Источник двухполярного питания из однополярного
В этой статье расскажем о делители однополярного напряжения в двухполярное и о его характеристике. Так же поговорим о его настройке и работе.
С развитием и распространением микроэлектронной техники всё острее возникает необходимость иметь в своей домашней лаборатории качественный источник двухполярного выходного напряжения. Но как только радиолюбители с этим сталкиваются, начиная искать различные варианты построения двухполярных блоков питания, то некоторые из них разочаровываются.
Как правило, источники двухполярного питания имеют фиксированные выходные напряжения. Попытка «малой кровью» сделать из фиксированных двухполярников источники питания с плавной регулировкой выходного напряжения чаще приводит к неравенству по амплитуде выходных напряжений разной полярности. Для реализации этой возможности приходится усложнять схему. Другие, к источникам положительного напряжения делают «примочки», преобразовывающие положительное напряжение в отрицательное. Варианты преобразователей предлагались в двух предыдущих статьях — на коммутируемом конденсаторе и на зарядном дросселе.
Но эти преобразователи не универсальны, они так же не способны поддерживать равенство положительного и отрицательного напряжения, поэтому не позволяют их использовать в качестве двухполярных источников питания с плавной регулировкой.
Таким образом, перед радиолюбителями стоит выбор: либо простая схема «фиксированного» двухполярного напряжения, либо качественная, но сложная схема блока двухполярного питания.
Я предлагаю Вам другой, и по моему мнению самый качественный вариант решения проблемы – специальную приставку к имеющемуся у Вас блоку однополярного питания, которая «делит» однополярное постоянное напряжение на два – положительное и отрицательное. Единственным ограничением использования устройства является невозможность использования с источником питания, у которого плюс, или минус питания находится на единой «массе» с нагрузкой. Например — от аккумуляторной батарей автомобиля. Связано это с тем, что устройство «создает» собственную «массу». Но необходимость работы в таком режиме настолько ничтожна, что можно не обращать внимания на этот недостаток.
Характеристики делителя однополярного напряжения в двухполярное:
Представленный делитель напряжения может подключаться к любому блоку однополярного напряжения в диапазоне от 7 до 30 вольт. При этом выходное двухполярное напряжение будет от 3 до 14,5 вольта.
В ходе работы, делитель не ухудшает параметров и характеристик Вашего однополярного блока питания. Что очень важно.
Делитель обеспечивает двухполярным питанием несбалансированную нагрузку током до 10 ампер каждого напряжения (и положительного, и отрицательного). Другими словами, если в положительной цепи будет нагрузка с током потребления 10 ампер, а в отрицательной 0,1 ампер, то положительное и отрицательное напряжения будут отличаться не более 0,01 вольта.
Регулировка двухполярного выходного напряжения осуществляется на самом блоке однополярного питания. Поэтому, если на Вашем блоке питания этой регулировки нет, то и выходное напряжение регулироваться не будет.
Представленный делитель однополярного напряжения испытывался с ранее разработанным мной универсальным блоком стабилизированного питания. Он показал превосходные свойства. Так как мой блок питания выдавал напряжение до 26 вольт, то выходные напряжения составили от 3 до +- 12,3 вольта. После подключения дополнительных витков вторичной обмотки силового трансформатора в схеме универсального стабилизированного блока питания до выходного стабилизированного напряжения в 32 вольта, выходные напряжения делителя составили от 3 до +- 15,2 вольта. Система автоматики от перегрузок работает также надежно.
;Устройство обладает адаптивной схемой контроля и регулировки равенства выходных напряжений, не зависимо от возможного изменения их амплитуды и нагрузки.
Принципиальная схема представлена на рисунке.
Работа делителя однополярного напряжения
Операционный усилитель DA1 измеряет разницу напряжений в средней точке делителя напряжения R1 — R2,R3 с напряжением на «корпусе» и реагирует на их разницу увеличивая, или уменьшая выходное напряжение.
При подаче питания на устройство, происходит заряд конденсаторов С1 и С2 по пути «+» источника питания, конденсатор С1, конденсатор С2, «-» источника питания. Таким образом, каждый конденсатор зарядится половинным входным напряжением. Эти напряжения и будут на выходе устройства. Но это будет наблюдаться при сбалансированной нагрузке.
