь корпуса. На микросхеме ОУ LM358 (LM2904, или любой другой сдвоенный низковольтный операционник, который может работать в однополярном включении и при входных напряжениях от 0 В) собран измерительный усилитель выходного напряжения и тока, который будет давать измерительные сигналы на TL494. Резисторы R9 и R8 задают опорные напряжения. мощное зарядное устройство из БП АТХ – пошаговая инструкция Переменный резистор R9 регулирует выходное напряжение, R8 – выходной ток. Так как мне не нужно напряжение, а только ток для зарядки, то напряжение сделал на полную (получилось 24в), а оставил только регулятор тока. Токоизмерительный резистор R7 на 0.05 ом должен быть мощностью 5 ватт (10А^2*0.05ом). Питание для ОУ берём с выхода «дежурных» 5В БП ATX (обычно обозначены на плате как +5V SB или 5V STANDBY, фиолетовый провод). Нагрузка подключается к +OUT и -OUT. Автомобильное зарядное устройство из БП АТХ – переделка и описание Измерительный резистор R7 – это два 5-тиваттных резистора (белые) по 0.1ом соединённые параллельно. Автомобильное зарядное устройство из БП АТХ компьютера Нагрузочный резистор 470ом 1 Вт ставим параллельно C5. Он нужен чтобы БП ATX без нагрузки не оставался. Ток через него не учитывается, он до измерительного резистора R7 включён. Без него, тоже работать будет, но тогда если установить более низкое напряжение при отключенной от выхода нагрузке – долго ждать, пока C4 и C5 разрядятся до нужного напряжения. САМОДЕЛЬНОЕ ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО – ЛАБОРАТОРНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ Упаковываем все в корпус, выводим необходимые элементы, и радуемся отличному лабораторному блоку питания, он же по совместительству импульсное зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов. Автор статьи и фото: ear http://el-shema.ru/publ/pitanie/zarjadnoe_ustrojstvo_laboratornyj_blok_pitanija_iz_atx/5-1-0-107 –>Источник–>: http://www.samopal.su/node/1

–>Категория–>: ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ | –> (04.03.2015)
–>Просмотров–>: 17518 | |

–>

Лабораторный блок питания из ATX БП

Я немного увлекся гальванопластикой (про это еще расскажу), и для нее мне понадобился новый блок питания. Требования к нему примерно такие – 10А выходного тока при максимальном напряжении порядка 5В. Конечно-же, взгляд сразу упал на кучу ненужных компьютерных блоков питания.

Конечно, идея переделать компьютерный блок питания в лабораторный не нова. В интернетах я нашел несколько конструкций, но решил, что еще одна – не помешает. В процессе переделки, я сделал просто дофига ошибок, поэтому, если решитесь сделать и себе такой блок питания, учитывайте их, и у вас получится лучше!

Внимание! Несмотря на то, что складывается впечатление, что этот проект — для новичков, ничего подобного – проект довольно сложный! Имейте ввиду.

Конструкция

Мощность того блока питания, который я вытащил из-под кровати – 250Вт. Если я сделаю БП 5В/10А, то пропадает драгоценная моща! Не дело! Подымем напряжение до 25В, может сгодится, к примеру, для зарядки аккумуляторов – там нужно напряжение порядка 15В.

Для дальнейших действий нужно сначала найти схему на исходный блок. В принципе, все схемы БП известны и гуглятся. Что именно нужно гуглить – написано на плате.

Мне мою схему подкинул друг. Вот она. (Откроется в новом окне)

Да-да, нам придется лазить во всех этих кишках. В этом нам поможет даташит на TL494

tl494.pdf

Итак, первое, что нам нужно сделать – проверить, какое максимальное напряжение может выдать блок питания по шинам +12 и +5 вольт. Для этого удаляем предусмотрительно помещенную производителем перемычку обратной связи.

Резисторы R49-R51 подтянут плюсовой вход компаратора к земле. И, вуаля, у нас на выходе – максимальное напряжение.

