Обзор блока питания Zhuolan 200 Вт, 24 В

Хорошего дня и настроения

В сегодняшнем обзоре я расскажу про довольно мощный, 200 ваттный импульсный блок питания Zhuolan, с выходным напряжением в 24 вольта. Блок позиционируется для питания LED лент, но сферу его использования — каждый определяет себе сам. Подробности, расчлененка, тестирование мощности, прошу читать далее в моем обзоре.

Цена на момент покупки — 28.10.2016:

Доставка — Новой Поштой, конечно же на отделение, курьеры теперь ничего не приносят.

Поставляется блок питания в простой картонной коробке. точно подогнанной по размерам с блоком питания.

Блок питания выполнен в металлическом корпусе, верхняя и одна из боковых граней которого перфорирована

Контактная панель блока питания имеет 9 винтовых контактов. Первые три — это питание — АС 110/220 В + заземление, далее идет 3 пары выходных контактов, DC 24 В. С правой стороны возле панели находится подстроечный резистор.


Согласно маркировке, выходная мощность блока питания составляет 24В * 8,3 А = 200 Ватт

Боковая грань имеет специальное окошко, снабженное предупреждающей надписью

Через которое можно проводить переключения входного напряжения 110 — 220 Вольт. По умолчанию стоит 220 Вольт.

Крышка блока питания крепится при помощи двух винтов и пары защелок, снимается быстро и несложно

Рассмотрим некоторые элементы подробнее.

Электролитические конденсаторы входного каскада — 250 В, 470 мФ

Электролиты на выходе — 35 В, 2200 мФ

Корпус в качестве радиатора используют три элемента — один на боковой грани

Это как можно заметить диод, вернее сборка из двух диодов в одном корпусе D92-02S



Для лучшего охлаждения, между диодом и корпусом еще установлен дополнительный алюминиевый радиатор

И два элемента на задней стороне

Это пара биполярных транзисторов C4706

В блоке питания используется один из самых распространенных ШИМ контролеров TL494CN (отечественные аналоги — М1114ЕУ4 (КР1114ЕУ4).)

В блоке питания применен диодный мост GBU808

Для интересующихся — еще несколько фотографий внутренностей под спойлером

Дополнительная информация

Не очень хорошее впечатление оставил подернутый ржавчиной винт, которым плата БП крепится к алюминиевому основанию


Поэтому в качестве небольшого улучшения винты были заменены на аналоги, от комплекта идущего с корпусами системных блоков. Так как эта «переделка» несущественная, и я ее зачем-то отснял, то спрячу фото под спойлер.

Дополнительная информация

Теперь перейдем к испытаниям. В качестве первой нагрузки, а так же вольтметра, будет использоваться 60 Ваттная электронная нагрузка, проверенная временем и многочисленными испытаниями.

Замер выходного напряжения, чтобы импульсник не работал вхолостую, установлена небольшая нагрузка — на 0.2 А. Вольтметр на электронной нагрузке работает корректно, показания соответствую контрольным замерам на моих мультиметрах.

Теперь максимальная, для данной нагрузки мощность — 60 Ватт, ток 2.5 А на 24 В

Теперь добавляю нагрузки в виде сборки из шести последовательно соединенных керамических резисторов — 2 Ом, 10 Ватт. Что даст дополнительных 2 А, 48 Ватт


В данном тесте, нагрузка вместе с комплектом резисторов создает ток в 4.44 А, мощность в 106,5 Ватт

Хорошо, но это только половина мощности. Поэтому беру еще одну сборку резисторов. Это 4 резистора по 6 Ом и мощностью по 50 Ватт каждый. Так как мощности не хватает чтобы подключить 1 резистор, я делаю сборку — параллельно соединяя две последовательные пары резисторов. Что дает мне те же 6 Ом, но при мощности в 200 Ватт.

На электронной нагрузке пока прикручиваю ток до 0.5А. Итого в сумме — 0.5 А на нагрузке, 1.94 А на керамических резисторах и 3.75 на металлических — 6.2 А, почти 150 Ватт

Теперь пришло время добавить на нагрузке еще 2А, до 2,5 А и получить максимальную мощность

Пришлось повозится, но мне все же удалось для наглядности разместить второй мультиметр, для замера всех показаний. Итого — напряжение 24 Вольта, ток на электронной нагрузке 2.49 А, на керамике определен как 2.09 А, и на металлических — 3,76. А — итого 8,34 А, как и заявлено в характеристиках, 200 Ватт

Подержав несколько минут на такой нагрузке, особенного нагрева блока питания замечено не было, что не скажешь о резисторных сборках. Экспериментально доказано, что блок питания справляется с заявленной выходной мощностью в 200 Ватт.

На этом все, на дополнительные вопросы постараюсь ответить в комментариях.

Спасибо за внимание

Добавлено по мотивам комментариев.

КПД — 200/234=85,4 %

Нагрузочный тест на 200 Ватт.

Видео ускорено в 10 раз, за это время сборка из 6 Омных резисторов разогрелась до 110+ градусов и начала ощутимо пованивать. Дополнительный тест проведу как достану мощные автомобильные лампочки

mysku.ru

Импульсный блок питания мощностью 200 Вт для УМЗЧ

РадиоКот >Схемы >Питание >Блоки питания >

Импульсный блок питания мощностью 200 Вт для УМЗЧ

Здравствуй уважаемый Кот! С днем рождения тебя и всех благ, так сказать! А в качестве подарка прими такую очень полезную вещь, как источник питания для усилка.

ВНИМАНИЕ!

Часть элементов данного устройства находится под опасным для жизни напряжением сети! Некоторые элементы сохраняют опасный электрический заряд после отключения устройства от сети! Поэтому при монтаже, наладке и работе с устройством необходимо соблюдать требования электробезопасности. Повторяя устройство, вы действуете на свой страх и риск. Я, автор, НЕ несу никакой ответственности за любой моральный и материальный ущерб, вред имуществу, здоровью и жизни, причиненный в результате повторения, использования или невозможности использования данной конструкции.

Итак, начнем.

Споры о том, благо ли или зло импульсный источник питания для УМЗЧ (далее ИИП), выходят за рамки данной статьи. Лично я считаю, что правильно спроектированный, спаянный и налаженный ИИП ничуть не хуже (а по некоторым показателям даже лучше), чем классический БП с сетевым трансформатором.

В моем случае применение ИИП было необходимо потому, что я хотел засунуть свой усилок в плоский корпус.

Прежде чем разрабатывать данный ИИП, мной было изучено много готовых схем, имеющихся в сети и в литературе. Так, среди радиолюбителей очень популярны разные варианты схемы нестабилизированного ИИП на микросхеме IR2153. Преимущество этих схем только одно – простота. Что же касается надежности, то она никакая – сама ИМС не имеет функции защиты от перегрузки и мягкого старта для зарядки выходных электролитов, а добавление этих функций лишает ИИП его преимущества – простоты. Кроме того, реализация мягкого старта на данной ИМС крайне сомнительна – ширину импульсов она менять не позволяет, а методы, основанные на изменении частоты работы ИМС малоэффективны в «обычном» полумостовом ИИП и применимы в резонансных преобразователях. Долбать же электролиты и ключи огромными токами при включении блока мне как-то не очень хотелось.

Также рассматривалась возможность использования всем известной ИМС TL494. Однако при более глубоком ее изучении выяснилось, что для надежной работы вокруг этой ИМС придется повесить кучу всяких транзисторов, резисторов, конденсаторов и диодов. А это уже «не наш метод» 🙂

В результате выбор пал на более современную и быструю микросхему под названием UC3825 (русский аналог К1156ЕУ2). Подробное описание данной ИМС можно найти в ее русском даташите [1] и в журнале «Радио» [2].

Для тех, кто поленился прочитать эти источники, скажу, что это быстродействующий ШИМ-контроллер, обладающий следующими возможностями:

  • Управление  мощными  МОП-транзисторами.
  • Работа  в  устройствах  с  обратной связью по напряжению и току.
  • Функционирование  на  частотах  до 1МГц.
  • Задержка прохождения сигнала через схему 50нс.
  • Полумостовые выходы на ток до 1.5А.
  • Широкополосный усилитель ошибки.
  • Наличие ШИМ-защелки.
  • Ограничение тока в каждом периоде.
  • Плавный  запуск.  Ограничение  величины  максимальной  длительности выходного импульса.
  • Защита  от  пониженного  напряжения питания с гистерезисом.
  • Выключение  схемы  по  внешнему сигналу.
  • Точный источник опорного напряжения (5.1В +/- 1%).
  • Корпус “DIP-16”

Ну прям то что надо! Рассмотрим теперь сам ИИП.