Рассмотрим случай, когда к устройству подключена несбалансированная нагрузка – например, сопротивление нагрузки в цепи положительного выходного напряжения намного меньше сопротивления нагрузки подключенной к цепи отрицательного выходного напряжения. Так как параллельно конденсатору С1 подключена цепь нагрузки – диод VD1 и малое сопротивление нагрузки, то заряд конденсатора С2 будет проходить не только через С1, но и по параллельной ему цепи — диод VD1, малое сопротивление нагрузки. Это приведёт к тому, что конденсатор С2 будет заряжаться большим напряжением, чем конденсатор С1, что в свою очередь приведёт к тому, что положительное выходное напряжение будет меньше отрицательного. На корпусе устройства напряжение возрастёт по потенциалу относительно средней точки резисторов R1 — R2,R3, где потенциал равен половине входного напряжения. Это приведёт к появлению на выходе операционного усилителя отрицательного напряжения относительно корпуса устройства. И чем больше будет разница потенциалов на входе операционного усилителя, тем больше будет отрицательное напряжение. В результате отрицательного напряжения на выходе ОУ, транзисторы VT3 и VT4 откроются и подобно цепи «диод VD1, малое сопротивление нагрузки» в положительной цепи, создаст шунтирующее действие на конденсатор С2 в отрицательной цепи. Это в свою очередь приведёт к уравновешиванию токов в положительной и отрицательной цепях и выровняет выходные напряжения. В случае разбалансировки нагрузки устройства в сторону отрицательного напряжения открываются транзисторы VT1 и VT2.
Таким образом, за счёт схемы автоматического контроля за потенциалом «нуля», осуществляется его балансировка в «среднее состояние» между плюсом и минусом питания.
Детали.
В качестве операционного усилителя можно использовать микросхемы К140УД6, К140УД7, К140УД601, К140УД701.
Резисторы R8 – R15 – для выравнивания эмиттерных токов транзисторов и ограничения их бросков в моменты переключения.
Диоды VD1 и VD2 предназначены для исключения шунтирования транзисторами устройства цепей нагрузки.
Транзисторы устанавливают на теплоотводы достаточного размера. Размеры теплоотводов определяются только тем, насколько нагрузка будет не сбалансирована. Чем больше не сбалансирована, тем больше площадь радиаторов.
Настройка делителя однополярного напряжения.
Правильно собранная схема начинает работать сразу. Резистор R3 предназначен для установки равенства выходных двухполярных напряжений. Его настройку удобнее делать на двухлучевом осциллографе, подключив двухполярные выходы устройства ко входам осциллографа и включив режим взаимного вычитания сигналов. Вращая шлиц потенциометра устанавливают максимальное вычитание сигналов. В случае появления «биений» выходного напряжения в результате возбуждения и самогенерации, необходимо уменьшить значение резистора R5, увеличив при этом обратную отрицательную связь.
Микросхема К140УД7 ограничена по питанию до 15 вольт в «плече», поэтому для получения больших выходных напряжений необходимо подключать питание к выводам 4 и 7 через «добавочные» стабилитроны, но при этом возрастёт и нижний уровень выходных напряжений.
В данной микросхеме предусмотрена возможность регулировки баланса нуля с помощью внешнего подстроечного резистора. При изменении напряжения питания, её необходимо регулировать, поэтому мы её в своей схеме не используем.
По нестандартности решения, устройство, предназначенное для получения двухполярного напряжения из однополярного уникально. По своей простоте и надёжности схемы, это самый лучший способ получения двухполярного питания.
мощный двуполярный блок питания с регулируемыми • Питание
Мощный двуполярный блок питания на интегральные микросхемы серии AZ1117 представляют собой линейные компенсационные стабилизаторы напряжения положительной полярности с малым напряжением насыщения, рассчитаны на ток нагрузки до 1 А, выпускаются на фиксированные выходные напряжения 1,5 В, 1,8 В, 2,5 В, 3,3 В и 5,0 В.
Микросхемы AZ1117H-ADJxx являются регулируемыми линейными стабилизаторами, рассчитаны на выходное напряжение 1,2… 12 В. Максимальное входное напряжение 20 В, максимальное падение напряжения между входом и выходом не более 1,3 В при токе нагрузки 1 А. Выпускаются в различных видах корпусов: SOT-223, SOT-89, ТО-220, ТО-252, ТО-263. От типа корпуса и способа его установки на теплоотвод зависит максимально допустимая мощность, рассеиваемая микросхемой. Эти микросхемы, а также их многочисленные аналоги из серий ***11 17**** широко применяются как маломощные стабилизаторы напряжений в цифровой технике.
