Я трохи захопився гальванопластикою (про це ще розповім), і для неї мені знадобився новий блок живлення. Вимоги щодо нього приблизно такі – 10А вихідного струму при максимальній напрузі порядку 5В. Звичайно, погляд відразу впав на купу непотрібних комп'ютерних блоків живлення.

Звичайно, ідея переробити комп'ютерний блок живлення в лабораторний не є новою. В інтернетах я знайшов кілька конструкцій, але вирішив, що ще одна – не завадить. У процесі переробки, я зробив просто дофіга помилок, тому, якщо наважитеся зробити і собі такий блок живлення, враховуйте їх, і у вас вийде краще!

Увага! Незважаючи на те, що складається враження, що цей проект для новачків, нічого подібного – проект досить складний! Майте на увазі.

Конструкція

Потужність того блоку живлення, який я витягнув з-під ліжка – 250Вт. Якщо я зроблю БП 5В/10А, то пропадає дорогоцінна потужність! Не діло! Піднімемо напругу до 25В, може пригодиться, наприклад, для зарядки акумуляторів - там потрібна напруга близько 15В.

Для подальших дій потрібно спочатку визначити схему на вихідний блок. У принципі, всі схеми БП відомі та гугляться. Що саме потрібно гуглити – написано на платі.

Мені мою схему підкинув друг. Ось вона. (Відкриється у новому вікні)

Так-так, нам доведеться лазити у всіх цих кишках. У цьому нам допоможе даташит на TL494

Отже, перше, що нам потрібно зробити, – перевірити, яка максимальна напруга може видати блок живлення по шинах +12 і +5 вольт. Для цього видаляємо передбачливо вміщену виробником перемичку зворотного зв'язку.

Резистори R49-R51 підтягнуті плюсовий вхід компаратора до землі. І, вуаля, у нас на виході – максимальна напруга.

Намагаємось стартувати блок живлення. Ага, без комп'ютера не стартує. Справа в тому, що його потрібно увімкнути, поєднавши висновок PS_ON із землею. PS_ON зазвичай підписаний на платі, і він нам ще знадобиться, тому не вирізатимемо його. А ось незрозумілу схему на Q10, Q9 і Q8 відключимо - вона використовує вихідну напругу і після їх вирізання не дасть нашому БП запуститися. М'який старт у нас працюватиме на резисторах R59, R60 та конденсаторі C28.

Отже, бп запустився. З'явилася вихідна максимальна напруга.

Увага! Вихідні напруги – більше тих, на які розраховані вихідні конденсатори, і тому конденсатори можуть вибухнути. Я хотів поміняти конденсатори, тому мені їх було не шкода, а от очі не поміняєш. Обережно!

Отже, підучилося по +12В - 24В, а +5В - 9.6В. Схоже, запас напруги рівно в 2 рази. Ну і чудово! Обмежимо вихідну напругу нашого БП лише на рівні 20В, а вихідний струм – лише на рівні 10А. Таким чином, отримуємо максимум 200Вт потужності.

З параметрами начебто визначилися.

Тепер потрібно зробити електроніку, що управляє. Бляшаний корпус БП мене не задовольнив (і, як виявилося, даремно) - він так і норовить подряпати щось, та ще й з'єднаний із землею (це завадить міряти струм дешевими операційниками).

Як корпус, я вибрав Z-2W, контори Maszczyk

Я виміряв шум, що випромінюється блоком живлення - він виявився цілком невеликим, так що, цілком можна використовувати пластиковий корпус.

Після корпусу я сів за Corel Draw і прикинув, як має виглядати передня панель:

Електроніка

Я вирішив розбити електроніку на дві частини – фальш-панель та електроніка, що управляє. Причина для такого розбиття – банально не вистачило місця на лицьовій панелі, щоб умістити ще й електроніку, що управляє.

Як основне джерело живлення для своєї електроніки я вибрав standby джерело. Було помічено, що якщо його добре навантажити, то він перестає пищати, тому ідеальними виявилися 7-сегментні індикатори — і блок живлення підвантажать і напругу зі струмом покажуть.

Фальш-панель:

На ній індикатори, потенціометри, світлодіоди. Для того, щоб не тягнути купу дротів до 7-сегментників, я використовував зсувні регістри 74AC164. Чому AC, а не HC? У HC максимальний сумарний струм всіх ніжок – 50мА, а AC – по 25мА на кожну ніжку. Струм індикаторів я вибрав 20мА, тобто 74HC164 точно б не вистачило по струму.

Керуюча електроніка- Тут все трохи складніше.

У процесі складання схеми, я безпосередньо налагоджував, за що й поплатився купою перемичок на платі. Вам-таки надається виправлена ​​схема.

Якщо коротко, то – U1A – диф. підсилювач струму. При максимальному струмі на виході виходить 2.56В, що збігається з опорним у АЦП контролера.

U1B – власне струмовий компаратор – якщо струм перевищує поріг, заданий резисторами, tl494 “затикається”

U2A – індикатор того, що БП працює як обмеження струму.

U2B – компаратор напруги.

U3A, U3B – повторювачі зі змінників. Справа в тому, що змінники відносно високоомні та ще й опір їх змінюється. Це значно ускладнить компенсацію зворотного зв'язку. А от якщо їх привести до одного опору, то все стає значно простіше.

З контролером все зрозуміло – це банальна атмега8 та ще й у дипі, яка лежала в загашнику. Прошивка відносно проста, і зроблена між паяннями лівою лапою. Але нім не менш робоча.

Контролер працює на 8МГц від RC генератора (потрібно поставити відповідні фюзи)

На хороше, вимірювання струму потрібно перенести на "високу сторону", тоді можна буде міряти напругу безпосередньо на навантаженні. У цій схемі при високих струмах у виміряній напрузі буде помилка до 200мВ. Я злагодив і каюсь. Сподіваюся, ви не повторите моїх помилок.

Переробка вихідної частини

Викидаємо все зайве. Схема виходить такою (клікабельно):

Синфазний дросель я трохи переробив - з'єднав послідовно обмотку для 12В і дві обмотки для 5в, в результаті вийшло близько 100мкГн, що дофіга. Ще я замінив конденсатор трьома включеними паралельно 1000мкФ/25В

Після модифікації вихід виглядає так:

Налаштування

Запускаємо. Офігуємо від кількості шуму!

300мВ! Пачки, схоже на збудження зворотного зв'язку. Гальмуємо ОС до краю, пачки не зникають. Значить, справа не в ОС

Довго тикаючись, я виявив, що причина такого шуму – провід! О_о Простий двожильний двометровий провід! Якщо підключити осцилограф до нього або включити конденсатор прямо на щуп осцилографа, пульсації зменшуються до 20мВ! Це явище я до ладу не можу пояснити. Може, хтось із вас поділиться? Тепер, зрозуміло що робити - в схемі, що живиться, повинен бути конденсатор, і конденсатор потрібно повісити безпосередньо на клеми БП.

До речі, щодо Y – конденсаторів. Китайці заощадили на них та не поставили. Отже, вихідна напруга без Y-конденсаторів

А тепер – з Y конденсатором:

Краще? Безперечно! Більше того, після установки Y - конденсаторів відразу ж перестав глючити вимірювач струму!

Ще я поставив X2 - конденсатор, щоб хоч якось менше мотлоху в мережі було. На жаль, схожого синфазного дроселя у мене немає, але як тільки знайду – одразу поставлю.

Зворотній зв'язок.

Про неї я написав, читайте

Охолодження

Ось тут довелося повозитися! Після кількох секунд під повним навантаженням питання необхідності активного охолодження було знято. Найбільше грілося вихідне діодне складання.

У складання стоять звичайні діоди, я думав замінити їх діодами Шоттки. Але зворотна напруга на цих діодах виявилася близько 100 вольт, а як відомо, високовольтні діоди шоттки не набагато кращі за звичайні діоди.

Тому довелося прикрутити купу додаткових радіаторів (скільки влізло) та організувати активне охолодження.

Звідки брати живлення для вентилятора? Ось і я довго думав, але таки вигадав. tl494 живиться від джерела напругою 25В. Беремо його (з перемички J3 на схемі) та знижуємо стабілізатором 7812.

Для продуваності довелося вирізати кришку під 120мм вентилятор, і причепити відповідні ґрати, а сам вентилятор поставити на 80мм. Єдине місце, де це можна було зробити – це верхня кришка, а тому конструкція вийшла дуже погана – згори може впасти якась металева хрень та замкнути внутрішні ланцюги блоку живлення. Ставлю собі 2 бали. Не варто було йти від корпусу блоку живлення! Не повторюйте моїх помилок!

Вентилятор не кріпиться. Його просто притискає верхня кришка. Так от добре з розмірами я влучив.