Входное напряжение, В..................................................... 176…265;

Номинальная суммарная мощность нагрузки, Вт................... 217,5;

Уровень сигнала управления, при котором БП включен......... Лог. 1 КМОП;

Уровень сигнала, при котором БП выключен........................ <0,6 В или NC;

КПД при максимальной нагрузке, %.................................... 80;

Габариты (ДхШхВ), мм........................................................212х97х45

Выходные напряжения

Выходное напряжение, В

Минимальный ток нагрузки, А

Максимальный ток нагрузки, А

± 25

0,24

4

± 15

0

0,5

+ 5 (дежурное)

0

0,5

Принципиальная схема

Принципиальная схема ИИП показана на рисунке.

По архитектуре данный БП напоминает ИИП компьютеров формата ATX. Напряжение сети через предохранители FU1 и FU2 подается на сетевой фильтр и трансформатор дежурного питания. Использование двух предохранителей необходимо по соображениям безопасности – с одним общим предохранителем в случае КЗ в обмотке Т1 ток в ее цепи будет недостаточен для пережигания этого предохранителя, а мощность, выделяющаяся на вышедшем из строя трансформаторе достаточна для его возгорания.

Сетевой фильтр содержит двухобмоточный дроссель L1, X-конденсаторы С1, С2 и Y-конденсаторы С3, С4 и особенностей не имеет. Варистор RV1 защищает ИИП  от высоковольтных выбросов в сети и при превышении напряжением сети максимально допустимого значения.

NTC-терморезистор RK1 ограничивает ток зарядки конденсатора С5 при включении ИИП в сеть.

Напряжение, выпрямленное мостом VD1 и сглаженное конденсатором С5, поступает на полумостовой инвертор, образованный МОП-транзисторами VT1, VT2 и конденсаторами емкостного делителя С6, С7. Раздельное построение входного фильтра и емкостного делителя позволяет облегчить режим работы оксидного конденсатора фильтра, имеющего сравнительно большое значение ЭПС. Резисторы R5, R6 выравнивают напряжение на конденсаторах делителя.

В диагональ полумоста включен силовой импульсный трансформатор Т4.

Выходные цепи ИИП содержат выпрямители на диодах VD5 – VD8, VD9 – VD12, дроссель групповой стабилизации (ДГС) L3 и П-образные фильтры С11 – C16, L4, L5 и C17 – С22, L6, L7. Керамические конденсаторы С13, С14, С17, С18 облегчают режим работы соответствующих электролитов. Резисторы R11 – R14 создают начальную нагрузку, необходимую для нормальной работы ИИП на холостом ходу.

Цепочки C8, R7; C9, R9; C10, R10 – демпфирующие. Они ограничивают выбросы ЭДС самоиндукции индуктивности рассеяния и снижают создаваемые ИИП помехи.

Схема управления на основной плате не помещалась, поэтому собрана в виде модуля А1 на дополнительной плате.

Как вы наверно уже догадались, ее основой является микросхема DA2 UC3825AN. Питается она от интегрального стабилизатора на КРЕНке DA1. Конденсаторы С1 и С7 – фильтр питания. Они, как гласит ДШ, должны быть расположены максимально близко к соответствующим выводам DA2. Конденсатор С5 и резистор R8 – частотозадающие. При указанных на схеме номиналах частота преобразования БП примерно равна 56 кГц (частота работы ИМС при этом в 2 раза выше – у нас ведь двухтактный ИИП). Конденсатор С4 задает длительность плавного старта, в данном случае – 78 мс. Конденсатор С2 фильтрует помехи на выходе источника опорного напряжения. Элементы С6, R9, R10 – цепь компенсации усилителя ошибки, а R4, R6 – делитель выходного напряжения БП, с которого снимается сигнал обратной связи.

Защита от перегрузки по току реализована на трансформаторе тока Т3. Сигнал с его вторичной обмотки выпрямляется выпрямителем на диодах VD3, VD4 (основной платы). Резистор R8 (на основной плате) является нагрузкой трансформатора тока. Сигнал с R8 через фильтрующую цепочку R7, C3 (в модуле А1) подается на вход ограничения тока DA2. В этом БП реализовано потактовое ограничение тока, т. е. микросхема не дает току через ключи нарасти до опасных значений. При достижении напряжения 1 В на выводе 9 микросхема ограничивает ширину импульсов. Если же в нагрузке произошло КЗ и ток ключей увеличился быстрее, чем DA2 успела среагировать на это, напряжение на выводе 9 превысит 1,4 В. Микросхема разряжает С4 и вырубается. Ток в цепи первичной обмотки пропадает и микросхема перезапускается. Таким образом, при КЗ в нагрузке ИИП переходит в «икающий» режим.

Управление затворами полевых транзисторов реализовано с помощью трансформатора Т2. В настоящее время получило распространение использование всяких бутстрепных высоковольтных драйверов типа IR2110 и т. п. Однако недостатком таких микросхем является то, что при выходе из строя какого-либо элемента выгорает ВСЯ высоковольтная часть БП и гальванически связанные с ней узлы (с чем мне и пришлось столкнуться в процессе экспериментов с данными микросхемами). Кроме того, данные ИМС не обеспечивают гальванической развязки схемы управления от высоковольтной части, что при выбранной архитектуре недопустимо. Про особенности управления затворами можно прочитать в [3], а в [4] можно скачать программу для расчета трансформатора управления.

Диоды Шотки VD1 – VD4 в модуле А1 защищают выходы драйвера микросхемы управления. Этому также способствует резистор R11.

На элементах VT1, VT2, R1 – R5 собрана схема выключения ИИП. Смысл всего этого – коротить С4, переводя тем самым микросхему управления в ждущий режим. Такие навороты нужны для гарантированного выключения ИИП даже если вход выключения вдруг повис в воздухе (сгорел проц в блоке управления, оборвался провод) или же вышел из строя источник дежурного питания. Иными словами, работа DA2 будет заблокирована до тех пор, пока на нее подано питание и при этом на вход управления ИИП не подан уровень лог. 1.

В ИИП имеется дежурный источник питания, который может использоваться для питания блока управления усилителем с функцией дистанционного включения.

Основа дежурного источника питания – трансформатор Т1. Применение «обычного», 50-герцового трансформатора повышает надежность устройства по сравнению с получившими широкое распространение в компьютерных БП импульсными обратноходовыми преобразователями, которые очень часто дохнут, создавая различные пиротехнические эффекты. Все-таки дежурка предполагает круглосуточную работу. Выпрямленное мостом VD2 и сглаженное конденсатором С23 напряжение (около 15 В) поступает модуль А1 и на Step-Down (понижающий) импульсный преобразователь на всем известной МС34063 (русский аналог К1156ЕУ5АР). Про эту микруху можно почитать в ДШ [5]. Кто-то скажет, а зачем такие сложности? Чем не угодила КРЕНка? Дело в том, что для нормальной работы UC3825 нужно минимум 12 В во всем допустимом диапазоне напряжений сети.  При максимальном же напряжении в сети (мы ведь должны учесть всё) на выходе моста VD2 может быть аж 18-20 В. При этом если ваш микропроцессорный блок потребляет больше 50 мА, КРЕНка превратится в большую печку.

Супрессор VD14 защищает нагрузку дежурки (ваш мегасложный и супернавороченный микроконтроллерный блок управления) в случае выхода из строя источника дежурного питания (например, при пробое ключа МС34063 на ее выходе могут оказаться все 15 В).

 

Поскольку я не люблю «соплей», а данное устройство любит правильную разводку, ИИП собран на односторонней печатной плате, рисунок которой приведен ниже:



На основной плате установлены две перемычки из провода МГТФ - J1 со стороны деталей и J2 - со стороны дорожек.