Микросхемы AZ1117H-ADJTR, AZ1117HADJTRE1 выпускаются в миниатюрном корпусе SOT-223, маркированы как Н11А или ЕН11А. С хорошим теплоотводом такой корпус способен рассеять около 3 Вт тепловой мощности, для надёжной эксплуатации желательно не нагружать такую микросхему более чем на 1 Вт рассеиваемой мощности. Если схему стабилизатора на этой микросхеме дополнить мощным дискретным р-п-р транзистором, то мощность регулируемых стабилизаторов напряжения, собранных на микросхемах AZ1117 можно значительно увеличить.
На рис. представлена принципиальная схема мощный двуполярный блок питания с регулируемыми стабилизированными выходными напряжениями +/-1,3… 10 В, рассчитанного на подключение нагрузок с током потребления до 4 А.
К выходу блока питания могут быть подключены различные нагрузки, рассчитанные на двуполярное питание +/-1,3… 10 В. Также к выходам можно подключать нагрузки с однополярным питанием 1,3…10 В или 2,6…20 В. То есть, этот мощный двуполярный блок питания может использоваться как два однополярных или как однополярный с удвоенным выходным напряжением.
Напряжение сети переменного тока 220В поступает на первичную обмотку сетевого трансформатора Т1 через замкнутые контакты сетевого выключателя SA1, плавкий предохранитель FU1 и токоограничительный терморезистор с отрицательным ТКС RT1. Варистор RU1 защищает трансформатор и элементы стабилизатора от повреждений всплесками напряжения сети.
Стабилизаторы напряжений положительной и отрицательной полярности собраны по аналогичным схемам, рассмотрим их работу на примере работы стабилизатора напряжения положительной полярности. С вторичной обмотки II напряжение около 12 В переменного тока через полимерный самовосстанавливающийся предохранитель FU2 поступает на мостовой диодный выпрямитель VD1 -VD4, выполненный на диодах Шотки. Такие диоды имеют меньшее напряжение насыщения, а следовательно, на диодах выпрямителя будут меньше потери напряжения и меньше будет рассеиваемая этими диодами мощность, в сравнение с обычными кремниевыми выпрямительными диодами.
Конденсатор С9 сглаживает пульсации выпрямленного напряжения. Выходное напряжение стабилизатора устанавливают сдвоенным переменным резистором R9.1, чем меньше установленное сопротивление этого резистора, тем меньше выходное напряжение. При токе подключенной к выходу стабилизатора нагрузки более 60 мА, напряжение на выводах резистора R5 будет более 0,6 В, транзистор VT3 начнёт открываться, забирая на себя большую часть рассеиваемой мощности.
На германиевом транзисторе VT1 и элементах R1, R3, R6, HL1 собран узел индикации наличия тока подключенной нагрузки. Светодиод HL1 начинает ярко светиться при токе нагрузки более 50 мА. На полевом транзисторе VT5, работающем как генератор стабильного тока, защитном токоограничительном резисторе R12 и светодиоде FIL3 собран узел индикатора включенного состояния устройства Конденсаторы С13, С15 блокировочные. Диод VD9 защищает элементы стабилизатора от обратного напряжения, которое может появиться из-за подключенного к выходу устройства в обратной полярности аккумулятора, заряженного конденсатора большой ёмкости. Светодиоды FIL4, FIL5 светятся при наличии на выходах стабилизаторов напряжения более 2 В.
На рис. показан вариант печатной платы для мощный двуполярный блок питания положительной полярности.
Печатная плата для стабилизатора напряжения отрицательной полярности будет почти такой же, за исключением того, что вместо транзистора VT5 на ней будет установлен резистор R12.
Интегральные микросхемы AZ1117FI-ADJTR установлены на монтажных платах на печатный теплоотвод, который желательно дополнить медной или латунной Г-образной пластинкой 15×25 мм. Вместо такой микросхемы можно применить аналогичные AZ1117D-ADJ, AZ1117T-ADJ, AZ1117S-ADJ, LD1117AADJ Н, LD1117AADJT, LD1117AADJMC, LD1117AADJFI. Все эти микросхемы имеют одинаковую цоколёвку, но разные типы корпусов. Транзисторы 2N3791 рассчитаны на максимальный ток коллектора 10 А, максимальное напряжение коллектор-эмиттер -60 В, максимальная рассеиваемая мощность 150 Вт, коэффициент передачи тока базы не менее 30 при токе коллектора 3 А. Каждый транзистор установлен на дюралюминиевый теплоотвод с площадью охлаждающей поверхности 500 см.кв.