Результати

Підсумок. Отже, цей блок живлення працює вже тиждень і можна сказати, що він досить надійний. На мій подив, він дуже слабко випромінює, і це добре!

Я спробував описати підводне каміння, на яке сам нарвався. Сподіваюся, ви не повторіть їх! Успіхів!

Двополярний лабораторний блок живлення своїми руками.

Вирішив поповнити свою лабораторію двополярним блоком живлення. Промислові блоки живлення з необхідними характеристиками досить дорогі і доступні далеко не кожному радіоаматору, тому вирішив зібрати такий блок живлення сам.

За основу своєї конструкції я взяв поширену в інтернеті схему блоку живлення. Вона забезпечує регулювання напруги 0-30В, обмеження струму в діапазоні 0,002-3А.

Для мене це поки що більш ніж достатньо, тому я вирішив приступити до збирання. Так, до речі схема цього блоку живлення однополярна, так що для забезпечення двополярності - доведеться збирати дві однакові.

Відразу скажу, що силовий транзистор Q4 = 2N3055 у цьому блоці живлення (у цій схемі) не підходить. Він дуже часто виходить з ладу при короткому замиканні і струм у 3 ампери практично не тягне! Найкраще і набагато надійніше, поміняти його на наш рідний совковий КТ819 у металі. Можна поставити і КТ827А, цей складовий транзистор і в цьому випадку потреба в транзисторі Q2 відпадає і його, а так само резистор R16 можна не ставити і базу КТ827А підключити на місце бази Q2. В принципі можна транзистор і резистор і не видаляти (при заміні на КТ827А) все працює і з ними і не збуджується. Я відразу поставив наші КТ827А і не видаляв транзистор Q2 (схему не змінював), а замінив його на BD139 (КТ815), тепер і він не гріється, правда разом із ним треба замінити R13 на 33к. Випрямні діоди у мене із запасом за потужністю. У вихідній схемі стоять діоди на струм 3 А, бажано поставити на 5 А (можна і більше), запас зайвим ніколи не буде.

Блок живлення;

R1 = 2,2 кОм 2W
R2 = 82 Ом 1/4W
R3 = 220 Ом 1/4W
R4 = 4,7 кОм 1/4W
R5, R6, R20, R21 = 10 кОм 1/4W
R13 = 10 кОм ( якщо використовуєте транзистор BD139, то номінал 33кОм) R7 = 0,47 Ом 5W
R8, R11 = 27 кОм 1/4W
R9, R19 = 2,2 кОм 1/4W
R10 = 270 кОм 1/4W
R12, R18 = 56кОм 1/4W
R14 = 1,5 кОм 1/4W
R15, R16 = 1 кОм 1/4W
R17 = 33 Ом 1/4W
R22 = 3,9 кОм 1/4W
RV1 = 100K триммер
P1, P2 = 10KOhm лінійний потенціометр (групи А)
C1 = 3300 uF/50V електролітичний
C2, C3 = 47uF/50V електролітичний
C4 = 100нФ поліестр
C5 = 200нФ поліестр
C6 = 100пФ керамічний
C7 = 10uF/50V електролітичний
C8 = 330пФ керамічний
C9 = 100пФ керамічний
D1, D2, D3, D4 = 1N5402,3,4 діод 2A - RAX GI837U
D5, D6 = 1N4148
D7, D8 = 5,6V зенерівський
D9, D10 = 1N4148
D11 = 1N4001 діод 1A
Q1 = BC548, транзистор NPN або BC547
Q2 = 2N2219 NPN транзистор ( можна замінити на BD139)
Q3 = BC557, PNP транзистор або BC327
Q4 = 2N3055 NPN силовий транзистор ( замінити на КТ819 чи КТ 827Аі не ставити Q2, R16)
U1, U2, U3 = TL081, опер. підсилювач
D12 = LED діод.

Індикатор;

Резистор = 10K триммер – 2 шт.
Резистор = 3K3 триммер – 3 шт.
Резистор = 100кОм 1/4W
Резистор = 51кОм 1/4W – 3 шт.
Резистор = 6,8 кОм 1/4W
Резистор = 5,1 ком 1/4W - 2 шт.
Резистор = 1,5кОм 1/4W
Резистор = 200 Ом 1/4W – 2 шт.
Резистор = 100 Ом 1/4W
Резистор = 56 Ом 1/4W
Діод = 1N4148 – 3 шт.
Діод = 1N4001 – 4 шт. (Міст) або будь-які інші на струм не менше 1 А. (краще 3 А)
Стабілізатор = 7805 – 2 шт.
Конденсатор = 1000 uF/16V електролітичний
Конденсатор = 100нФ поліестр - 5 шт.
Операційний підсилювач МСР502 – 2 шт.
C4 = 100нФ поліестр
Мікроконтролер ATMega8
LCD 2/16 (контролер HD44780)

Як вимірник (індикатори), після пошуків у просторах "інета", було прийнято рішення використовувати схему на мікроконтролері Atmega8, що дозволяє реалізувати два вольтметри і два амперметри з використанням одного дисплея.

За основу корпусу блоку живлення було взято корпус від неробочого ДБЖ, який мені подарували друзі з сервісного центру. Ну а далі трохи терпіння, і пиляв, точив, кромсал. Процес складання блоку живлення відобразив, і деякі подробиці надаю Вашій увазі.

Так доречі друкарські платиякі я зібрав, трохи відрізняються від печатки, яку я виклав у архіві. Просто після складання пересунув деталі і "поклав" на плату конденсатор, це, як виявилося, може бути дуже корисно для економії місця в корпусі.

Так як у мене силові транзисториприкріплені до радіатора просто через термо-пасту, потрібно було ізолювати їх радіатори один від одного і від корпусу. Для цього я в автомагазині прикупив пластмасок, через які і прикріпив радіатори до корпусу БП.

Потім звичайно все перевірив і продзвонив, все виявилося чудово, нічого, ніде не стосується і не коротить.

Для забезпечення температурного режиму елементів блоку живлення, розмітив та висвердлив у корпусі вентиляційні отвори для відведення тепла, потім трохи покрив корпус ґрунтовкою, щоб виявити які залишилися косячки.

Під чуйним керівництвом Кирила (Kirmav) прошив мікроконтролер і перевірив роботу індикатора, поки що без калібрування.

Вольтметри працюють нормально, амперметри навантажити не було чим, але швидше за все теж працюють, оскільки торкаюся пальцями контактів на платі, значення на індикаторі змінюються.

День взагалі закінчився для мене дуже вдало.

Потім перемотав (вірніше домотал) силовий трансформатор. Раніше на ньому була одна силова обмотка на 24 В перерви, домотал ще одну для другого каналу БП, благо - тор, і розбирати нічого не потрібно. Також додав ще одну обмотку на 8,5 вольт змінки (приблизно 12В постоянки), проводом 0,5 мм. Запитав від цієї обмотки індикатор і кулер із регулятором оборотів, все начебто нормально працює.

Майте на увазі, що для цього блоку живлення потрібен трансформатор із двома роздільними вторинними обмотками.

Трансформатор із вторинною обмоткою із середньою точкою не підійде!

Стабілізатор 7805 гріється, але в принципі рука тримає, значить температура його близько 35-40 С, із заміною радіатора думаю все стане краще.

Регулювання для кулера було видерте з комповського БП і загалом працює нормально.

Дещо гріються діоди на платі індикатора (діодний міст), але думаю не так страшно.

Почав фарбувати корпус, потім вже після того, як його пофарбував, тільки на фотографії помітив, що не профарбував задню частину лицьової панелі, а вона виглядає з-за корпусу і вигляд її не дуже, доведеться знову її перефарбувати.

Забув сказати про індикатор, вольтамперметр. Автор цього вольтамперметра, користувач C@atіз сайту c2.at.ua. За основу мого індикатора була обрана та схема, де на одному дисплеї реалізуються два вольтметри і два амперметри.

Спочатку я зібрав цю схему, але в процесі налагодження виявилося те, що дана схема добре працює там, де два джерела із загальним мінусом, а ось у двополярному блоці живлення вона зовсім не бажає відображати негативні величини.

Довго мені довелося повозитись, перш ніж на з'явилися позитивні результати.

І ось нарешті, на основі напрацьованої іншою людиною схеми, кількох днів "танців з бубном", роботою з протеусом, купою витраченого часу та нервів, я побудував свою, яка здатна показувати величину негативного плеча. Правда вона показує її в позитивній полярності, але це не дуже сумно, головне, що вона вже працює, і я зв'язався з автором прошивки та попросив його трохи змінити прошивку так, щоб до другого каналу індикатора (U2 та А2), програма просто малювала б мінуси до показань, що виводяться (сподіваюся на його допомогу). Але це вже так, просто естетичний момент, головне, що схема вже працює.