Как уже отмечалось выше, схема управления не поместилась на основной плате и поэтому собрана на вспомогательной плате:
                     

Применение SMD-элементов здесь вызвано не столько желанием сделать ультрамаленький модуль и усложнить задачу покупки элементов радиолюбителям из отдаленных от г. Москва регионов, сколько требованиями по разводке высокочастотных цепей вокруг UC3825. Благодаря использованию SMD-элементов удалось сделать все печатные проводники минимальной длины. Кто хочет, может попробовать красиво нарисовать платку под обычные детальки – у меня не получилось =))

Замечу также, что сильно отклоняться от приведенной разводки платы я настоятельно не рекомендую, т. к. БП может либо начать «гадить» в эфир, либо вообще не будет работать.

Теперь о деталях. Многие из них можно вытащить из неисправных или устаревших компьютерных БП. Основная плата рассчитана на установку резисторов С2-23 (МЛТ, ОМЛТ и т. п.), резисторы R10, R13 и R14 импортные (они тоньше МЛТ). Керамические конденсаторы – К10-17Б или аналогичные импортные, С25 должен быть обязательно из диэлектрика NPO или аналогичного, С6, С7 – пленочные К73-17.

Помехоподавляющие конденсаторы С1, С2 должны быть категории Х2, а С3 и С4 – Y2. К последним это требование обязательно, т. к. от них зависит электробезопасность ИИП. Конденсаторы С8 – С10 – керамические дисковые высоковольтные импортные. Можно поставить К15-5, но они больше, придется подправить плату.

Все оксидные конденсаторы должны быть с низким эквивалентным последовательным сопротивлением (Low ESR). Подойдут конденсаторы Jamicon серии WL. В качестве С5 подойдет Jamicon HS.

Дроссель L1 – от компового БП, выдранный из аналогичного места. На моем было написано “YX EE-25-02”. Дроссели L2, L4, L5 – стандартные на гантельках диаметром 9 мм, например, серии RLB0914. Дроссель L2 должен быть рассчитан на ток не менее 0,8А, L4, L5 – не менее 0,5 А. Дроссели L6 и L7 намотаны на кольцах T72 (К18,3х7,11х6,60) из распыленного железа марки -26 (желто-белого цвета). Я использовал уже готовые, поэтому сколько там витков не знаю, но при желании число витков можно рассчитать в программе «DrosselRing» [6]. Измеренная индуктивность моих дросселей 287 мкГн.

Транзисторы VT1, VT2 – n-канальные MOSFET с напряжением сток-исток не менее 500 В и током стока не менее 8 А. Следует выбирать транзисторы с минимальным сопротивлением открытого канала (Rds_on) и минимальным зарядом затвора.

Мост VD1 – любой на 800-1000 В, 6А, VD2 – любой >50В, 1А. В качестве VD3, VD4 подойдут КД522. Диоды VD5 – VD8 – Шоттки на напряжение не менее 80 В и ток не менее 1 А, VD9 – VD12 – быстродействующие (ultrafast) на напряжение не менее 200 В, ток 10…15 А и временем обратного восстановления не более 35 нс (в крайнем случае 75…50 нс). Будет совсем шикарно, если найдете Шоттки на такое напряжение. Диод VD13 – любой Шоттки 40 В, 1А.

В модуле А1 применены SMD-резисторы и конденсаторы типоразмера 0805. На позиции J1 устанавливается перемычка 0805. С5 должен быть обязательно из диэлектрика NPO или аналогичного, С6 – не хуже X7R. С1 – танталовый типа С или D – площадки на плате рассчитаны на любой из них. Транзисторы VT1, VT2 – любые n-p-n в корпусе SOT23. Диоды  VD1 – VD4 – любые Шоттки на ток 3А в корпусе SMC. DA1 можно заменить на 7812.

XP3 – разъем с ATX-материнки.

Трансформатор Т1 типа ТП121-8, ТП131-8 . Подойдет любой с выходным напряжением под нагрузкой 15 В и мощностью 4,5 ВА. Намоточные данные других индуктивных элементов приведены ниже.

Обмотка

№ контакта (Н-К)

Число витков

Провод

I

4-2

16

МГТФ-0,08

II

10-9

16

МГТФ-0,08

III

6-7

16

МГТФ-0,08

Магнитопровод

Ферритовое кольцо Т90 (К22,9х14,0х9,53) зеленого цвета, u=4600

Каждая из обмоток занимает 1 слой и равномерно распределена по кольцу. Сначала мотают обмотку I и покрывают ее слоем изоляции, например, фторопластовой ленты или лакоткани. Изоляция на этой обмотке определяет безопасность ИИП. Далее мотают обмотки II и III. Кольцо вертикально приклеивают к пластмассовой панельке с контактами, которую потом впаивают в плату. Следует отметить, что для нормальной работы этот трансформатор должен иметь минимальную индуктивность рассеяния, поэтому сердечник для него должен быть тороидальный и с максимальной магнитной проницаемостью. Я пробовал мотать этот транс на сердечнике Е20/10/6  из N67 – импульсы на затворах имели выбросы, которые приоткрывали второй транзистор полумоста:

Голубой график – импульсы на затворе VT2, желтый – напряжение на стоке VT2.

С тороидальным трансформатором, намотанным как написано выше, осциллограмма имеет такой вид:

При монтаже трансформатора управления необходимо соблюдать фазировку обмоток! При неправильной фазировке при включении сгорят транзисторы полумоста!

Обмотка

№ контакта (Н-К)

Число витков

Провод

I

-

1

МГТФ-0,35

II

1-2-3

2х75

ПЭВ-2 0,23

Магнитопровод

2 кольца К12х8х6 из феррита М3000НМ

Обмотку II мотают в 2 провода, после намотки конец одной полуобмотки соединяют с началом другой и контактом 2. Обмотка I представляет собой отрезок провода, пропущенный через кольцо в виде буквы «П». Для повышения электрической и механической прочности изоляции на провод надета фторопластовая трубка.

Обмотка

№ контакта (Н-К)

Число витков

Провод

I

4 – 2

18+18

3хПЭВ-2 0,41

II

9 – 7 – 8

6+6

ПЭВ-2 0,41

III

10 – 11 – 12

9+9

5хПЭВ-2 0,41

Магнитопровод

EI 33,0/24,0/12,7/9,7 из феррита PC40 TDK

 Трансформатор рассчитан в программе ExcellentIT(5000) [7]. Сердечник извлечен из компового БП. Сначала мотается первая половина обмотки I. Поверх нее укладывается слой изоляции (я использую лавсановую пленку от фоторезиста) и экран – незамкнутый виток медной ленты, обернутой скотчем. Экран соединен с выводом 2 трансформатора. Далее кладется несколько слоев пленки или лакоткани и мотается обмотка III жгутом из 10 проводов. Мотать надо виток к витку сжав жгут пальцами так, чтобы все 10 проводов расположились в один ряд – иначе не влезет. Конец одной полуобмотки (5 проводов) соединяется с началом другой и выводом 11 каркаса. Обмотка III покрывается одним слоем лавсановой пленки, поверх которой укладывается обмотка II аналогично III. После этого укладывается еще несколько слоев пленки или лакоткани, незамкнутый виток изолированной медной фольги, соединенный с выводом 2, слой пленки, и мотается вторая половина первичной обмотки.

Такая намотка трансформатора позволяет уменьшить индуктивность рассеяния в четыре раза.

На все выводы первичной обмотки надевают фторопластовые трубки.

Обмотка

Число витков

Провод

L3.1

24

ПЭВ-2 0,457

L3.2

24

ПЭВ-2 0,457

L3.3

40

ПЭВ-2 0,8

L3.4

40

ПЭВ-2 0,8

Магнитопровод

Кольцо T106 (К26,9х14,5х11,1) из распыленного железа -26 (желто-белое)

ДГС рассчитан в программе «CalcGRI» [8].

Сначала мотаются обмотки L3.3 и L3.4 одновременно в 2 провода. Они займут 2 слоя. Поверх них аналогично мотаются обмотки L3.1 и L3.2 в один слой. При монтаже ДГС на плату необходимо соблюдать фазировку обмоток!

Все моточные изделия рекомендуется пропитать лаком PLASTIK-71.