Для экономии места теплоотводами могут быть ребристые стенки корпуса устройства. В этой конструкции вместо таких транзисторов можно установить 2N3792, MJ2955, 2N6379, 2N6436, 2N6437, 2N6438, D45h3A, МЛ 1017, МЛ 4001, МЛ 5002, MJ4502, КТ865А. Желательно подобрать транзисторы с коэффициентом передачи тока базы не менее 50 при токе коллектора 3 А. Вместо транзисторов МП25А подойдут любые из МП25, МП26 или МП40А. Полевой транзистор КПЗОЗВ можно заменить на 2П303В, КПЗОЗД, 2П303Д, КПЗОЗИ, 2П303И.
Вместо диодов Шотки SR504 подойдут SR505, SR506, 1N5825, MBR745, MBR1045, MBR1060. К каждому диоду прикручивают или припаивают медный или латунный теплоотвод с площадью охлаждающей поверхности 6… 10 см.кв. Вместо диодов 1N5401 можно установить любые из 1 N5402 – 1N5408, UF5410 -UF5407, SRP300A – SRP300K, КД226, КД411, КД257. Светодиоды RL50N-HY213 жёлтого цвета свечения, RL50N-YG413 зелёного и RL50N-DR343 красного можно заменить любыми аналогичными общего применения непрерывного свечения, например, из серий КИПД40, КИПД66.
Оксидные конденсаторы импортные аналоги К50-68, К50-29. Остальные конденсаторы керамические или плёночные на рабочее напряжение не менее 25 В. Переменный резистор сдвоенный с линейной характеристикой. В крайнем верхнем по схеме положении подвижного контакта сопротивление обеих его частей не должно быть больше 4 Ом. Терморезистор NTC33 можно заменить любым аналогичным с сопротивлением 10…50 Ом при комнатной температуре. Дисковый варистор TVR20471 можно заменить на MYG20-431 MYG20-471, FNR-20K431, FNR-20К471, GNR20D431K, Держатель плавкого предохранителя ДВП7, ДВП4. Резисторы типов МОН, РПМ, МЯТ, С1-4, С1-14, С2-14.
Для понижающего трансформатора можно применить Ш-образный магнитопровод с площадью центрального керна 15 см.кв. Первичная обмотка содержит 780 витков обмоточного провода диаметром 0,48 мм. Вторичные обмотки намотаны медным обмоточным проводом диаметром 1,2 мм, содержат по 47 витков. Между первичной и вторичными обмотками намотано 6 слоёв изоляции лакотканью. Намотка обмоток виток к витку. Пластины магнитопровода собирают вперекрышку. Вместо полимерных самовосстанавливающихся предохранителей MF-R400 можно применить LP30-400.
Безошибочно изготовленное из исправных деталей мощный двуполярный блок питания начинает работать сразу. При необходимости, подбором резисторов R10, R11 можно установить верхнюю границу выходных напряжений для регулируемых стабилизаторов.
Блок питания усилителя мощности | РадиоГазета
Казалось бы, что может быть проще — взял блок питания, подключил его двумя или тремя проводами к усилителю и всё… должно запеть? Оказывается не всегда. Как мы уже выяснили в первой части этого цикла статей, тут существует множество подводных камней.
Продолжим разбираться в хитросплетении питающих усилитель проводов. И как ни странно, больше всего проблем может доставить общий (земляной) проводник.
Для начала исправим одну оплошность. В первой части статьи была опубликована схема двухполярного блока питания усилителя, но отсутствовала его монтажная схема.
Вот вам и то, и другое:
Двухполярный блок питания усилителя мощности.
Монтажная схема двухполярного блока питания усилителя мощности
По сути здесь два «отзеркаленных» однополярных блока.
Обратный ток акустической системы
Как известно, акустическая система является реактивной нагрузкой. А значит, она может возвращать ток усилителю. Этот ток, протекая по проводникам, создаёт разность потенциалов, что может привести к появлению положительной обратной связи и как следствие нестабильности усилителя.