Пытаемся стартовать блок питания. Ага, без компьютера не стартует. Дело в том, что его нужно включить, соединив вывод PS_ON с землей. PS_ON обычно подписан на плате, и он нам еще понадобится, поэтому не будем его вырезать. А вот непонятную схему на Q10, Q9 и Q8 отключим – она использует выходные напряжение и, после их вырезания не даст нашему БП запуститься. Мягкий старт у нас будет работать на резисторах R59, R60 и конденсаторе C28.

Итак, бп запустился. Появились выходные максимальные напряжения.

Внимание! Выходные напряжения – больше тех, на которые рассчитаны выходные конденсаторы, и, поэтому, конденсаторы могут взорваться. Я хотел поменять конденсаторы, поэтому мне их было не жалко, а вот глаза не поменяешь. Аккуратно!

Итак, подучилось по +12В – 24В, а по +5В – 9.6В. Похоже, запас по напряжению ровно в 2 раза. Ну и прекрасно! Ограничим выходное напряжение нашего БП на уровне 20В, а выходной ток – на уровне 10А. Таким образом, получаем максимум 200Вт мощи.

С параметрами, вроде бы, определились.

Теперь нужно сделать управляющую электронику. Жестяной корпус БП меня не удовлетворил(и, как оказалось, зря) – он так и норовит поцарапать что-то, да еще и соединен с землей (это помешает мерить ток дешевыми операционниками).

В качестве корпуса, я выбрал Z-2W, конторы Maszczyk

Я измерил излучаемый блоком питания шум – он оказался вполне небольшим, так что, вполне можно использовать пластиковый корпус.

После корпуса я сел за Corel Draw и прикинул, как должна выглядеть передняя панель:

Электроника

Я решил разбить электронику на две части – фальш-панель и управляющая электроника. Причина для такого разбиения – банально не хватило места на лицевой панели, чтобы вместить еще и управляющую электронику.

В качестве основного источника питания для своей электроники я выбрал standby источник. Было замечено, что если его хорошенько нагрузить, то он перестает пищать, поэтому идеальными оказались 7-сегментные индикаторы — и блок питания подгрузят и напряжение с током покажут.

Фальш-панель:

На ней индикаторы, потенциометры, светодиод. Для того, чтобы не тащить кучу проводов к 7-сегментникам, я использовал сдвиговые регистры 74AC164. Почему AC, а не HC ? У HC максимальный суммарный ток всех ножек – 50мА, а у AC – по 25мА на каждую ножку. Ток индикаторов я выбрал 20мА, тоесть 74HC164 точно бы не хватило по току.

AtxPower.pdf — схема фальшпанели

Управляющая электроника – тут все слегка посложнее.

В процессе составления схемы, я конкретно налажал, за что и поплатился кучей перемычек на плате. Вам-же предоставляется исправленная схема.

AtxPowerElectronics.pdf — управляющая электроника БП

Если кратко, то – U1A – диф. усилитель тока. При максимальном тока, на выходе получается 2.56В, что совпадает с опорным у АЦП контроллера.

U1B – собственно токовый компаратор – если ток превышает порог, заданный резисторами, tl494 “затыкается”

U2A – индикатор того, что БП работает в режиме ограничения тока.

U2B – компаратор напряжения.

U3A, U3B – повторители с переменников. Дело в том, что переменники относительно высокоомные, да еще и сопротивление их меняется. Это значительно усложнит компенсацию обратной связи. А вот если их привести к одному сопротивлению, то все становится значительно проще.

С контроллером все понятно – это банальная атмега8, да еще и в дипе, которая лежала в загашнике. Прошивка относительно простая, и сделана между паяниями левой лапой. Но, нем не менее, рабочая.

IAR.rar — прошивка — исходник + hex

Контроллер работает на 8МГц от RC генератора (нужно поставить соответствующие фюзы)

По хорошему, измерение тока нужно перенести на “высокую сторону”, тогда можно будет мереть напряжение непосредственно на нагрузке. В этой схеме при больших токах в измеренном напряжении будет ошибка до 200мВ. Я слажал и каюсь. Надеюсь, вы не повторите моих ошибок.

Переделка выходной части

Выбрасываем все лишнее. Схема получается такой (кликабельно):

Синфазный дроссель я немного переделал – соединил последовательно обмотку которая для 12В и две обмотки для 5в, в итоге получилось около 100мкГн, что дофига. Еще я заменил конденсатор тремя включенными параллельно 1000мкФ/25В

После модификации, выход выглядит так:

Настройка

Запускаем. Офигиваем от количества шума!