Транзисторы VT1, VT2 установлены на алюминиевом ребристом радиаторе размерами 60х15х40 мм и площадью поверхности 124 см2. Диоды VD9 – VD12 установлены на аналогичном радиаторе размерами 83х15х40 мм и площадью 191 см2. С указанной площадью теплоотводов блок питания способен работать длительное время под постоянной нагрузкой не более 100 Вт! Если ИИП предполагается использовать не для усилителя, а для питания нагрузки с постоянной потребляемой мощностью до  200 Вт, площадь радиаторов необходимо увеличить или применить принудительное охлаждение!

Выглядит собранный ИИП так:



Сначала на плату устанавливают все элементы, кроме VD1, VT1, VT2, T4, R7, C8, FU1. Включают ИИП в сеть и проверяют наличие напряжения +5 В на контакте 11 разъема XP3. После этого соединяют 1 и 11 контакты разъема XP3 и подключают двухлучевой осциллограф параллельно резисторам R3 и R4 (землю осцила на нижние концы резисторов, сигнальные щупы – на верхние. С установленными транзисторами и поданным силовым питанием так делать нельзя!!!). Осциллограмма должна иметь такой вид:


Если вдруг импульсы оказались у вас синфазными, значит вы накосячили при распайке обмоток  трансформатора Т2. Поменяйте местами начало и конец нижней или верхней обмотки. Если этого не сделать, то при включении ИИП с ключами будет большой и красочный салют 🙂

Если у вас нет двухлучевого осциллографа, можно по очереди проверить форму и наличие импульсов однолучевым, но при этом остается полагаться только на собственную внимательность при распайке трансформатора Т4.

Если у вас до сих пор ничего не взорвалось, не нагрелось, импульсы есть и правильно сфазированы, можно впаять все недостающие элементы и произвести первое включение. На всякий случай рекомендую это сделать через лампочку Ильича ватт на 150 (если сможете купить :D). По-хорошему, чтобы ничего не сжечь, ее конечно надо включать в разрыв цепи между плюсом С5 и полумостом. Но так как у нас печатная плата, это сделать затруднительно. При включении в разрыв сетевого провода от нее толку мало, но все-таки как-то спокойнее)). Включаем ИИП на холостом ходу и замеряем выходные напряжения. Они должны быть приблизительно равны номинальным.

Подключаем между выходами «+25 В» и «-25 В» нагрузку 100 Вт. Для этих целей удобно использовать обычный чайник 220 В 2,2 кВт, предварительно наполнив его водой. Один чайник нагружает ИИП примерно на 90 – 100 Вт. Снова замеряем выходные напряжения. Если они значительно отличаются от номинальных, вгоняем их в допустимые пределы подборкой резисторов R4 и R6 в модуле А1.

Если ИИП работает неустойчиво – выходное напряжение колеблется с некоторой частотой, необходимо подобрать элементы компенсации обратной связи C6, R9, R10. Увеличение емкости С10 увеличивает инерционность ИИП и повышает стабильность, однако чрезмерное увеличение его емкости приведет к замедлению ОС и возрастанию пульсаций выходного напряжения. Теперь можно проверить ИИП на максимальной нагрузке. Если ИИП под нагрузкой запускается неустойчиво, либо переходит в «икающий» режим, можно попробовать увеличить емкость конденсатора С3, однако слишком увлекаться этим не рекомендую – это приведет к снижению быстродействия защиты по току и возрастанию ударных перегрузок элементов ИИП при КЗ. Также можно попробовать уменьшить номинал R8. При указанном на схеме значении защита срабатывает при амплитуде тока первичной обмотки Т4 около 5 А. К слову скажу, что максимально допустимый ток стока примененных транзисторов – 8 А.

Если и теперь ничего не взорвалось, все транзисторы и конденсаторы остались на своих местах,  блок питания удовлетворяет приведенным в начале статьи характеристикам, а чайник согрелся, подключаем к БП усилок и наслаждаемся музыкой, попивая свежеприготовленный чаек 🙂

PS: Я испытал свой ИИП совместно с усилителем на LM3886. Никакого фона в колонках я не заметил (что не скажешь о комповых колонках с «классическим» трансформатором). Звук очень понравился.

Удачной сборки!

  1. Схемы ШИМ-контроллеров К1156ЕУ2, К1156ЕУ3 https://www.sitsemi.ru/kat/1156eu23.pdf
  2. Широтно-импульсные контроллеры серий КР1156ЕУ2 и КР1156ЕУ3. – Радио, 2003, №6, с. 47 – 50.
  3. Разработка и применение высокоскоростных схем управления силовыми полевыми транзисторами https://valvolodin.narod.ru/articles/FETsCntr.pdf
  4. Расчет и применение GDT https://bsvi.ru/raschet-i-primenenie-gdt/
  5. DC-DC конвертер К1156ЕУ5 https://www.sitsemi.ru/kat/1156eu5c.pdf
  6. Программа «DrosselRing»  https://radiokot.ru/forum/download/file.php?id=106660
  7. Программа «ExcellentIT(5000)» https://radiokot.ru/forum/download/file.php?id=106659
  8. Программа «CalcGRI» https://radiokot.ru/forum/download/file.php?id=106664

Файлы:
Фотография
Плата в формате Sprint Layout 5.0

Все вопросы в Форум.


Как вам эта статья?

Заработало ли это устройство у вас?

www.radiokot.ru

Зарядное из АТ блока питания 200 Вт на TL494

При переделке некоторых старых блоков АТ в зарядные устройства, можно столкнуться с некоторыми проблемами, в которых новичку тяжело разобраться. Мы попытаемся сегодня уделить немного времени таким моментам и расскажем, как можно сделать зарядное из АТ блока питания 200 Вт на основе ШИМ TL494. Опытом переделки поделится с вами Ильсур Валитов с Ульяновска.

Зарядное из АТ блока питания 200 Вт на TL494

Немножко теории. ШИМ TL494 был, есть и будет популярен среди радиолюбителей, на его основе очень часто встречаются как старые АТ блоки, так и современные АТХ. Вся суть переделок подобных БП заключается в корректировке режима работы TL494 для поднятия выходного напряжения блока до 14,4 В.

Если смотреть типовую схему включения TL494, то выходное напряжение блока будет зависеть от делителя, состоящего с резисторов R8 и R9. Увеличивая сопротивление R8, можно увеличивать и выходное напряжение БП. Проще говоря, ШИМ будет стараться поддерживать опорное напряжение 2,5 В на этом делителе, к которому подключена 1-я ножка TL494.





Все было бы хорошо, но существуют АТ блоки, где такой делитель подключен только к шине + 5 В.

В таком блоке питания получается, что стабилизирована только шина +5 В. Если мы, с помощью резистора R7 (см. уже схему блока) увеличивая его сопротивление, добьемся выходного напряжения 14,4 В на шине +12 В, то при подключении АКБ зарядный ток будет составлять лишь 1-1,5 А. Этого явно мало, т.к. блок способен выдать больше. Для этого нам нужно стабилизировать шину +12 В, к которой будем подключать АКБ.

Выпаиваем R7 (нумерация деталей на схеме не совпадает с нумерацией на плате, но номиналы деталей соответствуют схеме).

Вместо него устанавливаем подстроечный резистор. Ножку резистора, которая шла на шину +5 В, подключаем к шине +12 В.

Подстроечный резистор настраиваем на 24 кОм, т.к. при таком его сопротивлении TL494 необходимо будет подать 14,4 В на выход БП, чтобы на делителе получилось 2,5 В.

Теперь с помощью подстроечного резистора можно немного откорректировать выходное напряжение.

Зарядное из АТ блока питания готово. Ну и, конечно, финальное фото процесса зарядки. При подключении сильно посаженной АКБ зарядные токи могут достигать 5 -7 А и выше, по мере заряда батареи ток будет падать.

Процесс зарядки можно будет считать оконченным, когда зарядный ток снизится до 0,5 А.

Вконтакте

Facebook

Twitter

Одноклассники

comments powered by HyperComments

diodnik.com

Полное описание схемы 200-ваттных блоков питания ПК

Приведем полное описание принципиальной схемы для одного из 200-ваттных импульсных блоков питания (PS6220C, производство Тайвань).

Переменное напряжение сети подается через сетевой выключатель PWR SW через сетевой предохранитель F101 4А, помехоподавляющие фильтры, образованные элементами С101, R101, L101, С104, С103, С102 и дроссели L102, L103 на:

  • выходной трехконтактный разъем, к которому может подстыковываться кабель питания дисплея;
  • двухконтактный разъем JP1, ответная часть которого находится на плате.