Для избежания этого, земляную клемму громкоговорителя следует подключать к общему выводу конденсаторов фильтра питания. Часто вывод громкоговорителя подключают к общему выводу микросхемы, как показано на рисунке:
Такое подключение замыкает отрицательную полуволну сигнала в локальном контуре, исключая фильтрующий конденсатор, который мог бы снизить излучаемые помехи и повысить стабильность системы.
На рисунке показано, как ток утечки на землю одной полуволны сигнала может навести неприятные помехи и искажения, если общий провод громкоговорителя подключен к выводу выходного каскада микросхемы:
Аналогично, если на плате усилителя в цепях питания есть байпасные конденсаторы (а они обычно есть) довольно большой ёмкости в несколько сотен микрофарад, то импульсы зарядного тока также создадут на общем проводнике разность потенциалов. Поэтому, повторимся ещё раз, наилучшая точка подключения общего провода акустической системы — это общий вывод конденсаторов фильтра питания.
Чем больше мощность, тем хуже…
Часто радиолюбители стараются сделать свой усилитель как можно мощнее (типа, так круче), да и аудиофилы зачастую оснащают свои системы усилителями с мощностью в разы превышающей необходимую для озвучивания обычной комнаты до нормального уровня громкости, мотивируя тем, что так получается больший динамический диапазон. Такие усилители (большой мощности) порой решают одни проблемы, но создают другие.
Индуктивность проводников питания является основным «слабым звеном» усилителей мощности класса АВ. В таких усилителях выходные транзисторы включаются и выключаются поочередно, соответственно по плюсовой и минусовой шинам питания протекают полуволны зарядных токов.
Если эти импульсы через емкостные и индуктивные связи попадут в звуковой тракт это приводит к ужасному размытому звучанию.
Такое происходит, если какая-то чувствительная дорожка (проводник) проходит рядом с шиной питания. Бифилярная свивка проводов питания эффективно подавляет излучаемые помехи за счёт взаимной компенсации положительной и отрицательной полуволн.
На печатной плате этот метод можно реализовать, если шины питания расположить друг над другом с двухсторон платы (требуется двухсторонняяя печатная плата)
Достойный образец проектирования печатной платы для усилителя мощности — это конструкция Ultra-LD 200W, представленная в одном из номеров журнала «Практическая электроника каждый день». На печатной плате этого усилителя реализованы все рекомендации по монтажу, представленные в данном цикле статей. И во многом за счёт этого удалось получить уровень шумов -122 дБ и уровень нелинейных искажений ниже 0,001%.
Примечание редакции РадиоГазеты: если нашим читателям интересно, пишите в комментариях и мы опубликуем описание этого усилителя.
Заземление одной стороны печатной платы хорошо работает в высокочастотных и слаботочных конструкциях. Для усилителей мощности это не подходит, потому как трудно предсказать протекание токов в зависимости от выбора точек заземления.
В современных ламповых усилителях часто общую шину делают в виде отрезка тостого лужёного провода. Многие гуру проповедуют разводку звездой с единственной точкой подключения. Бывают случаи, когда при таком подходе усилители плохо работают. Сказывает большое количество длинных проводов, которые снижают стабильность конструкции.
Как правило, в хорошем усилителе есть несколько точек заземления.
Развязка
При использовании двух фильтрующих конденсаторов при двухполярном питании надо следить, чтобы две полуволны сигнала суммировались в одной точке, как показано на рисунке:
Часто применение одного конденсатора, включенного между плюсом и минусом питания, позволяет решить эту проблему. Этот метод хорошо работает с операционными усилителями типа 5532, и для усилителей мощности типа LM3886.
Когда питание драйверного каскада и выходного каскада подключено раздельными проводами, это может вызвать некоторую нестабильность усилителя на высоких частотах. Проблема решается подключением керамического конденсатора небольшой ёмкости между выводами питания микросхемы:
увеличение по клику
Если ёмкость байпасных (блокировочных) конденсаторов больше 100мкФ, их общий провод должен подключаться к «грязной» земле, так как большие зарядные токи могут создавать ощутимые помехи, если конденсаторы будут подключены к сигнальной земле.
Цепь Цобеля
Цепь Цобеля на выходе усилителя предотвращает его возбуждение на высоких частотах. Импульсы тока в этой цепи могут вызвать проблемы, поэтому должны замыкаться на «грязную» землю, то есть на общий вывод конденсаторов фильтра или байпасных конденсаторов.