Прошу знавців подивитися схему та оцінити номінали (в амперметрі підібрані методом тику, але похибка дуже мала і мене більш ніж влаштовує).

Потім зробив друк для індикатора, зібрав все до купи і перевірив. Вольтметри заробили обидва та амперметр позитивного плеча теж. Плюс до всього сьогодні твердо усвідомив для себе, що все треба проектувати заздалегідь, а потім уже пиляти і виточувати. Ну та гаразд це все дрібниці. Загалом посидів, залишив і дещо домалював, потім перевірив негативний амперметр – усе працює. У зв'язку з цим викладаю свою печатку вольт-амперметра, може комусь і пригодиться.

Плату збирав із того, що було під руками. Для шунта взяв 45 см. мідного дроту, діаметром 1мм і намотав його спіраллю і впаяв у плату. Я звичайно розумію, що мідь не кращий матеріалдля шунта (звичайно ж не в жодному разі не прошу наслідувати мій приклад), але мене поки що влаштовує, а далі буде видно.

У печатці яку я витруїв собі - трохи "накосячив" з діодним мостом (видно на фото плати), але переробляти було вже ліньки - вийшов зі становища перехрестивши діоди, після цього друк поправив (в архіві виправлений варіант). Так само на схемі та на печатці є роз'єм для підключення кулера.

Хочу сказати, що після того, як схема заробив, я просто таки покохав протеус, непогано виявляється працює, і усвідомив для себе, що щоб досягти бажаного результату, треба розширювати свої знання в різних галузях, і природно вчитися.

Ще один вечір довелося присвятити кресленню передньої панелі. Справа ця хоч і не складна, але все ж таки нудна і вимагає багато терпіння.

Для креслення, я переважно використовую програму "Компас 3D". Не знаю кому як, але мені чомусь простіше спочатку зробити 3D-модель, а вже потім на її основі виготовити креслення. Мені якось свого часу стало просто цікаво щось у "Компасі" накреслити, щоб дотриматися всіх розмірів та іншого, вирішив спробувати, і як то це все затягнуло. Я звичайно не володію Компасом на ура, але на базовому рівні цілком нічого. Ну і окрім Компаса – деяка доопрацювання передньої панелі у фотошоп.

Я вже казав, що попросив автора схеми і прошивки - трохи переробити саму прошивку, і ось нарешті за його підтримки (дякую йому величезне), вдалося змінити вітання при включенні блоку живлення, а також домалювати довгоочікуваний мінус у негативному плечі другого каналу індикатора (Дрібниця, а приємно). У мене це тепер виглядає ось так.

Ну і спеціально для тих, хто вирішить повторити дану конструкцію, він зробив загальний варіант вітання при включенні блоку живлення, який виглядає наступним чином (ну і звичайно ж мінуси в негативному плечі).

Спеціально для тих кому цікаво, викладаю також у прикріпленому архіві печатку плати контролю роботи кулера. Я її перемалював із готової плати яка була вилучена з компівського бп – маю працювати.

P.S. Сам ще її не збирав.

При випробуванні зібраного БП вирішив перевірити вусилок, відданий мені в дар. Блок живлення успішно впорався зі своїм завданням (забезпечив необхідну напругу та струм для перевірки) правда більше півтора амперусил не споживав у момент перевірки.

Для тих, хто вирішить збирати даний блок живлення, скажу, що схема перевірена, повторюваність 100%, при правильній збірці зі справних, перевірених деталей, налагодження практично не потребує.

Правда регулювання напруги та струму роздільне для кожного каналу, але це може і краще з одного боку.

В архіві установка FUSE (фузів), які відповідають роботі від внутрішнього генератора 4MHz, скрін установки для програми PonyProg.

Удачі у збиранні!

Якщо у когось виникнуть якісь питання щодо конструкції блоку живлення, задавайте їх на форумі.

Архів для статті

Літій-іонний (Li-Io), напруга заряду однієї банки: 4.2 - 4.25В. Далі за кількістю осередків: 4.2, 8.4, 12.6, 16.8.... Струм заряду: для звичайних акумів дорівнює 0.5 від ємності в амперах або менше. Високострумові можна сміливо заряджати струмом, рівним ємності в амперах (високострумовий 2800 mAh, заряджаємо 2.8 А або менше).
Літій-полімерні (Li-Po), напруга заряду однієї банки: 4.2В. Далі за кількістю осередків: 4.2, 8.4, 12.6, 16.8.... Струм заряду: для звичайних акумів дорівнює ємності в амперах (акум 3300 mAh, заряджаємо 3.3 А або менше).
Нікель-метал-гідридні (NiMH), напруга заряду однієї банки: 1.4 – 1.5В. Далі за кількістю осередків: 2.8, 4.2, 5.6, 7, 8.4, 9.8, 11.2, 12.6... Струм заряду: 0.1-0.3 ємності в амперах (акум 2700 mAh, заряджаємо 0.27 Заряджання не більше 15-16 годин.
Свинцево-кислотні (Lead Acid), напруга заряду однієї банки: 2.3В. Далі за кількістю осередків: 4.6, 6.9, 9.2, 11.5, 13.8 (автомобільний). Струм заряду: 0.1-0.3 ємності в амперах (акум 80 Ah, заряджаємо 16А або менше).

Всім доброго доби! Сьогодні я хочу представити вашій увазі Лабораторний Блок Живлення (ЛШП). Я думаю кожен початківець радіоаматор стикався з проблемою отримання необхідної напругидля тієї чи іншої своєї саморобки, адже кожен пристрій вимагає різної напруги. З такою проблемою зіткнувся днями й я. Треба було харчувати саморобний підсилювача необхідної напруги під рукою не виявилося. Ну це не перша моя саморобка, з якою у мене виникли проблеми. Ось я взявся до роботи.

І так нам знадобиться:
-Корпус (можна купити готовий, а можна як я взяти його з комп'ютерного блоку живлення)
-Трансформатор з вихідною напругою до 30В і струмом до 1,5 ампера (транс я взяв по потужніше так як 1,5А для мене обмаль)
-Простий набір радіодеталей:
-діодний міст на 3А.
-Конденсатор електролітичний 50В 2200мкф.
-Конденсатор керамічний на 0.1мкф (щоб сильніше згладити пульсації).
-Мікросхема LM317 (у моєму випадку 2 таких мікросхеми).
-Резистор змінний на 4.7кОм.
-Резистор на 200ом 0.5Ват.
-Конденсатор керамічний на 1мкф.
-Старий аналоговий тестер (я використовував як вольтметр).
-Текстоліт та хлор заліза (для травлення плати).
-Клеми.
-Провід.
-Паяльне приладдя.
Починаємо! Корпус я взяв із комп'ютерного Блоку Живлення. Розбираємо його і витягуємо начинки і відпилюємо передню панель (ту з якої виходять дроти) як на фото.

Відрізаємо кріплення плати з одного боку і вигинаємо їх таким чином, щоб потім закріпити на них зроблену нами передню панель.

Вибираємо місце для трансформатора, свердлимо в нижній частині корпусу отвору та закріплюємо трансформатор.

Тепер приступимо до збирання плати для початку її потрібно витравити. Переносимо заздалегідь надруковану плату на текстоліт.

І кидаємо у хлорне на 10-20хв. Після того як витруїли свердлимо отвори і лудимо плату.

Впаюємо елементи згідно зі схемою.

Беремо дроти, збираємо схему і пакуємо все в корпус. ВАЖЛИВО! (Мікросхему потрібно встановити на радіатор так як при великих навантаженнях вона сильно гріється і може вийти з ладу). Ось що вийшло.

Тепер потрібно отримати вольтметр із старого тестера. Для цього легко відрізаємо сам індикатор від пластмасового корпусу.

Зробити блок живлення своїми руками має сенс не лише захопленому радіоаматору. Саморобний блокелектроживлення (БП) створить зручності та заощадить чималу суму також у таких випадках:

• Для живлення низьковольтного електроінструменту, для економії ресурсу дорогої акумуляторної батареї (АКБ);
• Для електрифікації приміщень особливо небезпечних за ступенем ураження електрострумом: підвалів, гаражів, сараїв тощо. При живленні їх змінним струмом його велика величина в низьковольтній проводці здатна створити перешкоди побутової технікита електроніці;
• У дизайні та творчості для точного, безпечного та безвідходного різання нагрітим ніхромом пінопласту, поролону, легкоплавких пластиків;
• У світлодізайні – використання спеціальних БП дозволить продовжити життя світлодіодної стрічкита отримати стабільні світлові ефекти. Живлення підводних освітлювачів, та ін від побутової електромережі взагалі неприпустимо;
• Для заряджання телефонів, смартфонів, планшетів, ноутбуків далеко від стабільних джерел електроживлення;
• Для електроакупунктури;
• І багатьох інших, які не мають прямого відношення до електроніки, цілей.