С разъема JP1 переменное напряжение сети поступает на:

  • мостовую схему выпрямления ВR1 через терморезистор THR1;
  • первичную обмотку пускового трансформатора Т1.

На выходе выпрямителя ВR1 включены сглаживающие емкости фильтра С1, С2. Терморезистор THR ограничивает начальный бросок зарядного тока этих конденсаторов. Переключатель 115 В/230 В SW обеспечивает возможность питания ИБП как от сети 220-240 В, так и от сети 110/127 В.

 Высокооомные резисторы R1, R2, шунтирующие конденсаторы С1, С2 являются симметрирующими (выравнивают напряжения на С1 и С2), а также обеспечивают разрядку этих конденсаторов после выключения ИБП из сети. Результатом работы входных цепей является появление на шине выпрямленного напряжения сети постоянного напряжения Uep, равного +310 В, с некоторыми пульсациями. В данном ИБП используется схема запуска с принудительным (внешним) возбуждением, которая реализована на специальном пусковом трансформаторе Т1, на вторичной обмотке которого после включения ИБП в сеть появляется переменное напряжение с частотой питающей сети. Это напряжение выпрямляется диодами D25, D26, которые образуют со вторичной обмоткой Т1 двухполупериодную схему выпрямления со средней точкой. С30 - сглаживающая емкость фильтра, на которой образуется постоянное напряжение, используемое для питания управляющей микросхемы U4.

 В качестве управляющей микросхемы в данном ИБП традиционно используется ИМС TL494.

Питающее напряжение с конденсатора С30 подается на вывод 12 U4. В результате на выводе 14 U4 появляется выходное напряжение внутреннего опорного источника Uref=-5 В, запускается внутренний генератор пилообразного напряжения микросхемы, а на выводах 8 и 11 появляются управляющие напряжения, которые представляют собой последовательности прямоугольных импульсов с отрицательными передними фронтами, сдвинутые друг относительно друга на половину периода. Элементы С29, R50, подключенные к выводам 5 и 6 микросхемы U4 определяют частоту пилообразного напряжения, вырабатываемого внутренним генератором микросхемы.

Согласующий каскад в данном ИБП выполнен по бестранзисторной схеме с раздельным управлением. Напряжение питания с конденсатора С30 подается в средние точки первичных обмоток управляющих трансформаторов Т2, Т3. Выходные транзисторы ИМС U4 выполняют функции транзисторов согласующего каскада и включены по схеме с ОЭ. Эмиттеры обоих транзисторов (выводы 9 и 10 микросхемы) подключены к "корпусу". Коллекторными нагрузками этих транзисторов являются первичные полуобмотки управляющих трансформаторов Т2, Т3, подключенные к выводам 8, 11 микросхемы U4 (открытые коллекторы выходных транзисторов). Другие половины первичных обмоток Т2, Т3 с подключенными к ним диодами D22, D23 образуют цепи размагничивания сердечников этих трансформаторов.

Трансформаторы T2, Т3 управляют мощными транзисторами полумостового инвертора.

Переключения выходных транзисторов микросхемы вызывают появление импульсных управляющих ЭДС на вторичных обмотках управляющих трансформаторов Т2, Т3. Под действием этих ЭДС силовые транзисторы Q1, Q2 попеременно открываются с регулируемыми паузами ("мертвыми зонами"). Поэтому через первичную обмотку силового импульсного трансформатора Т5 протекает переменный ток в виде пилообразных токовых импульсов. Это объясняется тем, что первичная обмотка Т5 включена в диагональ электрического моста, одно плечо которого образовано транзисторами Q1, Q2, а другое - конденсаторами С1, С2. Поэтому при открывании какого-либо из транзисторов Q1, Q2 первичная обмотка Т5 оказывается подключена к одному из конденсаторов С1 или С2, что и обуславливает протекание через нее тока в течение всего времени, пока открыт транзистор.

Демпферные диоды D1, D2 обеспечивают возврат энергии, запасенной в индуктивности рассеяния первичной обмотки Т5 за время закрытого состояния транзисторов Q1, Q2 обратно в источник (рекуперация).

Цепочка С4, R7, шунтирующая первичную обмотку Т5, способствует подавлению высокочастотных паразитных колебательных процессов, которые возникают в контуре, образованном индуктивностью первичной обмотки Т5 и ее межвитковой емкостью, при закрываниях транзисторов Q1, Q2, когда ток через первичную обмотку резко прекращается.

Конденсатор С3, включенный последовательно с первичной обмоткой Т5, ликвидирует постоянную составляющую тока через первичную обмотку Т5, исключая тем самым нежелательное подмагничивание его сердечника.

Резисторы R3, R4 и R5, R6 образуют базовые делители для мощных транзисторов Q1, Q2 соответственно и обеспечивают оптимальный режим их переключения с точки зрения динамических потерь мощности на этих транзисторах.

Протекание переменного тока через первичную обмотку Т5 обуславливает наличие знакопеременных прямоугольных импульсных ЭДС на вторичных обмотках этого трансформатора.

Силовой трансформатор Т5 имеет три вторичные обмотки, каждая из которых имеет вывод от средней точки.

Обмотка IV обеспечивает получение выходного напряжения +5 В. Диодная сборка SD2 (полумост) образует с обмоткой IV двухполупериодную схему выпрямления со средней точкой (средняя точка обмотки IV заземлена).

Элементы L2, С10, С11, С12 образуют сглаживающий фильтр в канале +5 В. Для подавления паразитных высокочастотных колебательных процессов, возникающих при коммутациях диодов сборки SD2, эти диоды зашунтированы успокаивающими RC-цепочками С8, R10 и С9, R11.

Диоды сборки SD2 представляют собой диоды с барьером Шоттки, чем достигается необходимое быстродействие и повышается КПД выпрямителя.

Обмотка III совместно с обмоткой IV обеспечивает получение выходного напряжения +12 В вместе с диодной сборкой (полумостом) SD1. Эта сборка образует с обмоткой III двухполупериодную схему выпрямления со средней точкой. Однако средняя точка обмотки III не заземлена, а подключена к шине выходного напряжения +5 В. Это даст возможность использовать диоды Шоттки в канале выработки +12 В, т.к. обратное напряжение, прикладываемое к диодам выпрямителя при таком включении, уменьшается до допустимого для диодов Шоттки уровня.

Элементы L1, С6, С7 образуют сглаживающий фильтр в канале +12 В.

Резисторы R9, R12 предназначены для ускорения разрядки выходных конденсаторов шин +5 В и +12 В после выключения ИБП из сети.

RC-цепочка С5, R8 предназначена для подавления колебательных процессов, возникающих в паразитном контуре, образованном индуктивностью обмотки III и ее межвитковой емкостью.

Обмотка II с пятью отводами обеспечивает получение отрицательных выходных напряжений -5 В и -12 В.

Два дискретных диода D3, D4 образуют полумост двухполупериодного выпрямления в канале выработки -12 В, а диоды D5, D6 - в канале -5 В.

Элементы L3, С14 и L2, С12 образуют сглаживающие фильтры для этих каналов.

Обмотка II, также как и обмотка III, зашунтирована успокоительной RC-цепочкой R13, С13.

Средняя точка обмотки II заземлена.

Стабилизация выходных напряжений осуществляются разными способами в разных каналах.

Отрицательные выходные напряжения -5 В и -12 В стабилизируются при помощи линейных интегральных трехвыводных стабилизаторов U4 (типа 7905) и U2 (типа 7912).

Для этого на входы этих стабилизаторов подаются выходные напряжения выпрямителей с конденсаторов С14, С15. На выходных конденсаторах С16, С17 получаются стабилизированные выходные напряжения -12 В и -5 В.

Диоды D7, D9 обеспечивают разрядку выходных конденсаторов С16, С17 через резисторы R14, R15 после выключения ИБП из сети. Иначе эти конденсаторы разряжались бы через схему стабилизаторов, что нежелательно.

Через резисторы R14, R15 разряжаются и конденсаторы С14, С15.

Диоды D5, D10 выполняют защитную функцию в случае пробоя выпрямительных диодов.