Для некоторых микросхем усилителей мощности длинные провода в цепях Цобеля вызывают нестабильность на отрицательных полуволнах сигнала.
Пример монтажа моно-усилителя
Обычно «звезда» в усилителе с однополярным питанием бывает трёхлучевой: сигнальная земля, земля конденсаторов фильтра питания и «грязная» земля. Пример представлен на рисунке:
увеличение по клику
Здесь под усилителем следует понимать как интегральное исполнение, так и усилители на дискретных элементах.
Как видно, к одному лучу подключена сигнальная земля — здесь токи очень малы, поэтому подключать все элементы отдельными проводниками нет необходимости. Ко второму лучу отдельными проводниками подключены выводы сильноточных цепей: выходного каскада, цепи Цобеля, общий вывод акустической системы и байпасных конденсаторов. К третьему лучу подключен общий вывод фильтрующего конденсатора блока питания.
Правильное подключение общего провода к выводам микросхем показан на рисунке:
Вариант «с» — это неправильный вариант. Из-за сопротивления дорожки большой ток поднимет потенциал слаботочного общего провода относительно вывода микросхемы, что приведет к росту искажений.
Продолжение следует…
Статья подготовлена по материалам журнала «Практическая электроника каждый день»
Автор: Джек Розман
Вольный перевод: Главный редактор «РадиоГазеты»
Похожие статьи:
Двухполярный лабораторный блок питания с защитой на МК — Блоки питания — Источники питания
Необходимость в двухполярном лабораторном источнике питания с возможностью регулировки выходного напряжения и порога срабатывания защиты по току потребления нагрузкой возникла давно.
Еще давно собирал схему Сухова (из журнала «Радио», наверное 80-х годов). Работала нормально….. Но сейчас уже не устраивает по некоторым критериям…..
Так что пришло время замены старого девайса. После поиска по интернету остановился на двух вариантах.
Вторая схема понравилась больше. Вот оригинал.
Выходное напряжение подходит, а выходной ток до 3А. Собрал, характеристики устраивают. Приступаем к сборке.
Характеристики БП, который будем собирать, следующие – выходное напряжение 0-25 вольт, (двухполярное), ток до 1А, индикация на LCD индикаторе, защита от перегрузки (ограничение точно нужно, а триггерная на любителя), защита от перегрева, отключение нагрузки от БП.
Размеры корпуса зависят от габаритов транса. Вспомнил, что когда-то приносили на разборку муз.центр, там был подходящий транс. Долго лежал в загашнике, вот и пригодился. Замерил напряжения на выходе – почти все подходит, две обмотки по 22V (провод сечения около 0,7), одна 12V, провод такой же. Высота самого транса 35мм.
Теперь можно определиться и с размерами корпуса. По предварительным прикидкам размеры корпуса будущего блока питания 40х250х200мм. Радиатор силовых транзисторов на задней панели, охлаждение естественное.
Разработал платы БП, размеры 80х40. Собрал, проверил работоспособность. Ограничение тока установил на уровне 1А (реально 1,15-1,2А), для моих требований вполне достаточно. Это блок питания с «плавной» регулировками выходного напряжения, регулировкой ограничения по току и индикацией режима работы. В качестве регулирующего элемента используется полевой транзистор IRLZ44N.
Дальше определяемся с индикатором. Решил собирать схему на индикаторе Wh2602 и на МК мега-8 с индикацией тока и напряжения в обеих каналах из ранее публиковавшейся на этом сайте этой статьи.
Сделал для него только другие платы. Сам вольтметр; Схема
Печатная плата вольтметра;
Внешний вид платы вольтметра с установленными на ней деталями;
Собираем схему, вместо MC602 ставим LM358 (при проверке и настройке АВ-метра выяснилось, что нулевые показания амперметра при отсутствии нагрузки не выставляются, при установке LM358 дефект устранился).
Блок питания на 5 вольт для вольтметра сделал на отдельной плате. Собрана она на интегральном стабилизаторе 7805, который установлен на небольшую пластину из алюминия, толщиной 2-3 мм.
Плата, размеры видны на картинке. Все это можно уже ставить в корпус.
Для регулировки выходного напряжения использовал переменные многооборотные резисторы (заказывал на али). Для регулировки ограничения тока использовал сдвоенный резистор на 500 Ом (линейный).