300мВ! Пачки, похоже на возбуждение обратной связи. Тормозим ОС до предела, пачки не исчезают. Значит, дело не в ОС

Долго тыкавшись, я нашел, что причина такого шума – провод! О_о Простой двужильный двухметровый провод! Если подключить осциллограф до него, или включить конденсатор прямо на щуп осциллографа, пульсации уменьшаются до 20мВ ! Это явление я толком не могу объяснить. Может, кто-то из вас, поделится? Теперь, понятно что делать – в питающейся схеме должен быть конденсатор, и конденсатор нужно повесить непосредственно на клеммы БП.

Кстати, насчет Y – конденсаторов. Китайцы сэкономили на них и не поставили. Итак, выходное напряжение без Y-конденсаторов

А теперь – с Y конденсатором:

Лучше? Несомненно! Более того, после установки Y – конденсаторов сразу-же перестал глючить измеритель тока!

Еще я поставил X2 – конденсатор, чтобы хоть как-то поменьше хлама в сети было. К сожалению, похожего синфазного дросселя у меня нет, но как только найду – сразу поставлю.

Обратная связь.

Про нее я написал отдельную статейку, читайте

Охлаждение

Вот тут пришлось повозиться! После нескольких секунд под полной нагрузкой вопрос о необходимости активного охлаждения был снят. Больше всех грелась выходная диодная сборка.

В сборке стоят обычные диоды, я думал заменить их диодами Шоттки. Но обратное напряжение на этих диодах оказалось порядка 100 вольт, а как известно, высоковольтные диоды шоттки не намного лучше обычных диодов.

Поэтому, пришлось прикрутить кучу дополнительных радиаторов (сколько влезло) и организовать активное охлаждение.

Откуда брать питание для вентилятора? Вот и я долго думал, но таки придумал. tl494 питается от источника напряжением 25В. Берем его (с перемычки J3 на схеме) и понижаем стабилизатором 7812.

Для продуваемости пришлось вырезать крышку под 120мм вентилятор, и прицепить соответствующую решетку, а сам вентилятор поставить на 80мм. Единственное место, где это можно было сделать – это верхняя крышка, а поэтому конструкция получилась очень плохая – с верху может упасть какая-то металлическая хрень и замкнуть внутренние цепи блока питания. Ставлю себе 2 балла. Не стоило уходить от корпуса блока питания! Не повторяйте моих ошибок!

Вентилятор никак не крепится. Его просто прижимает верхняя крышка. Так вот хорошо с размерами я попал.

Результаты

Итог. Итак, этот блок питания работает уже неделю, и можно сказать, что он довольно надежен. К моему удивлению, он очень слабо излучает, и это хорошо!

Потроха:

Я попытался описать подводные камни, на которые сам нарвался. Надеюсь, вы не повторите их! Удачи!

(Подписаться на комментарии) | (Как правильно комментировать?)

Создать новую ветку комментариев

Вы должны войти или зарегистрироваться чтобы оставить комментарий.

Каждому радиолюбителю, ремонтнику или просто мастеру необходим источник питания, чтобы питать свои схемы, тестировать их при помощи блока питания, либо же просто иногда необходимо зарядить аккумулятор. Случилось так, что и я увлекся этой темой некоторое время назад и мне так же стал необходим подобный девайс. Как обычно, по этому вопросу было перелопачено много страниц в интернете, следил за многими темами на форумах, но точно того, что было нужно мне в моем представлении не было нигде — тогда было решено все сделать самому, собрав всю необходимую информацию по частям. Таким образом родился на свет импульсный лабораторный блок питания на микросхеме TL494.

image

Что особенного – да вроде мало чего, но я поясню – переделывать родной блок питания компьютера все на той же печатной плате мне кажется не совсем по фен-шую, да и не красиво. С корпусом та же история – дырявая железяка просто не смотрится, хотя если есть фанаты такого стиля, ничего против не имею. Потому в основе данной конструкции лежат лишь основные детали от родного компьютерного блока питания, а вот печатная плата (точнее печатные платы – их на самом деле три) сделана уже отдельно и специально под корпус. Корпус здесь состоит также из 2-х частей – само собой основа корпус Kradex Z4A, а так же вентилятор (кулер), который вы можете видеть на фото. Он является как бы продолжением корпуса, но обо всем по порядку.