Допустимі спрощення

Професійні БП розраховуються харчування навантаження будь-якого роду, зокрема. реактивною. Серед можливих споживачів – прецизійна апаратура. Задане напруження профі-БП має підтримувати з високою точністю невизначено довгий час, яке конструкція, захист і автоматика повинні допускати експлуатацію некваліфікованим персоналом у важких умовах, напр. біологами для живлення своїх приладів у теплиці чи експедиції.

Аматорський лабораторний блок живлення вільний від цих обмежень і тому може бути спрощений при збереженні достатніх для власного вживання якісних показників. Далі шляхом також нескладних удосконалень з нього можна отримати БП спеціального призначення. Чим ми зараз і займемося.

Скорочення

1. КЗ – коротке замикання.
2. ХХ – холостий перебіг, тобто. раптове відключення навантаження (споживача) чи обрив у його ланцюга.
3. КСН – коефіцієнт стабілізації напруги. Він дорівнює відношенню зміни вхідної напруги (у % або разах) до такого ж вихідного при постійному струмі споживання. Напр. напруга мережі впала «на повну», з 245 до 185В. Щодо норми 220В це буде 27%. Якщо КРН БП дорівнює 100, вихідна напруга зміниться на 0,27%, що при його величині 12В дасть дрейф 0,033В. Для аматорської практики більш ніж прийнятно.
4. ІСН – джерело нестабілізованої первинної напруги. Це може бути трансформатор на залізі з випрямлячем або імпульсний інвертор напруги мережі (ІВН).
5. ІІН - працюють на підвищеній (8-100 кГц) частоті, що дозволяє використовувати легкі компактні трансформатори на фериті з обмотками з декількох десятків витків, але не позбавлені недоліків, див. нижче.
6. РЕ – регулюючий елемент стабілізатора напруги (СН). Підтримує на виході задану величину.
7. ІОН – джерело опорної напруги. Задає еталонне його значення, яким разом із сигналами зворотний зв'язок ОС пристрій управління УУ впливає на РЕ.
8. СНН - стабілізатор напруги безперервної дії; просто - "аналоговий".
9. ІДН – імпульсний стабілізатор напруги.
10. ДБЖ - імпульсний блокживлення.

Примітка: як СНН, так і ІДН можуть працювати як від ІСН промислової частоти з трансформатором на залозі, так і від ІВН.

Про комп'ютерні БП

ДБЖ компактні та економічні. А в коморі у багатьох валяється БП від старого комп'ютера, морально застарілий, але справний. Тож чи не можна пристосувати імпульсний блок живлення від комп'ютера для аматорських/робочих цілей? На жаль, комп'ютерний ДБЖ досить високо спеціалізований пристрій та можливості його застосування у побуті/на роботі дуже обмежені:

Використовувати ДБЖ, перероблений з комп'ютерного, звичайному любителю доцільно, мабуть, лише живлення електроінструменту; про це див. далі. Другий випадок – якщо любитель займається ремонтом ПК та/або створенням логічних схем. Але тоді він уже знає, як для цього пристосувати БП від комп'ютера:

1. Навантажити основні канали +5В та +12В (червоні та жовті дроти) ніхромовими спіральками на 10-15% номінального навантаження;
2. Зелений провід м'якого запуску (кнопкою слабку на передній панелі системника) pc on замкнути на загальний, тобто. на будь-який із чорних проводів;
3. Увімк/викл виробляти механічно, тумблером на задній панелі БП;
4. При механічному (залізному) I/O «дежурка», тобто. незалежне живлення USB портів +5В також вимикатиметься.

За справу!

Внаслідок недоліків ДБЖ, плюс їхня принципова і схемотехнічна складність, ми тільки наприкінці розглянемо пару таких, але простих і корисних, і поговоримо про методику ремонту ІВП. Основна частина матеріалу присвячена СНН і ИПН з трансформаторами промислової частоти. Вони дозволяють людині, яка тільки-но взяла в руки паяльник, побудувати БП дуже високої якості. А маючи його на господарстві, освоїти техніку «тонше» буде легше.

ІСН

Спочатку розглянемо ІСН. Імпульсні докладніше залишимо до розділу про ремонт, але у них із «залізними» є загальне: силовий трансформатор, випрямляч та фільтр придушення пульсацій. У комплексі вони можуть бути реалізовані по-різному за призначенням БП.

Поз. 1 на Мал. 1 - однонапівперіодний (1П) випрямляч. Падіння напруги на діоді найменше, прибл. 2в. Але пульсація випрямленого напруги – із частотою 50Гц і «рвана», тобто. з проміжками між імпульсами, тому конденсатор фільтра пульсацій Сф повинен бути в 4-6 разів більшої ємності, ніж у інших схемах. Використання силового трансформатора Тр потужністю – 50%, т.к. випрямляється всього 1 напівхвиля. З цієї причини в магнитопроводе Тр виникає перекіс магнітного потоку і його «бачить» як активну навантаження, бо як індуктивність. Тому 1П випрямлячі використовуються тільки на малу потужність і там, де по-іншому ніяк не можна, напр. в ІВН на блокінг-генераторах і з демпферним діодом, див.

Примітка: чому 2В, а не 0,7В, при яких відкривається p-nперехід у кремнії? Причина – наскрізний струм, про який див. далі.

Поз. 2 – 2-напівперіодний із середньою точкою (2ПС). Втрати на діодах такі самі, як і перед. випадку. Пульсація – 100 Гц суцільна, отже Сф необхідний найменший із потенційних. Використання Тр – 100% Нестача – подвоєна витрата міді на вторинну обмотку. За часів, коли випрямлячі робили на лампах-кенотронах, це мало значення, а тепер – визначальне. Тому 2ПС використовують у низьковольтних випрямлячах, переважно підвищеної частоти з діодами Шоттки в ДБЖ, проте принципових обмежень за потужністю 2ПС немає.

Поз. 3 - 2-напівперіодний бруківка, 2ПМ. Втрати на діодах – подвоєні проти поз. 1 і 2. Решта – як у 2ПС, але міді на вторинку потрібно майже вдвічі менше. Майже тому, що кілька витків доводиться доматувати, щоб компенсувати втрати на парі «зайвих» діодів. Найбільш уживана схема на напругу від 12В.

Поз. 3 – двополярний. "Міст" зображений умовно, як прийнято в принципових схемах(звикайте!), і повернутий на 90 градусів проти годинникової стрілки, але насправді це пара включених різнополярно 2ПС, як видно далі на рис. 6. Витрата міді як у 2ПС, втрати на діодах як у 2ПМ, інше як у того й іншого. Будується переважно живлення аналогових пристроїв, потребують симетрії напруги: Hi-Fi УМЗЧ, ЦАП/АЦП та інших.

Поз. 4 – двополярний за схемою паралельного подвоєння. Дає без додаткових заходів підвищену симетрію напруги, т.к. асиметрію вторинної обмотки виключено. Використання Тр 100%, пульсації 100 Гц, але рвані, тому Сф необхідні подвоєної ємності. Втрати на діодах приблизно 2,7В з допомогою взаємного обміну наскрізними струмами, див. далі, і за потужності понад 15-20 Вт різко зростають. Будуються переважно як малопотужні допоміжні для незалежного живлення операційних підсилювачів (ОУ) та ін. малопотужних, але вимогливих до якості електроживлення аналогових вузлів.

Як вибрати трансформатор?

У ДБЖ вся схема найчастіше чітко прив'язана до типорозміру (точніше – до обсягу та площі поперечного перерізу Sс) трансформатора/трансформаторів, т.к. використання тонких процесів у фериті дозволяє спростити схему при більшій її надійності. Тут «якось по-своєму» зводиться до точного дотримання рекомендацій розробника.

Трансформатор на залозі вибирають з урахуванням особливостей СНН, або узгоджуються з ними за його розрахунку. Падіння напруги на РЕ Uре не треба брати менше 3В, інакше КРН різко впаде. При збільшенні Uре КСН дещо зростає, але набагато швидше зростає розсіювана РЕ потужність. Тому Uре беруть 4-6 В. До нього додаємо 2 (4) Втрат на діодах і падіння напруги на вторинній обмотці Тр U2; для діапазону потужностей 30-100 Вт і напруги 12-60 В беремо його 2,5В. U2 виникає переважно не на омічному опорі обмотки (воно у потужних трансформаторів взагалі мізерно мало), а внаслідок втрат на перемагнічування сердечника та створення поля розсіювання. Просто частина енергії мережі, «накачаной» первинної обмоткою в магнітопровід, випаровується у світовий простір, що і враховує величина U2.