Блок питания для схемы термозащиты, собран на интегральном стабилизаторе 7812. Схема включения типовая, рекомендуемая заводом изготовителем. 7812 устанавливается на общий радиатор.
Блок термозащиты и включения нагрузки. Схема.
На микроконтроллере PIC12F629, собрана схема контроля температурного режима радиаторов мощных транзисторов блока питания. Также осуществляется контроль за исправностью вентилятора и термозащита.
Внимание, в схеме применен датчик DS18S20, а не более популярный DS18B20. Эти датчики не взаимозаменяемые и не совместимы. Но в схеме так же можно использовать датчик DS18B20, в архиве лежат две прошивки, как под DS18S20, так и под DS18B20. Схемы включения их абсолютно одинаковые.
При включении питания – кратковременно включается вентилятор и проверяется его исправность (по сигналу датчика тахогенератора), если вентилятор исправен и температура в норме – включается реле, подавая питание на контролируемое устройство. По мере прогрева радиатора выходных транзисторов БП (при подключении к БП нагрузки) до температуры около 50оС) – включается вентилятор, а если температура упала ниже 45оС – кулер выключается. Т.е. имеется гистерезис в 5оС. Когда температура достигнет 75оС – срабатывает термозащита, нагрузка отключается, а если будет зафиксирована неисправность вентилятора – то термозащита срабатывает уже при 60оС.
Транзистор Q1 управляет питанием реле. При срабатывании устройства на МК, питание с реле снимается. После остывания радиаторов подается снова.
Работа триггера на К1533ТМ2.
При подачи питания на МС триггер устанавливается в состояние «1» по входу S (цепочка R8 и С8 формирует уровни установки). На выходе Q1 устанавливается лог. «0» (0,2-0,5В). Транзистор Q3 закрыт, реле обесточено, нагрузка БП отключена (т.е. при включении БП на выходных клеммах напряжения нет).
При нажатии кнопки «POWER» конденсатор С9 заряжается через R7 и формирует импульс на входе С триггера. Триггер переключается в состояние «0». на выходе Q1 появляется лог. «1» (+4,5-4,8В). Транзистор Q3 открывается и включает реле, нагрузка БП подключается (при срабатывании термозащиты транзистор Q1 закрывается, тем самым отключает от «земли» эмиттер Q3, реле обесточивается, нагрузка отключается).
При повторном нажатии на кнопку»POWER» триггер переключается в исходное состояние, нагрузка отключается. Индикация на светодиоде. Одной из функций блока на 1533ТМ2 – реализация «триггерной» защиты при перегрузке (отключение обоих каналов БП, что не выполняется при ограничении тока).
Кнопка SB1 (с фиксацией) отключает «триггерную» защиту. Можно вместо неё поставить малогабаритный тумблер. SRD-05VDC-SL – используемое реле (ток до 5А, напряжение работы 5В).
Плата.
Датчик должен быть установлен именно на радиаторе, желательно применение термоконтактной пасты. Вентилятор пригоден только 3-х проводной, который с таходатчиком (большинство компьютерных кулеров).
Настройка блоков:
– платы стабилизаторов, настройка заключается в установки питания LM324 +6V (если использовать 7806 то настройка заключается в проверке напряжения), при условии, что все элементы исправны.
– плата АВ-метра, если МК прошита правильно, все элементы исправны, то настройка заключается в калибровке показаний на Wh2602.
– плата блока питания на +12V и +5V. Только проверка выходных напряжений.
– плата блок термозащиты и включения нагрузки. Если МК прошита правильно, то схема работает при условии, что все элементы исправны, настройки не требуется. Схема на К1533ТМ2 тоже настройки не требует.
Да, при программировании МК необходимо не затереть калибровочную константу. Я пользуюсь программатором GTR-USB, он при программировании её не трогает, а EXTRA-PIC удаляет, ранее уже были эксцессы.
Скачать файлы блока питания.
Типы источников питания, двухполярный источник питания
Существуют различные типы источников питания. Большинство из них разработаны для преобразования переменного тока высокого напряжения (AC) в низкое напряжение постоянного тока (DC) для питания различных схем электроники и других устройств. Источники питания могут быть разбиты на несколько функциональных блоков, каждый из которых выполняет свою функцию.