Если хотя бы один из этих диодов (D3, D4, D5 или D6) окажется "пробитым", то в отсутствие диодов D5, D10 ко входу интегрального стабилизатора U1 (или U2) прикладывалось бы положительное импульсное напряжение, а через электролитические конденсаторы С14 или С15 протекал бы переменный ток, что привело бы к выходу их из строя.

Наличие диодов D5, D10 в этом случае устраняет возможность возникновения такой ситуации, т.к. ток замыкается через них.

Например, в случае, если "пробит" диод D3, положительная часть периода, когда D3 должен быть закрыт, ток замкнется по цепи: к-а D3 - L3 D7-D5- "корпус".

Стабилизация выходного напряжения +5 В осуществляется методом ШИМ. Для этого к шине выходного напряжения +5 В подключен измерительный резистивный делитель R51, R52. Сигнал, пропорциональный уровню выходного напряжения в канале +5 В, снимается с резистора R51 и подается на инвертирующий вход усилителя ошибки DA3 (вывод 1 управляющей микросхемы). На прямой вход этого усилителя (вывод 2) подается опорный уровень напряжения, снимаемый с резистора R48, входящего в делитель VR1, R49, R48, который подключен к выходу внутреннего опорного источника микросхемы U4 Uref=+5 В. При изменениях уровня напряжения на шине +5 В под воздействием различных дестабилизирующих факторов происходит изменение величины рассогласования (ошибки) между опорным и контролируемым уровнями напряжения на входах усилителя ошибки DA3. В результате ширина (длительность) управляющих импульсов на выводах 8 и 11 микросхемы U4 изменяется таким образом, чтобы вернуть отклонившееся выходное напряжение +5 В к номинальному значению (при уменьшении напряжения на шине +5 В ширина управляющих импульсов увеличивается, а при увеличении этого напряжения - уменьшается).

Устойчивая (без возникновения паразитной генерации) работа всей петли регулирования обеспечивается за счет цепочки частотно-зависимой отрицательной обратной связи, охватывающей усилитель ошибки DA3. Эта цепочка включается между выводами 3 и 2 управляющей микросхемы U4 (R47, С27).

 Выходное напряжение +12 В в данном ИБП не стабилизируется.

Регулировка уровня выходных напряжений в данном ИБП производится только для каналов +5 В и +12 В. Эта регулировка осуществляется за счет изменения уровня опорного напряжения на прямом входе усилителя ошибки DA3 при помощи подстроечного резистора VR1.

При изменении положения движка VR1 в процессе настройки ИБП будет изменяться в некоторых пределах уровень напряжения на шине +5 В, а значит и на шине +12 В, т.к. напряжение с шины +5 В подается в среднюю точку обмотки III.

Комбинированная зашита данного ИБП включает в себя:

  • ограничивающую схему контроля ширины управляющих импульсов;
  • полную схему защиты от КЗ в нагрузках;
  • неполную схему контроля выходного перенапряжения (только на шине +5 В).

Рассмотрим каждую из этих схем.

Ограничивающая схема контроля использует в качестве датчика трансформатор тока Т4, первичная обмотка которого включена последовательно с первичной обмоткой силового импульсного трансформатора Т5.

Резистор R42 является нагрузкой вторичной обмотки Т4, а диоды D20, D21 образуют двухполупериодную схему выпрямления знакопеременного импульсного напряжения, снимаемого с нагрузки R42.

Резисторы R59, R51 образуют делитель. Часть напряжения сглаживается конденсатором С25. Уровень напряжения на этом конденсаторе пропорционально зависит от ширины управляющих импульсов на базах силовых транзисторов Q1, Q2. Этот уровень через резистор R44 подается на инвертирующий вход усилителя ошибки DA4 (вывод 15 микросхемы U4). Прямой вход этого усилителя (вывод 16) заземлен. Диоды D20, D21 включены так, что конденсатор С25 при протекании тока через эти диоды заряжается до отрицательного (относительно общего провода) напряжения.

 В нормальном режиме работы, когда ширина управляющих импульсов не выходит за допустимые пределы, потенциал вывода 15 положителен, благодаря связи этого вывода через резистор R45 с шиной Uref. При чрезмерном увеличении ширины управляющих импульсов по какой-либо причине, отрицательное напряжение на конденсаторе С25 возрастает, и потенциал вывода 15 становится отрицательным. Это приводит к появлению выходного напряжения усилителя ошибки DA4, которое до этого было равно 0 В. Дальнейший рост ширины управляющих импульсов приводит к тому, что управление переключениями ШИМ-компаратора DA2 передается к усилителю DA4, и последующего за этим увеличения ширины управляющих импульсов уже не происходит (режим ограничения), т.к. ширина этих импульсов перестает зависеть от уровня сигнала обратной связи на прямом входе усилителя ошибки DA3.

Схема защиты от КЗ в нагрузках условно может быть разделена на защиту каналов выработки положительных напряжений и защиту каналов выработки отрицательных напряжений, которые схемотехнически реализованы примерно одинаково.

Датчиком схемы защиты от КЗ в нагрузках каналов выработки положительных напряжений (+5 В и +12 В) является диодно-резистивный делитель D11, R17, подключенный между выходными шинами этих каналов. Уровень напряжения на аноде диода D11 является контролируемым сигналом. В нормальном режиме работы, когда напряжения на выходных шинах каналов +5 В и +12 В имеют номинальные величины, потенциал анода диода D11 составляет около +5,8 В, т.к. через делитель-датчик протекает ток с шины +12 В на шину +5 В по цепи: шина +12 В - R17-D11 - шина +5 В.

Контролируемый сигнал с анода D11 подается на резистивный делитель R18, R19. Часть этого напряжения снимается с резистора R19 и подается на прямой вход компаратора 1 микросхемы U3 типа LM339N. На инвертирующий вход этого компаратора подается опорный уровень напряжения с резистора R27 делителя R26, R27, подключенного к выходу опорного источника Uref=+5 В управляющей микросхемы U4. Опорный уровень выбран таким, чтобы при нормальном режиме работы потенциал прямого входа компаратора 1 превышал бы потенциал инверсного входа. Тогда выходной транзистор компаратора 1 закрыт, и схема ИБП нормально функционирует в режиме ШИМ.

 В случае КЗ в нагрузке канала +12 В, например, потенциал анода диода D11 становится равным O В, поэтому потенциал инвертирующего входа компаратора 1 станет выше, чем потенциал прямого входа, и выходной транзистор компаратора откроется. Это вызовет закрывание транзистора Q4, который нормально открыт током базы, протекающим по цепи: шина Upom - R39 - R36 б-э Q4 - "корпус".

Открывание выходного транзистора компаратора 1 подключает резистор R39 к "корпусу", и поэтому транзистор Q4 пассивно закрывается нулевым смещением. Закрывание транзистора Q4 влечет за собой зарядку конденсатора С22, который выполняет функцию звена задержки срабатывания защиты. Задержка необходима из тех соображений, что в процессе выхода ИБП на режим, выходные напряжения на шинах +5 В и +12 В появляются не сразу, а по мере зарядки выходных конденсаторов большой емкости. Опорное же напряжение от источника Uref, напротив, появляется практически сразу же после включения ИБП в сеть. Поэтому в пусковом режиме компаратор 1 переключается, его выходной транзистор открывается, и если бы задерживающий конденсатор С22 отсутствовал, то это привело бы к срабатыванию защиты сразу при включении ИБП в сеть. Однако в схему включен С22, и срабатывание защиты происходит лишь после того как напряжение на нем достигнет уровня, определяемого номиналами резисторов R37, R58 делителя, подключенного к шине Upom и являющегося базовым для транзистора Q5. Когда это произойдет, транзистор Q5 открывается, и резистор R30 оказывается подключен через малое внутреннее сопротивление этого транзистора к "корпусу". Поэтому появляется путь для протекания тока базы транзистора Q6 по цепи: Uref - э-б Q6 - R30 - к-э Q5 "корпус".