Отже, ми нарахували, припустимо, для мостового випрямляча, 4+4+2,5 = 10,5В лишку. Додаємо його до необхідної вихідної напруги БП; нехай це буде 12В, і ділимо на 1,414, отримаємо 22,5 / 1,414 = 15,9 або 16В, це буде найменша допустима напруга вторинної обмотки. Якщо Тр фабричний, із типового ряду беремо 18В.

Тепер справа йде струм вторинки, який, природно, дорівнює максимальному струму навантаження. Нехай нам потрібне 3А; множимо на 18В, буде 54Вт. Ми отримали габаритну потужність Тр, Pг, а паспортну P знайдемо, поділивши Pг на ККД Тр η, що залежить від Pг:

• до 10Вт, η = 0,6.
• 10-20 Вт, η = 0,7.
• 20-40 Вт, η = 0,75.
• 40-60 Вт, η = 0,8.
• 60-80 Вт, η = 0,85.
• 80-120 Вт, η = 0,9.
• від 120 Вт, η = 0,95.

У нашому випадку P = 54/0,8 = 67,5Вт, але такого типового значення немає, так що доведеться брати 80Вт. Для того щоб отримати на виході 12Вх3А = 36Вт. Паровоз, та й годі. Можна навчитися розраховувати і мотати «транси» самому. Тим більше що в СРСР були розроблені методики розрахунку трансформаторів на залозі, що дозволяють без втрати надійності вичавлювати 600Вт із сердечника, який, при розрахунку за радіоаматорськими довідниками, здатний дати всього 250Вт. «Залізний транс» зовсім не такий тупий, як здається.

СНН

Випрямлену напругу потрібно стабілізувати і найчастіше регулювати. Якщо навантаження потужніше 30-40 Вт, необхідний захист від КЗ, інакше несправність БП може викликати аварію мережі. Все це разом робить СНН.

Простий опорний

Початківцю краще відразу не лізти у великі потужності, а зробити для проби простий високостабільний СНН на 12в за схемою Рис. 2. Його можна буде потім використовувати як джерело еталонної напруги (точна його величина виставляється R5), для перевірки приладів або як ІОН високоякісного СНН. Максимальний струм навантаження цієї схеми всього 40мА, але КСН на допотопному ГТ403 і такому ж стародавньому К140УД1 більше 1000, а при заміні VT1 на кремнієвій середній потужності і DA1 на будь-який з сучасних ОУ перевищить 2000 і навіть 250. -200 мА, що вже годиться у справу.

0-30

Наступний етап – блок живлення з регулюванням напруги. Попередній виконаний за т. зв. компенсаційної схеми порівняння, але переробити такий великий струм складно. Ми зробимо новий СНН на основі емітерного повторювача (ЕП), в якому РЕ та УУ поєднані лише в 1-му транзисторі. КВН вийде десь 80-150, але любителю цього вистачить. Зате СНН на ЕП дозволяє без особливих хитрощів отримати вихідний струм до 10А і більше, скільки віддасть Тр і витримає РЕ.

Схема простого БП на 0-30В наведено на поз. 1 Мал. 3. ІСН для нього – готовий трансформатор типу ТПП або ТС на 40-60 Вт із вторинною обмоткою на 2х24В. Випрямляч типу 2ПС на діодах на 3-5А і більше (КД202, КД213, Д242 тощо). VT1 встановлюється на радіатор площею 50 кв. см; дуже добре підійде старий процесор від ПК. За таких умов цей СНН не боїться КЗ, тільки VT1 ​​і Тр грітися будуть, так що для захисту вистачить запобіжника на 0,5А ланцюга первинної обмотки Тр.

Поз. 2 показує, наскільки зручний для любителя ССП на ЕП: там схема БП на 5А з регулюванням від 12 до 36 В. Цей БП може віддати в навантаження і 10А, якщо знайдеться Тр на 400Вт 36В. Перша його особливість - інтегральний СНН К142ЕН8 (переважно з індексом Б) виступає в незвичайній ролі УУ: до його власних 12В на виході додається, частково або повністю, всі 24В, напруга від ІОН на R1, R2, VD5, VD6. Ємності С2 та С3 запобігають збудженню на ВЧ DA1, що працює в незвичайному режимі.

Наступний момент - пристрій захисту від КЗ на R3, VT2, R4. Якщо падіння напруги на R4 перевищить приблизно 0,7В, VT2 відкриється, замкне на загальний дріт базовий ланцюг VT1, він закриється та відключить навантаження від напруги. R3 потрібен, щоб екстраток при спрацьовуванні УЗ не вивів з ладу DA1. Збільшувати його номінал зайве, т.к. при спрацьовуванні УЗ необхідно надійно замкнути VT1.

І останнє - здається надмірною ємність конденсатора вихідного фільтра С4. У разі це безпечно, т.к. максимальний струм колектора VT1 25А забезпечує його заряд при включенні. Але цей СНН може протягом 50-70 мс віддати в навантаження струм до 30А, так що цей простий блок живлення придатний для живлення низьковольтного електроінструменту: його пусковий струм не перевищує такого значення. Потрібно тільки зробити (хоча б з оргскла) контактну колодку-черевик з кабелем, що одягається на п'яту рукояті, і нехай «акумич» відпочиває та береже ресурс до виїзду.

Про охолодження

Припустимо, у цій схемі на виході 12В при максимумі 5А. Це лише середня потужність електролобзика, але, на відміну від дриля або шуруповерта, він бере її постійно. На С1 міститься близько 45В, тобто. на РЕ VT1 залишається десь 33В при струмі 5А. Розсіювана потужність - більше 150Вт, навіть більше 160, якщо врахувати, що VD1-VD4 теж треба охолоджувати. Звідси ясно, що будь-який потужний регульований БП має бути забезпечений дуже ефективною системою охолодження.

Ребристий/гольчастий радіатор на природної конвекціїпроблеми не вирішує: розрахунок показує, що потрібна поверхня, що розсіює, від 2000 кв. див. та товщина тіла радіатора (пластини, від якої відходять ребра або голки) від 16 мм. Придбати стільки алюмінію у фасонному виробі у власність для любителя було і залишається мрією у кришталевому замку. Процесорний кулер з обдуванням також не годиться, він розрахований на меншу потужність.

Один з варіантів для домашнього майстра - алюмінієва пластина товщиною від 6 мм і розмірами від 150х250 мм з насвердленими по радіусах від місця встановлення охолоджуваного елемента в шаховому порядку отворами діаметра, що збільшується. Вона ж стане задньою стінкою корпусу БП, як на Мал. 4.

Неодмінна умова ефективності такого охолоджувача – нехай слабкий, але безперервний струм повітря крізь перфорацію зовні. Для цього в корпусі (бажано вгорі) встановлюють малопотужний вентилятор витяжний. Підійде комп'ютерний діаметр від 76 мм, напр. дод. кулер HDD чи відеокарти. Його підключають до висновків 2 та 8 DA1, там завжди 12В.

Примітка: загалом радикальний спосіб подолати цю проблему - вторинна обмотка Тр з відведеннями на 18, 27 і 36В. Первинну напругу перемикають, дивлячись по тому, який інструмент у роботі.

І все-таки ДБЖ

Описаний БП для майстерні добрий і дуже надійний, але тягати його із собою на виїзд тяжко. Ось тут і доведеться комп'ютерний БП: до більшості його недоліків електроінструмент нечутливий. Деяка доробка зводиться найчастіше до встановлення вихідного (найближчого до навантаження) електролітичного конденсатора великої ємності з метою, описаною вище. Рецептів переробки комп'ютерних БП під електроінструмент (переважно шуруповерти, як не дуже потужні, але дуже корисні) у рунеті відомо чимало, один із способів показаний у ролику нижче для інструмента на 12В.

Відео: БП 12В з комп'ютерного

З інструментами на 18В ще простіше: за тієї ж потужності вони споживають менший струм. Тут може стати в нагоді куди більш доступний пристрій запалювання (баласт) від лампи-економки на 40 і більше Вт; його можна повністю помістити в корпус від непридатної АКБ, і зовні залишиться тільки кабель з вилкою. Як із баласту від згорілої економки зробити блок живлення для шуруповерта на 18В, див. наступне відео.

Відео: БП 18В для шуруповерта

Високий клас

Але повернемося до ССП на ЕП, їхні можливості далеко ще не вичерпані. Рис. 5 – двополярний потужний блок живлення з регулюванням 0-30 В, придатний для Hi-Fi звукової апаратури та інших вибагливих споживачів. Установка вихідної напруги проводиться однією ручкою (R8), а симетрія каналів підтримується автоматично за будь-якої його величини і будь-якого струму навантаження. Педант-формаліст, побачивши цю схему, можливо, посивіє на очах, але у автора такої БП справно працює вже близько 30 років.