Схема блока питания:

image

Список деталей вы можете увидеть в конце статьи. А теперь коротко разберем схему импульсного лабораторного блока питания. Схема работает на микросхеме TL494, существует много аналогов, однако рекомендую все же использовать оригинальные микросхемы, стоят они совсем недорого, а работают надежно в отличие от китайских аналогов и подделок. Можно также разобрать несколько старых блоков питания от компьютеров и насобирать необходимых деталей от туда, но я рекомендую по возможности использовать все же новые детали и микросхемы – это повысит шанс на успех, так сказать. По причине того, что выходная мощность встроенных ключевых элементов TL494 не достаточная, чтобы управлять мощными транзисторами, работающих на основной импульсный трансформатор Tr2, строится схема управления силовыми транзисторами T3 и T4 с применением управляющего трансформатора Tr1. Данный трансформатор управления использован от старого блока питания компьютера без внесения изменений в состав обмоток. Трансформатор управления Tr1 раскачивается транзисторами T1 и T2.

image

Сигналы управляющего трансформатора через диоды D8 и D9 поступают на базы силовых транзисторов. Транзисторы T3 и T4 используются биполярные марки MJE13009, можно использовать транзисторы на меньший ток – MJE13007, но здесь все же лучше оставить на больший ток, чтобы повысить надежность и мощность схемы, хотя от короткого замыкания в высоковольтных цепях схемы это не спасет. Далее эти транзисторы раскачивают трансформатор Tr2, который преобразует выпрямленное напряжение 310 вольт от диодного моста VDS1 в необходимое нам (в данном случае 30 – 31 вольт). Данные по перемотке (или намотке с нуля) трансформатора чуть позже. Выходное напряжение снимается с вторичных обмоток этого трансформатора, к которым подключается выпрямитель и ряд фильтров, чтобы напряжение было максимально без пульсаций. Выпрямитель необходимо использовать на диодах Шоттки, чтобы минимизировать потери при выпрямлении и исключить большой нагрев этого элемента, по схеме используется сдвоенный диод Шоттки D15. Здесь также чем больше допустимый ток диодов, тем лучше. При неосторожности при первых запусках схемы большая вероятность испортить эти диоды и силовые транзисторы T3 и T4. В выходных фильтрах схемы стоит использовать электролитические конденсаторы с низким ЭПС (Low ESR). Дроссели L5 и L6 были использованы от старых блоков питания компьютеров (хотя как старых – просто неисправных, но достаточно новых и мощных, кажется 550 Вт). L6 использован без изменения обмотки, представляет собой цилиндр с десятком или около того витков толстого медного провода. L5 необходимо перемотать, потому что в компьютере используется несколько уровней напряжения – нам нужно лишь одно напряжение, которое мы будем регулировать.

image

L5 представляет собой кольцо желтого цвета (не всякое кольцо пойдет, потому что могут применяться ферриты с разными характеристиками, нам нужно именно желтого цвета). На это кольцо нужно намотать примерно 50 витков медного провода диаметром 1,5 мм. Резистор R34 гасящий – он разряжает конденсаторы, чтобы при регулировке не возникло ситуации долгого ожидания уменьшения напряжения при повороте ручки регулировки. 

Наиболее подверженные нагреву элементы T3 и T4, а также D15 устанавливаются на радиаторы. В данной конструкции они были также взяты от старых блоков и отформатированы (отрезаны и изогнуты под размеры корпуса и печатной платы).

image

Схема является импульсной и может вносить в бытовую сеть собственные помехи, поэтому необходимо использовать синфазный дроссель L2. Чтобы отфильтровывать уже имеющиеся помехи сети используются фильтры с применением дросселей L3 и L4. Терморезистор NTC1 исключит скачок тока в момент включения схемы в розетку, старт схемы получится более мягкий.