Транзистор Q6 открывается этим током до насыщения, в результате чего напряжение Uref=5 В, которым запитан по эмиттеру транзистор Q6, оказывается приложенным через его малое внутреннее сопротивление к выводу 4 управляющей микросхемы U4. Это, как было показано ранее, ведет к останову работы цифрового тракта микросхемы, пропаданию выходных управляющих импульсов и прекращению переключении силовых транзисторов Q1, Q2, т.е. к защитному отключению. КЗ в нагрузке канала +5 В приведет к тому, что потенциал анода диода D11 будет составлять всего около +0,8 В. Поэтому выходной транзистор компаратора (1) окажется открыт, и произойдет защитное отключение.

Аналогичным образом построена защита от КЗ в нагрузках каналов выработки отрицательных напряжений (-5 В и -12 В) на компараторе 2 микросхемы U3. Элементы D12, R20 образуют диоднорезистивный делитель-датчик, подключаемый между выходными шинами каналов выработки отрицательных напряжений. Контролируемым сигналом является потенциал катода диода D12. При КЗ в нагрузке канала -5 В или -12 В, потенциал катода D12 повышается (от -5,8 до 0 В при КЗ в нагрузке канала -12 В и до -0,8 В при КЗ в нагрузке канала -5 В). В любом из этих случаев открывается нормально закрытый выходной транзистор компаратора 2, что и обуславливает срабатывание защиты по приведенному выше механизму. При этом опорный уровень с резистора R27 подается на прямой вход компаратора 2, а потенциал инвертирующего входа определяется номиналами резисторов R22, R21. Эти резисторы образуют двуполярно запитанный делитель (резистор R22 подключен к шине Uref=+5 В, а резистор R21 - к катоду диода D12, потенциал которого в нормальном режиме работы ИБП, как уже отмечалось, составляет -5,8 В). Поэтому потенциал инвертирующего входа компаратора 2 в нормальном режиме работы поддерживается меньшим, чем потенциал прямого входа, и выходной транзистор компаратора будет закрыт.

Защита от выходного перенапряжения на шине +5 В реализована на элементах ZD1, D19, R38, С23. Стабилитрон ZD1 (с пробивным напряжением 5,1 В) подключается к шине выходного напряжения +5 В. Поэтому, пока напряжение на этой шине не превышает +5,1 В, стабилитрон закрыт, а также закрыт транзистор Q5. В случае увеличения напряжения на шине +5 В выше +5,1 В стабилитрон "пробивается", и в базу транзистора Q5 течет отпирающий ток, что приводит к открыванию транзистора Q6 и появлению напряжения Uref=+5 В на выводе 4 управляющей микросхемы U4, т.е. к защитному отключению. Резистор R38 является балластным для стабилитрона ZD1. Конденсатор С23 предотвращает срабатывание защиты при случайных кратковременных выбросах напряжения на шине +5 В (например, в результате установления напряжения после скачкообразного уменьшения тока нагрузки). Диод D19 является развязывающим.

Схема образования сигнала PG в данном ИБП является двухфункциональной и собрана на компараторах (3) и (4) микросхемы U3 и транзисторе Q3.

Схема построена на принципе контроля наличия переменного низкочастотного напряжения на вторичной обмотке пускового трансформатора Т1, которое действует на этой обмотке лишь при наличии питающего напряжения на первичной обмотке Т1, т.е. пока ИБП включен в питающую сеть.

Практически сразу после включения ИБП в питающую сеть появляется вспомогательное напряжение Upom на конденсаторе С30, которым запитывается управляющая микросхема U4 и вспомогательная микросхема U3. Кроме того, переменное напряжение со вторичной обмотки пускового трансформатора Т1 через диод D13 и токоограничивающий резистор R23 заряжает конденсатор С19. Напряжением с С19 запитывается резистивный делитель R24, R25. С резистора R25 часть этого напряжения подается на прямой вход компаратора 3, что приводит к закрыванию его выходного транзистора. Появляющееся сразу вслед за этим выходное напряжение внутреннего опорного источника микросхемы U4 Uref=+5 В запитывает делитель R26, R27. Поэтому на инвертирующий вход компаратора 3 подается опорный уровень с резистора R27. Однако этот уровень выбран меньшим, чем уровень на прямом входе, и поэтому выходной транзистор компаратора 3 остается в закрытом состоянии. Поэтому начинается процесс зарядки задерживающей емкости С20 по цепи: Upom - R39 - R30 - С20 - "корпус".

Растущее по мере зарядки конденсатора С20 напряжение подается на инверсный вход 4 микросхемы U3. На прямой вход этого компаратора подается напряжение с резистора R32 делителя R31, R32, подключенного к шине Upom. Пока напряжение на заряжающемся конденсаторе С20 не превышает напряжения на резисторе R32, выходной транзистор компаратора 4 закрыт. Поэтому в базу транзистора Q3 протекает открывающий ток по цепи: Upom - R33 - R34 - б-э Q3 - "корпус".

Транзистор Q3 открыт до насыщения, а сигнал PG, снимаемый с его коллектора, имеет пассивный низкий уровень и запрещает запуск процессора. За это время, в течение которого уровень напряжения на конденсаторе С20 достигает уровня на резисторе R32, ИБП успевает надежно выйти в номинапьныи режим работы, т.е. все его выходные напряжения появляются в полном объеме.

Как только напряжение на С20 превысит напряжение, снимаемое с R32, компаратор 4 переключится, и его выходной транзистор откроется. Это повлечет за собой закрывание транзистора Q3, и сигнал PG, снимаемый с его коллекторной нагрузки R35, становится активным (Н-уровня) и разрешает запуск процессора.

При выключении ИБП из сети на вторичной обмотке пускового трансформатора Т1 переменное напряжение исчезает. Поэтому напряжение на конденсаторе С19 быстро уменьшается из-за малой емкости последнего (1мкф).

Как только падение напряжения на резисторе R25 станет меньше, чем на резисторе R27, компаратор 3 переключится, и его выходной транзистор откроется. Это повлечет за собой защитное отключение выходных напряжений управляющей микросхемы U4, т.к. откроется транзистор Q4. Кроме того, через открытый выходной транзистор компаратора 3 начнется процесс ускоренной разрядки конденсатора С20 по цепи: (+)С20 - R61 - D14 - к-э выходного транзистора компаратора 3 - "корпус". Как только уровень напряжения на С20 станет меньше, чем уровень напряжения на R32, компаратор 4 переключится, и его выходной транзистор закроется. Это повлечет за собой открывание транзистора Q3 и переход сигнала PG в неактивный низкий уровень до того, как начнут недопустимо уменьшаться напряжения на выходных шинах ИБП. Это приведет к инициализации сигнала системного сброса компьютера и к исходному состоянию всей цифровой части компьютера.

Оба компаратора 3 и 4 схемы выработки сигнала PG охвачены положительными обратными связями с помощью резисторов R28 и R60 соответственно, что ускоряет их переключение.

Плавный выход на режим в данном ИБП традиционно обеспечивается при помощи формирующей цепочки С24, R41, подключенной к выводу 4 управляющей микросхемы U4. Остаточное напряжение на выводе 4, определяющее максимально возможную длительность выходных импульсов, задается делителем R49, R41.

Питание двигателя вентилятора осуществляется напряжением с конденсатора С14 в канале выработки напряжения -12 В через дополнительный развязывающий Г-образный фильтр R16, С15.

Авторы: Головков А. В., Любицкий В.Б.

shema.info

Обзор блока питания Zhuolan 200 Вт, 24 В / Kvazis House / iXBT Live

 

 

Хорошего дня и настроения

В сегодняшнем обзоре я расскажу про довольно мощный, 200 ваттный импульсный блок питания Zhuolan, с выходным напряжением в 24 вольта. Блок позиционируется для питания LED лент, но сферу его использования — каждый определяет себе сам. Подробности, расчлененка, тестирование мощности, прошу читать далее в моем обзоре. 

Куплен блок питания в магазине Gearbest — в магазин

Цена на момент покупки — 28.10.2016 :

Доставка — Новой Поштой, конечно же на отделение, курьеры теперь ничего не приносят. 

Поставляется блок питания в простой картонной коробке. точно подогнанной по размерам с блоком питания.

Блок питания выполнен в металлическом корпусе, верхняя и одна из боковых граней которого перфорирована 

Контактная панель блока питания имеет 9 винтовых контактов. Первые три — это питание — АС 110/220 В + заземление, далее идет 3 пары выходных контактов, DC 24 В. С правой стороны возле панели находится подстроечный резистор.