Головним каменем спотикання при його створенні було δr = δu/δi, де δu та δi – малі миттєві збільшення напруги та струму відповідно. Для розробки та налагодження висококласної апаратури потрібно, щоб δr не перевищувало 0,05-0,07 Ом. Просто δr визначає здатність БП миттєво реагувати на кидки струму споживання.

У ССП на ЕП δr дорівнює такому ІОН, тобто. стабілітрона, поділеному на коефіцієнт передачі струму β РЕ. Але у потужних транзисторів β на великому колекторному струмі сильно падає, а δr стабілітрона становить від одиниць до десятків Ом. Тут же, щоб компенсувати падіння напруги на РЕ і зменшити температурний дрейф вихідної напруги, довелося набрати їх цілий ланцюжок навпіл з діодами: VD8-VD10. Тому опорна напруга з ІОН знімається через додатковий ЕП на VT1, його множується на РЕ.

Наступна фішка цієї конструкції – захист від КЗ. Найпростіша, описана вище, у двополярну схему ніяк не вписується, тому завдання захисту вирішено за принципом «проти брухту немає прийому»: захисного модуля як такого немає, але є надмірність параметрів потужних елементів – КТ825 та КТ827 на 25А та КД2997А на 30А. Т2 такий струм дати не здатний, а поки він розігріється, встигнуть згоріти FU1 та/або FU2.

Примітка: Індикацію перегорання запобіжників на мініатюрних лампах розжарювання не обов'язково. Просто тоді світлодіоди були ще досить дефіцитні, а Смок у загашнику налічувалося кілька жменей.

Залишилося вберегти РЕ від екстраток розряду фільтра пульсацій С3, С4 при КЗ. І тому вони включені через обмежувальні резистори малого опору. При цьому в схемі можуть виникнути пульсації з періодом, що дорівнює постійному часу R(3,4)C(3,4). Їх запобігають С5, С6 меншій ємності. Їхні екстратоки для РЕ вже не небезпечні: заряд стіче швидше, ніж кристали КТ825/827, що потужнять, розігріються.

Симетрію виходу забезпечує ОУ DA1. РЕ мінусового каналу VT2 відкривається струмом через R6. Як тільки мінус виходу по модулю перевершить плюс, він відкриє VT3, а той підзакриє VT2 і абсолютні величини вихідних напруг зрівняються. Оперативний контроль за симетрією виходу здійснюється по стрілочному приладі з нулем посередині шкали P1 (на врізанні – його зовнішній вигляд), а регулювання при необхідності – R11.

Остання особливість - вихідний фільтр С9-С12, L1, L2. Така його побудова необхідна для поглинання можливих ВЧ наведень від навантаження, щоб не ламати голову: досвідчений зразок глючить чи БП «заковбасило». З одними електролітичними конденсаторами, зашунтованими керамікою, тут повної визначеності немає, заважає велика власна індуктивність «електролітів». А дроселі L1, L2 поділяють «віддачу» навантаження за спектром, і кожному своє.

Цей БП, на відміну від попередніх, вимагає деякої налагодження:

1. Підключають навантаження на 1-2 А за 30В;
2. R8 ставлять на максимум, крайнє верхнє за схемою положення;
3. За допомогою еталонного вольтметра (зараз підійде будь-який цифровий мультиметр) і R11 виставляють рівні абсолютної величини напруги каналів. Можливо, якщо ОУ без можливості балансування доведеться підібрати R10 або R12;
4. Підстроєчником R14 виставляють P1 точно на нуль.

Про ремонт БП

БП виходять з ладу частіше за інші електронні пристрої: вони приймають на себе перший удар кидків мережі, їм багато чого дістається і від навантаження. Навіть якщо ви не маєте наміру робити свій БП, ДБЖ знайдеться, крім комп'ютера, в мікрохвильовій печі, пральній та ін побутовій техніці. Вміння діагностувати БП та знання основ електробезпеки дасть можливість якщо не усунути несправність самому, то вже зі знанням справи поторгуватись про ціну з ремонтниками. Тому подивимося, як проводиться діагностика та ремонт БП, особливо з ІВН, т.к. понад 80% відмов посідає їхню частку.

Насичення та протяг

Насамперед – про деякі ефекти, без розуміння яких працювати з ДБЖ не можна. Перший – насичення феромагнетиків. Вони не здатні прийняти у собі енергії більш певної величини, яка залежить від властивостей матеріалу. На залозі любителі з насиченням стикаються рідко, його можна намагнітити до кількох Тл (Тесла, одиниця виміру магнітної індукції). При розрахунку залізних трансформаторів індукцію беруть 07-17 Тл. Феріти витримують лише 0,15-0,35 Тл, їх петля гістерезису «прямокутніша», і працюють на підвищених частотах, так що ймовірність «заскочити в насичення» у них на порядок вище.

Якщо магнітопровід наситився, індукція в ньому більше не зростає і ЕРС вторинних обмоток зникає, хоч би первинка вже плавилася (пам'ятаєте шкільну фізику?). Тепер виключимо первинний струм. Магнітне поле в магнітом'яких матеріалах (магнітотверді – це постійні магніти) не може існувати стаціонарно, як електричний заряд чи вода у баку. Воно почне розсіюватися, індукція падати, і в усіх обмотках наведеться ЕРС протилежної вихідної полярності. Цей ефект досить широко використовується в ІВП.

На відміну від насичення, наскрізний струм напівпровідникових приладах (просто – протяг) явище безумовно шкідливе. Він виникає внаслідок формування/розсмоктування об'ємних зарядів у p і n областях; у біполярних транзисторів – переважно у базі. Польові транзистори та діоди Шоттки від протягу практично вільні.

Напр., при подачі/зняття напруги на діод він, поки заряди не зберуться/розсмокчуться, проводить струм в обох напрямках. Саме тому втрати напруги на діодах у випрямлячах більше 0,7 В: у момент перемикання частина заряду фільтрового конденсатора встигає стекти через обмотку. У випрямлячі з паралельним подвоєнням протяг стікає відразу через обидва діоди.

Протяг транзисторів викликає викид напруги на колекторі, здатний зіпсувати прилад або, якщо підключене навантаження, наскрізним екстратоком пошкодити її. Але і так транзисторний протяг збільшує динамічні втрати енергії, як і діодний, і зменшує ККД пристрою. Потужні польові транзисторийому майже схильні, т.к. не накопичують заряд в основі за її відсутністю, і тому перемикаються дуже швидко і плавно. «Майже», тому що їхні ланцюги виток-затвор захищені від зворотної напруги діодами Шоттки, які трішки, але прозирають.

Типи ІПН

ДБЖ ведуть свій родовід від блокінг-генератора, поз. 1 на Мал. 6. При включенні Uвх VT1 відкритий струмом через Rб, по обмотці Wк тече струм. Миттєво вирости до краю він не може (знов згадуємо шкільну фізику), в базовій Wб та обмотці навантаження Wн наводиться ЕРС. З Wб вона через Сб форсує відмикання VT1. По Wн струм поки не тече, не пускає VD1.

Коли магнітопровід насититься, струми в Wб і Wн припиняються. Потім за рахунок дисипації (розсмоктування) енергії індукція падає, в обмотках наводиться ЕРС протилежної полярності, і зворотна напруга Wб миттєво замикає (блокує) VT1, рятуючи його від перегріву та теплового пробою. Тому така схема і названа блокінг-генератором або просто блокінгом. Rк і Ск відсікають ВЧ перешкоди, яких блокінг дає хоч греблю гати. Тепер з Wн можна зняти деяку корисну потужність, але через випрямляч 1П. Ця фаза продовжується, поки Сб не перезарядиться повністю або поки не вичерпається запасена магнітна енергія.

Потужність ця, втім, невелика, до 10Вт. Якщо спробувати більше, VT1 згорить від найсильнішого протягу, перш ніж заблокується. Оскільки Тр насичується, ККД блокінгу нікуди не годиться: більше половини запасеної в магнітопроводі енергії летить гріти інші світи. Щоправда, за рахунок того ж насичення блокінг певною мірою стабілізує тривалість та амплітуду своїх імпульсів, а схема його дуже проста. Тому ІПН на основі блокінгу часто застосовують у дешевих телефонних зарядках.

Примітка: величина Сб багато в чому, але не повністю, як пишуть у аматорських довідниках, визначає період повторення імпульсів. Величина його ємності повинна бути пов'язана з властивостями та розмірами магнітопроводу та швидкодією транзистора.