Чтобы управлять напряжением и током, а также для работы микросхемы TL494 необходимо напряжение более низкого уровня, чем 310 вольт, поэтому используется отдельная схема питания для этого. Построена она на малогабаритном трансформаторе Tr3 BV EI 382 1189. С вторичной обмотки напряжение выпрямляется и сглаживается конденсатором – просто и сердито. Таким образом, получаем 12 вольт, необходимые для управляющей части схемы блока питания. Далее 12 вольт стабилизируются до 5 вольт при помощи микросхемы линейного стабилизатора 7805 – это напряжение используется для схемы индикации напряжения и тока. Также искусственно создается напряжение -5 вольт для питания операционного усилителя схемы индикации напряжения и тока. В принципе можно использовать любую доступную схему вольтметра и амперметра для данного блока питания и при отсутствии необходимости данный каскад стабилизации напряжения можно исключить. Как правило, используются схемы измерения и индикации, построенные на микроконтроллерах, которым необходимо питания порядка 3,3 – 5 вольта. Подключение амперметра и вольтметра указано на схеме.

image

На фото печатная плата с микроконтроллером — амперметр и вольтметр, к панели прикреплены на болтики, которые ввинчиваются в гайки, надежно приклеенные к пластмассе супер клеем. Данный индикатор имеет ограничение по измерению тока до 9,99 А, что явно маловато для данного блока питания. Кроме как функций индикации модуль измерения тока и напряжения больше никак не задействован относительно основной платы устройства. Функционально подойдет любой измерительный модуль на замену. 

Схема регулировки напряжения и тока построена на 4-х операционных усилителях (используется LM324 – четыре операционных усилителя в одном корпусе). Для питания этой микросхемы стоит использовать фильтр по питания на элементах L1 и C1, C2. Настройка схемы заключается в подборе элементов, помеченных звездочкой для задания диапазонов регулирования. Схема регулировки собрана на отдельной печатной плате. Кроме того, для более плавной регулировки по току можно использовать несколько переменных резисторов соединенных соответствующим образом.

Для задания частоты преобразователя необходимо подобрать номинал конденсатора C3 и номинал резистора R3. На схеме указана небольшая табличка с расчетными данными. Слишком большая частота может увеличить потери на силовых транзисторах при переключении, поэтому слишком увлекаться не стоит, оптимально, на мой взгляд, использовать частоту 70-80 кГц, а то и меньше.

Теперь о параметрах намотки или перемотки трансформатора Tr2. Основу я также использовал от старых блоков питания компьютера. Если большой ток и большое напряжения вам не нужны, то можно такой трансформатор не перематывать, а использовать готовый, соединив обмотки соответствующим образом. Но если необходим больший ток и напряжение, то трансформатор необходимо перемотать, чтобы получить более лучший результат. Прежде всего придется разобрать сердечник, который у нас имеется. Это самый ответственный момент, потому что ферриты достаточно хрупкие, а ломать их не стоит, иначе все на мусор. Итак, чтобы разобрать сердечник, его необходимо нагреть, потому что для склеивания половинок обычно изготовитель использует эпоксидную смолу, которая при нагреве размягчается. Открытые источники огня использовать не стоит. Хорошо подойдет электронагревательное оборудование, в бытовых условиях – это, например электроплита. При нагреве аккуратно разъединяем половинки сердечника. После остывания снимаем все родные обмотки. Теперь нужно рассчитать необходимое количество витков первичной и вторичной обмоток трансформатора. Для этого можно использовать программу ExcellentIT(5000), в которой задаем необходимые нам параметры преобразователя и получаем расчет количества витков относительно используемого сердечника. Далее после намотки сердечник трансформатор необходимо обратно склеить, желательно также использовать высокопрочный клей или эпоксидную смолу. При покупке нового сердечника потребность в склейке может отсутствовать, потому что часто половинки сердечника могут стягиваться металлическими скобами и болтиками. Обмотки необходимо наматывать плотно, чтобы исключить акустический шум при работе устройства. По желанию обмотки можно заливать какими-нибудь парафинами.