Согласно маркировке, выходная мощность блока питания составляет 24В * 8,3 А = 200 Ватт

 Боковая грань имеет специальное окошко, снабженное предупреждающей надписью 

Через которое можно проводить переключения входного напряжения 110 — 220 Вольт. По умолчанию стоит 220 Вольт.

Крышка блока питания крепится при помощи двух винтов и пары защелок, снимается быстро и несложно

Рассмотрим некоторые элементы подробнее. 

Электролитические конденсаторы входного каскада — 250 В, 470 мФ

Электролиты на выходе — 35 В, 2200 мФ

Корпус в качестве радиатора используют три элемента — один на боковой грани 

Это как можно заметить диод, вернее сборка из двух диодов в одном корпусе D92-02S

Для лучшего охлаждения, между диодом и корпусом еще установлен дополнительный алюминиевый радиатор

И два элемента на задней стороне

Это пара биполярных транзисторов C4706

В блоке питания используется один из самых распространенных ШИМ контролеров TL494CN (отечественные аналоги —  М1114ЕУ4 (КР1114ЕУ4).)

В блоке питания применен диодный мост GBU808

Для интересующихся — еще несколько фотографий внутренностей под спойлером

Не очень хорошее впечатление оставил подернутый ржавчиной винт, которым плата БП крепится к алюминиевому основанию

Поэтому в качестве небольшого улучшения винты были заменены на аналоги, от комплекта идущего с корпусами системных блоков. Так как эта «переделка» несущественная, и я ее зачем-то отснял, то спрячу фото под спойлер. 

 

 

Теперь перейдем к испытаниям. В качестве первой нагрузки, а так же вольтметра, будет использоваться 60 Ваттная электронная нагрузка, проверенная временем и многочисленными испытаниями. 

Замер выходного напряжения, чтобы импульсник не работал в холостую, установлена небольшая нагрузка — на 0.2 А. Вольтметр на электронной нагрузке работает корректно, показания соответствую контрольным замерам на моих мультиметрах.

Теперь максимальная, для данной нагрузки мощность — 60 Ватт, ток 2.5 А на 24 В

Теперь добавляю нагрузки в виде сборки из шести последовательно соединенных керамических резисторов — 2 Ом, 10 Ватт. Что даст дополнительных 2 А, 48 Ватт

В данном тесте, нагрузка вместе с комплектом резисторов создает ток в 4.44 А, мощность в 106,5 Ватт

Хорошо, но это только половина мощности. Поэтому беру еще одну сборку резисторов. Это 4 резистора по 6 Ом и мощностью по 50 Ватт каждый. Так как мощности не хватает чтобы подключить 1 резистор, я делаю сборку — параллельно соединяя две последовательные пары резисторов. Что дает мне те же 6 Ом, но при мощности в 200 Ватт. 

На электронной нагрузке пока прикручиваю ток до 0.5А. Итого в сумме — 0.5 А на нагрузке, 1.94 А на керамических резисторах и 3.75 на металлических — 6.2 А, почти 150 Ватт

Теперь пришло время добавить на нагрузке еще 2А, до 2,5 А и получить максимальную мощность

Пришлось повозится, но мне все же удалось для наглядности разместить второй мультиметр, для замера всех показаний. Итого — напряжение 24 Вольта, ток на электронной нагрузке 2.49 А, на керамике определен как 2.09 А, и на металлических — 3,76. А — итого 8,34 А, как и заявлено в характеристиках, 200 Ватт

Подержав несколько минут на такой нагрузке, особенного нагрева блока питания замечено не было, что не скажешь о резисторных сборках. Экспериментально доказано, что блок питания справляется с заявленной выходной мощностью в 200 Ватт. 

На этом все, на дополнительные вопросы постараюсь ответить в комментариях. 

Спасибо за внимание

Добавлено по мотивам комментариев.

КПД — 200/234=85,4 %

Нагрузочный тест на 200 Ватт. 

Видео ускорено в 10 раз, за это время сборка из 6 Омных резисторов разогрелась до 110+ градусов и начала ощутимо пованивать. Дополнительный тест проведу как достану мощные автомобильные лампочки 

www.ixbt.com

Обзор блока питания Zhuolan 200 Вт, 24 В


Хорошего дня и настроения

В сегодняшнем обзоре я расскажу про довольно мощный, 200 ваттный импульсный блок питания Zhuolan, с выходным напряжением в 24 вольта. Блок позиционируется для питания LED лент, но сферу его использования — каждый определяет себе сам. Подробности, расчлененка, тестирование мощности, прошу читать далее в моем обзоре.

Цена на момент покупки — 28.10.2016:

Доставка — Новой Поштой, конечно же на отделение, курьеры теперь ничего не приносят.

Поставляется блок питания в простой картонной коробке. точно подогнанной по размерам с блоком питания.

Блок питания выполнен в металлическом корпусе, верхняя и одна из боковых граней которого перфорирована

Контактная панель блока питания имеет 9 винтовых контактов. Первые три — это питание — АС 110/220 В + заземление, далее идет 3 пары выходных контактов, DC 24 В. С правой стороны возле панели находится подстроечный резистор.

Согласно маркировке, выходная мощность блока питания составляет 24В * 8,3 А = 200 Ватт

Боковая грань имеет специальное окошко, снабженное предупреждающей надписью

Через которое можно проводить переключения входного напряжения 110 — 220 Вольт. По умолчанию стоит 220 Вольт.

Крышка блока питания крепится при помощи двух винтов и пары защелок, снимается быстро и несложно

Рассмотрим некоторые элементы подробнее.

Электролитические конденсаторы входного каскада — 250 В, 470 мФ

Электролиты на выходе — 35 В, 2200 мФ

mysku.me

Простой импульсный блок питания 200 Вт — Меандр — занимательная электроника

Блок питания  содержит малое количество компонентов . В качестве импульсного трансформатора используется типовой понижающий трансформатор из компьютерного блока питания.
На входе стоит NTC термистор (Negative Temperature Coefficient) – полупроводниковый резистор с положительным температурным коэффициентом, который резко увеличивает свое сопротивление, когда превышена некоторая характеристическая температура TRef. Защищает силовые ключи в момент включения на время зарядки конденсаторов.
Диодный мост на входе для выпрямления сетевого напряжения на ток 10А.
Пара конденсаторов на входе берется из расчета 1 мкф на 1 Вт. В нашем случае конденсаторы «вытянут» нагрузку в 220Вт.Драйвер IR2151 – для управления затворами полевых транзисторов, работающих под напряжением до 600В. Возможная замена на IR2152, IR2153. Если в названии есть индекс «D», например IR2153D, то диод FR107 в обвязке драйвера не нужен. Драйвер поочередно открывает затворы полевых транзисторов с частотой, задаваемой элементами на ножках Rt и Ct.

Полевые транзисторы используются предпочтительно фирмы IR (International Rectifier). Выбирают на напряжение не менее 400В и с минимальным сопротивлением в открытом состоянии. Чем меньше сопротивление, тем меньше нагрев и выше КПД. Можно рекомендовать IRF740, IRF840 и пр.  Внимание! Фланцы полевых транзисторов не закорачивать; при монтаже на радиатор использовать изоляционные прокладки и шайбы-втулки.

Трансформатор типовой понижающий из блока питания компьютера. Как правило, цоколевка соответствует приведенной на схеме. В этой схеме работают и самодельные трансформаторы, намотанные на ферритовых торах. Расчет самодельных трансформаторов ведется на частоту преобразования 100 кГц и половину выпрямленного напряжения (310/2 = 155В). Вторичные обмотки можно расчитать на другое напряжение .

Диоды на выходе с временем восстановления не более 100 нс. Этим требованиям отвечают диоды из семейства HER (High Efficiency Rectifier – высоко-эффективные выпрямительные). Не путать с диодами Шоттки.
Емкость на выходе – буферная емкость. Не следует злоупотреблять и устанавливать емкость более 10000 мкф.
Как и любое устройство, этот блок питания требует внимательной и аккуратной сборки, правильной установки полярных элементов и осторожности при работе с сетевым напряжением.
Правильно собранный блок питания не нуждается в настройке и налаживании. Не следует включать блок питания без нагрузки.

Возможно, вам это будет интересно:

meandr.org

alexxlab

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о