Блокінг свого часу породив малу розгортку телевізорів з електронно-променевими трубками (ЕЛТ), а вона – ІПН з демпферним діодом, поз. 2. Тут УУ за сигналами від Wб і ланцюга зворотного зв'язку ЦОС примусово відкриває/замикає VT1, перш ніж Тр насититься. При замкненому VT1 зворотний струм Wк замикається через цей демпферний діод VD1. Це робоча фаза: вже більша, ніж у блокінгу, частина енергії знімається в навантаження. Велика тому, що за повного насичення вся зайва енергія відлітає, а тут цього зайве мало. Таким шляхом вдається знімати потужність до кількох десятків Вт. Однак, оскільки УУ не може спрацювати, поки Тр не підійшов до насичення, транзистор проходить все-таки сильно, динамічні втрати великі і ККД схеми бажає набагато більшого.

ІВП з демпфером досі живі в телевізорах і дисплеях з ЕПТ, оскільки в них ІВП і вихід малої розгортки поєднані: потужний транзистор і Тр загальні. Це набагато скорочує витрати виробництва. Але, відверто кажучи, ІВН з демпфером принципово хирлявий: транзистор і трансформатор змушені постійно працювати на межі аварії. Інженери, які зуміли довести цю схему до прийнятної надійності, заслуговують на глибоку повагу, але пхати туди паяльник нікому, крім майстрів, які пройшли професійну підготовку і мають відповідний досвід, настійно не рекомендується.

Двотактний ІПН з окремим трансформатором зворотного зв'язку застосовується найбільш широко, т.к. володіє найкращими якісними показниками та надійністю. Втім, щодо ВЧ перешкод і він страшно грішить порівняно з БП «аналоговими» (з трансформаторами на залозі та СНН). В даний час ця схема існує в багатьох модифікаціях; потужні біполярні транзистори в ній майже повністю витіснені польовими, керованими спец. ІМС, але принцип дії залишається незмінним. Його ілюструє вихідна схема, поз. 3.

Пристрій обмеження (УО) обмежує струм заряду ємностей вхідного фільтраСфвх1(2). Їхня велика величина – неодмінна умова роботи пристрою, т.к. за один робочий цикл їх відбирається мала частка запасеної енергії. Грубо кажучи, вони відіграють роль водонапірного бака чи повітряного ресивера. При заряді «на коротко» екстраток заряду може перевищувати 100А на час до 100 мс. Rc1 і Rc2 опором порядку МОм необхідні симетрування напруги фільтра, т.к. найменший розбаланс його плечей неприпустимий.

Коли Сфвх1(2) зарядяться, пристрій запуску УЗ формує імпульс, що відкриває одне з плечей (яке – все одно) інвертора VT1 VT2. По обмотці Wк великого силового трансформатора Тр2 тече струм і магнітна енергія з його осердя через обмотку Wн майже повністю йде на випрямлення і навантаження.

Невелика частина енергії Тр2, що визначається величиною Rогр, знімається з обмотки Wос1 і подається на обмотку Wос2 маленького базового трансформатора зворотного зв'язку Тр1. Він швидко насичується, відкрите плече закривається і рахунок диссипації в Тр2 відкривається раніше закрите, як описано для блокінгу, і цикл повторюється.

По суті, двотактний ІВН – 2 блокінги, які «пишають» один одного. Оскільки потужний Тр2 не насичується, протяг VT1 VT2 невеликий, повністю «тоне» в магнітопроводі Тр2 і зрештою йде в навантаження. Тому двотактний ІВП може бути побудований на потужність до декількох кВт.

Найгірше, якщо він опиниться в режимі ХХ. Тоді за напівцикл Тр2 встигне насититися і найсильніший протяг спалить відразу обидва VT1 і VT2. Втім, зараз є у продажу силові ферити на індукцію до 0,6 Тл, але вони дорогі та від випадкового перемагнічування деградують. Розробляються ферити більш ніж на 1 Тл, але щоб ІВН досягли «залізної» надійності, треба хоча б 2,5 Тл.

Методика діагностування

Під час пошуку несправностей в «аналоговому» БП, якщо він «тупо мовчить», перевіряють спочатку запобіжники, потім захист, РЕ та ІОН, якщо в ньому є транзистори. Дзвоняться нормально - йдемо далі поелементно, як описано нижче.

В ІВН, якщо він «заводиться» і одразу «глохне», перевіряють спочатку УО. Струм у ньому обмежує потужний резистор малого опору, потім оптотиристором, що шунтується. Якщо "резик" мабуть підгорів, змінюють його і оптрон. Інші елементи УО виходять з ладу вкрай рідко.

Якщо ІВН "мовчить, як риба об лід", діагностику починають теж з УО (може, "резик" зовсім згорів). Потім – УЗ. У дешевих моделях у них використовують транзистори в режимі лавинного пробою, що далеко не дуже надійно.

Наступний етап, у будь-яких БП – електроліти. Руйнування корпусу та витікання електроліту зустрічаються далеко не так часто, як пишуть у рунеті, але втрата ємності трапляється набагато частіше, ніж вихід з ладу активних елементів. Перевіряють електролітичні конденсатори мультиметром із можливістю вимірювання ємності. Нижче номіналу на 20% і більше – опускаємо «дохляка» у відстій та ставимо новий, добрий.

Потім активні елементи. Як продзвонювати діоди та транзистори ви, напевно, знаєте. Але тут є 2 підступи. Перша - якщо діод Шоттки або стабілітрон дзвониться тестером з батарейкою на 12В, то прилад може показати пробій, хоча діод справний. Ці компоненти краще дзвонити стрілочним приладом із батареєю на 1,5-3 Ст.

Друга – потужні польовики. Вище (звернули увагу?) сказано, що їх І-З захищені діодами. Тому потужні польові транзистори дзвоняться начебто справні біполярні навіть непридатними, якщо канал «вигорів» (деградував) не повністю.

Тут єдиний доступний вдома спосіб – заміна на свідомо справні, причому обох одразу. Якщо в схемі залишився горілий, він негайно потягне новий справний. Електронники жартують, мовляв, потужні польовики жити один без одного не можуть. Ще проф. жарт – «заміна гей-пари». Це до того, що транзистори плечей ІВН повинні бути однотипними.

Нарешті, плівкові та керамічні конденсатори. Для них характерні внутрішні обриви (перебувають тим же тестером з перевіркою «кондиціонерів») і витік або пробою під напругою. Щоб їх «виловити», потрібно зібрати простеньку схему Мал. 7. Покроково перевірка електричних конденсаторівна пробій та витік здійснюється так:

• Ставимо на тестері, нікуди його не підключаючи, найменшу межу вимірювання постійної напруги (найчастіше – 0,2В або 200мВ), засікаємо та записуємо власну похибку приладу;
• Включаємо межу виміру 20В;
• Підключаємо підозрілий конденсатор у точки 3-4, тестер до 5-6, а на 1-2 подаємо постійну напругу 24-48;
• Перемикаємо межі напруги мультиметра вниз до найменшого;
• Якщо на будь-якому тестер показав хоч щось, крім 0000.00 (найменше – щось, крім власної похибки), конденсатор, що перевіряється, не придатний.

На цьому методична частина діагностики закінчується і починається творча, де всі інструкції – власні знання, досвід та міркування.

Пара імпульсників

ДБЖ стаття особлива, внаслідок їх складності та схемного розмаїття. Тут ми, для початку, розглянемо пару зразків на широтно-імпульсної модуляції (ШІМ), що дозволяє отримати найкращу якість ДБЖ. Схем на ШІМ у рунеті багато, але не такий страшний ШІМ, як його малюють.

Для світлодизайну

Просто запалити світлодіодну стрічку можна від будь-якого описаного вище БП, крім того, що на Рис. 1, виставивши необхідну напругу. Добре підійде СНН із поз. 1 Мал. 3, таких нескладно зробити 3, для каналів R, G і B. Але довговічність і стабільність світіння світлодіодів залежать не від прикладеної до них напруги, а від струму, що протікає через них. Тому хороший блок живлення для світлодіодної стрічки повинен включати стабілізатор струму навантаження; технічно - джерело стабільного струму (ІСТ).

Одна із схем стабілізації струму світлоденти, доступна для повторення любителями, наведена на Рис. 8. Зібрана вона на інтегральному таймері 555 ( вітчизняний аналог- К1006ВІ1). Забезпечує стабільний струм стрічки від БП напругою 9-15 В. Розмір стабільного струму визначається за формулою I = 1/(2R6); у разі – 0,7А. Потужний транзистор VT3 – обов'язково польовий, від протягу через заряд бази біполярного ШІМ просто не сформується. Дросель L1 намотаний на феритовому кільці 2000НМ K20x4x6 джгутом 5хПЕ 0,2 мм. До витків – 50. Діоди VD1 ,VD2 – будь-які кремнієві ВЧ (КД104, КД106); VT1 та VT2 – КТ3107 або аналоги. З КТ361 тощо. діапазони вхідної напруги та регулювання яскравості зменшаться.