Печатные платы проектировались для корпуса Z4A. Сам корпус подвергается небольшим доработкам, чтобы обеспечить циркуляцию воздуха для охлаждения. Для этого по бокам и сзади сверлится несколько отверстий, а сверху прорезаем отверстие для вентилятора. Вентилятор дует вниз, лишний воздух уходит через отверстия. Можно вентилятор расположить и наоборот, чтоы он высасывал воздух из корпуса. По факту охлаждение вентилятором редко когда понадобится, к тому же даже при больших нагрузках элементы схемы сильно не греются.

image

image

Также подготавливаются лицевые панели. Индикаторы напряжения и тока используются с применением семисегментных индикаторов, а в качестве светофильтра для этих индикаторов используется металлизированная антистатическая пленка, наподобие той, в которую упаковывают радиоэлементы с пометкой чувствительности к электростатике. Можно также использовать полупрозрачную пленку, которую клеят на оконные стекла, либо тонирующую пленку для автомобилей. Набор элементов на лицевой панели спереди и сзади можно компоновать по любому вкусу. В моем случае сзади разъем для подключения к розетке, отсек предохранителя и выключатель. Спереди – индикаторы тока и напряжения, светодиоды индикации стабилизации тока (красный) и стабилизации напряжения (зеленый), ручки переменных резисторов для регулировки тока и напряжения и быстрозажимной разъем, к которому подключено выходное напряжение.

При правильной сборке блок питания нуждается лишь в подстройке диапазонов регулирования.

Защита по току (стабилизация по току) работает следующим образом: при превышении установленного тока на микросхему TL494 подается сигнал о снижении напряжения – чем меньше напряжение, тем меньше ток. При этом на лицевой панели загорается красный светодиод, сигнализирующий о превышении установленного тока, либо о коротком замыкании. В нормальном режиме стабилизации напряжения горит зеленый светодиод.

Основные характеристики импульсного лабораторного блока питания зависят в основном от применяемой элементной базы, в данном варианте характеристики следующие:

  • Входное напряжение – 220 вольт переменного тока
  • Выходное напряжение – от 0 до 30 вольт постоянного тока
  • Выходной ток составляет более 15 А (фактически тестированное значение)
  • Режим стабилизации напряжения
  • Режим стабилизации тока (защита от короткого замыкания)
  • Индикация обоих режимов светодиодами
  • Малые габариты и вес при большой мощности
  • Регулировка ограничения тока и напряжения

Подводя итог, можно отметить, что лабораторный блок питания получился достаточно качественный и мощный. Это позволяет использовать данный вариант блока питания как для тестирования каких-то своих схем, так и вплоть до зарядки автомобильных аккумуляторов. Стоит отметить также то, что емкости на выходе стоят достаточно большие, поэтому коротких замыканий лучше не допускать, потому что разряд конденсаторов с большой вероятностью может вывести схему из строя (ту, к которой подключаемся), однако без этой емкости выходное напряжение будет хуже – возрастут пульсации. Это особенность именно импульсного блока, в аналоговых блока питания выходная емкость не превышает 10 мкФ как правило в силу своей схемотехники. Таким образом, получаем универсальный лабораторный импульсный блок питания способный работать в широком диапазоне нагрузок практически от нуля до десятков ампер и вольт. Блок питания прекрасно зарекомендовал себя как при питании небольших схем при тестировании (но тут защита от КЗ поможет мало из-за большой выходной емкости) с потреблением в миллиамперы, так и в применении в ситуациях, кода необходима большая выходная мощность за время моего скудного опыта в области электроники.

Этот лабораторный блок питания я сделал около 4 лет назад, когда лишь начинал делать первые шаги в электронике. До настоящего времени ни одной поломку с учетом того, что работал часто далеко за пределами 10 ампер (зарядка автомобильных аккумуляторов). При описании за счет давнего срока изготовления мог что-то упустить, вопросы, замечания складывайте в комментариях.

По для расчета трансформатора: ExcellentIT

Прилагаю к статье печатные платы (вольтметр и амперметр сюда не входят — можно применять абсолютно любые).

Выключатель250 В 6 А1

Держатель для предохранителя1

Вольтметр1

Скачать список элементов (PDF)

Прикрепленные файлы:

  • печатные платы.rar (58 Кб)

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
А как считаете Вы?
Напишите в комментариях, что вы думаете – согласны
ли со статьей или есть что добавить?
Добавить комментарий