Працює схема так: спочатку часзадающая ємність С1 заряджається ланцюгом R1VD1 і розряджається через VD2R3VT2, відкритий, тобто. що знаходиться в режимі насичення через R1R5. Таймер генерує послідовність імпульсів із максимальною частотою; точніше – з мінімальною шпаруватістю. Безінерційний ключ VT3 формує потужні імпульси, яке обв'язування VD3C4C3L1 згладжує їх до постійного струму.

Примітка: шпаруватість серії імпульсів є відношення періоду їхнього прямування до тривалості імпульсу. Якщо, напр., тривалість імпульсу 10 мкс, а проміжок з-поміж них 100 мкс, то шпаруватість буде 11.

Струм у навантаженні наростає, і падіння напруги на R6 відкриває VT1, тобто. переводить його з режиму відсікання (замикання) в активний (підсилювальний). Це створює ланцюг витоку струму бази VT2 R2VT1+Uпит і VT2 також перетворюється на активний режим. Струм розряду С1 зменшується, час розряду збільшується, шпаруватість серії зростає і середнє значення струму падає до норми, заданої R6. У цьому є суть ШИМ. На мінімум струму, тобто. при максимальній шпаруватості, С1 розряджається ланцюгом VD2-R4-внутрішній ключ таймера.

В оригінальній конструкції можливість оперативного регулювання струму та, відповідно, яскравості свічення, не передбачена; потенціометрів на 0,68 Ом немає. Найпростіше регулювати яскравість, включивши після налагодження в розрив між R3 та емітером VT2 потенціометр R* на 3,3-10 кОм, виділено коричневим. Пересуваючи його двигун вниз за схемою, збільшимо час розряду С4, шпаруватість і зменшимо струм. Інший спосіб - шунтувати базовий перехід VT2, включивши потенціометр приблизно на 1 МОм в точки а і б (виділено червоним), менш кращий, тому що ця функція має важливе значення. регулювання вийде більш глибоким, але грубим і гострим.

На жаль, для налагодження цього корисного не тільки для світлолент ІСТ потрібен осцилограф:

1. Подають на схему мінімальне +Uпіт.
2. Підбором R1 (імпульс) і R3 (пауза) досягають шпаруватості 2, тобто. тривалість імпульсу повинна дорівнювати тривалості паузи. Давати шпаруватість менше 2 не можна!
3. Подають максимальне +Uпіт.
4. Підбором R4 досягають номінальної величини стабільного струму.

Для зарядки

Рис. 9 – схема найпростішого ІСН із ШИМ, придатного для зарядки телефону, смартфона, планшета (ноутбук, на жаль, не потягне) від саморобної сонячної батареї, вітрогенератора, мотоциклетного або автомобільного акумулятора, магнето ліхтарика-«жучка» та ін. Див. на схемі діапазон вхідної напруги, там не помилка. Цей ІСН і справді здатний видавати на вихід напругу, більшу за вхідну. Як і в попередньому, тут є ефект зміни полярності виходу щодо входу, це взагалі фірмова фішка схем із ШІМ. Сподіватимемося, що, прочитавши уважно попереднє, ви в роботі цієї крохотульки розберетеся самі.

Принагідно про заряд і зарядки

Заряд акумуляторів дуже складний і тонкий фізико-хімічний процес, порушення якого й у десятки разів знижує їх ресурс, тобто. до циклів заряд-розряд. Зарядний пристрій повинен за дуже малими змінами напруги АКБ обчислювати, скільки прийнято енергії та регулювати відповідно струм заряду за певним законом. Тому зарядний пристрійаж ніяк не БП і заряджати від звичайних БП можна тільки АКБ у пристроях із вбудованим контролером заряду: телефонах, смартфонах, планшетах, окремих моделях цифрових фотокамер. А зарядка, яка має зарядний пристрій – предмет окремої розмови.

Запитання-ремонт.ру сказав(а):

Іскрів від випрямляча буде, але, можливо, нічого страшного. Справа в т. зв. диференціальний вихідний опір джерела живлення. У лужних акумуляторів воно порядку мОм (міліом), у кислотних ще менше. У трансу з мостом без згладжування – десяті та соті частки Ом, тобто прим. у 100 – 10 разів більше. А пусковий струм колекторного мотора постійного струму може бути більше робочого разу в 6-7 і навіть у 20. У вашого, швидше за все, ближче до останнього - мотори, що швидко розганяються, компактніше і економічніше, а величезна перевантажувальна здатність акумуляторів дозволяє давати движку струму, скільки з'їсть на розгін. Транс з випрямлячем стільки миттєвого струму не дадуть, і двигун розганяється повільніше, ніж розрахований, і з великим ковзанням якоря. Від цього, від великого ковзання і виникає іскра, і в роботі потім тримається за рахунок самоіндукції в обмотках.

Що тут можна порадити? Перше: придивіться уважніше – як іскрить? Дивитися треба у роботі, під навантаженням, тобто. під час розпилювання.

Якщо іскорки танцюють у окремих місцях під щітками – нічого страшного. У мене потужний конаківський дриль від народження так іскритий, і хоч би хни. За 24 роки один раз міняв щітки, мив спиртом і полірував колектор - всього. Якщо ви підключали інструмент на 18 В до виходу 24, то невелике іскріння це нормально. Відмотати обмотку або погасити надлишок напруги чимось на зразок зварювального реостата (резистор прим. 0,2 Ом на потужність розсіювання від 200 Вт), щоб у роботі на моторі була номінальна напруга і, швидше за все, іскра піде. Якщо ж підключали до 12, сподіваючись, що після випрямлення буде 18, то дарма - випрямлена напруга під навантаженням сильно сідає. А колекторному електромотору, між іншим, все одно, постійним струмом він живиться або змінним.

Саме: візьміть 3-5 м сталевого дроту діаметром 2,5-3 мм. Поверніть у спіраль діаметром 100-200 мм так, щоб витки не торкалися один одного. Укладіть на вогнетривку діелектричну підкладку. Кінці дроту зачистіть до блиску і поверніть вухами. Найкраще відразу промазати графітовим мастилом, щоб не окислялися. Цей реостат включається до розриву одного з проводів, що ведуть до інструменту. Зрозуміло, що контакти повинні бути гвинтові, затягнуті натуго, з шайбами. Підключайте весь ланцюг до виходу 24 В без випрямлення. Іскра пішла, але й потужність на валу впала – реостат потрібно зменшити, переключити один із контактів на 1-2 витки ближче до іншого. Все одно іскрити, але менше - реостат замало, потрібно додати витків. Краще відразу зробити реостат наперед великим, щоб не прикручувати додаткові секції. Гірше, якщо вогонь по всій лінії контакту щіток із колектором або за ними тягнуться іскрові хвости. Тоді до випрямляча потрібний фільтр, що згладжує, десь, за вашими даними, від 100 000 мкФ. Недешеве задоволення. Фільтр в даному випадку буде накопичувачем енергії на розгін мотора. Але може і не допомогти – якщо габаритної потужності трансформатора обмаль. ККД колекторних електродвигунів постійного струму прим. 0,55-0,65, тобто. транс потрібний від 800-900 Вт. Тобто, якщо фільтр поставили, але все одно іскрити з вогнем під усією щіткою (під обома, зрозуміло), то трансформатор не дотягує. Так, якщо ставити фільтр, то і діоди моста повинні бути на потрійний робочий струм, або можуть вилетіти від кидка струму заряду при включенні в мережу. А інструмент тоді можна буде запускати через 5-10 секунд після включення до мережі, щоб «банки» встигли «накачатися».

І найгірше, якщо хвости іскор від щіток дотягуються або майже дотягуються до протилежної щітки. Це називається круговий вогонь. Він дуже швидко випалює колектор до непридатності. Причин кругового вогню може бути кілька. У вашому випадку найбільш ймовірна - двигун включався на 12 В з випрямленням. Тоді при струмі 30 А електрична потужність ланцюга 360 Вт. Ковзання якоря виходить більше 30 градусів за оборот, а це обов'язково суцільний круговий вогонь. Не виключено також, що якір двигуна намотаний простою (не подвійною) хвилею. Такі електромотори краще долають миттєві навантаження, але пусковий струм у них – мама, не горюй. Точніше заочно не можу сказати, та й ні до чого – своїми руками тут навряд чи виправно. Тоді, напевно, дешевше та простіше буде знайти та придбати нові акумулятори. Але спочатку все ж таки спробуйте включити двигун на трохи підвищеній напрузічерез реостат (див. вище). Майже завжди у такий спосіб вдається збити і суцільний круговий вогонь ціною невеликого (до 10-15%) зменшення потужності на валу.