Например, стабилизированный источник питания:
Каждый функциональный блок подробно описан на своих страницах:
- Трансформатор — преобразует (как правило понижает) напряжение сети до нужного напряжения источника питания;
- Выпрямитель — преобразует (выпрямляет) переменное напряжение с трансформатора в постоянное;
- Фильтр — сглаживает пульсации выпрямленного напряжения;
- Стабилизатор — стабилизирует выходное напряжение.
Типы источников питания, составленные из этих блоков, описаны далее. Так же показаны их принципиальные схемы с графиками выходного напряжения.
Трансформатор
Пониженное выходное напряжение трансформатора может быть применено для ламп накаливания, нагревательных элементов, электродвигателей переменного тока. Переменное напряжение не подходит для питания электрических схем, если только они не включают в своём составе выпрямитель и фильтр для сглаживания пульсаций.
Трансформатор -> выпрямитель
Постоянное пульсирующее напряжение подходит для питания ламп накаливания, нагревательных приборов, электродвигателей постоянного тока. Но не подходит для электронных схем, если те не содержат фильтр для сглаживания пульсаций напряжения.
Трансформатор -> выпрямитель -> фильтр
У выпрямленного и сглаженного постоянного напряжения видны только небольшие пульсации. Такое напряжение подходит для питания большинства электронных схем.
Трансформатор -> выпрямитель -> фильтр -> стабилизатор
Стабилизированное напряжение подходит абсолютно для всех электронных схем.
Двуxполярный источник питания
Двухполярный источник питания
Двухполярный источник питания — это особый тип источников питания. Некоторые электронные схемы требуют двухполярного питания с положительным и отрицательным напряжением. Такие источники называют двухполярными. Так же их называют двойным источником питания, потому что они похожи на два обычных источника, выходы которых соединены последовательно как показано на схеме. (На самом деле всё несколько сложнее.) Подробнее об этом можно почитать в статье Двухполярный блок питания.
Такие источники имеют три вывода на выходе. Например ±9В источник имеет выводы +9В, -9В и 0.
Двуполярный ИИП для УМЗЧ — Меандр — занимательная электроника
Предлагается схема простого двуполярного импульсного источника питания для УМЗЧ. В основе данного источника питания находится специализированная микросхема — драйвер IR2153.
IR2153 – улучшенная версия драйвера IR2155 и IR2151, которая содержит драйвер высоковольтного полумоста с генератором аналогичным промышленному таймеру NE555 (К1006ВИ1). IR2153 отличается лучшими функциональными возможностями и более прост в использовании по сравнению с предыдущими микросхемами. Функция выключения в данном устройстве совмещена с выводом СТ, при этом выключение обоих каналов происходит при подаче управляющего сигнала низкого уровня.
Кроме того, формирование выходных импульсов связано с моментом пересечения увеличивающегося напряжения на Vcc порога схемы блокировки от понижения напряжения, тем самым была достигнута более высокая стабильность импульсов при запуске.
Стойкость к шумам была значительно улучшена за счет уменьшения скорости изменения тока драйверов (di/dt) а также за счет увеличения гистерезиса схемы блокировки от понижения напряжения (до 1В). Наконец, существенное внимание было уделено повышению стойкости защелок и обеспечению всесторонней защиты от электростатических разрядов на всех выводах.
Документация на микросхему IR2153
Принципиальная схема импульсного источника питания представлена на рис. 1.
Рис. 1
Детали подобраны так, что частота импульсов генерируемых микросхемой составляет 40 кГц.
Мощность источника в основном зависит от параметров трансформатора. При использовании трансформатора ETD39 можно получить около 400 Вт мощности.
Печатная плата показана на рис. 2.
Рис. 2
Детали для сборки источника питания:
| Конденсаторы | 0.47 мкф 400В Переменка 1шт 0.15 мкф 400B Переменка 1шт 0.68 мкф 400в Неполярный 1шт 470 мкф 200в Электролит 2шт 100 мкф 16в Электролит 1шт 910 пф 50в Многослойный 1шт 0.47 мкф 50в Многослойный 3шт 1000 пф 50в Многослойный 1шт 1.0 мкф 250в Неполярный 1шт 2200 мкф 50в Электролит 2шт |
| Резисторы | 100 кОм 1Вт 2шт 18 кОм 1Вт 3шт 27 Ом 1Вт 2шт 100 Ом 2Вт 1шт |
| Транзисторы | IRF740 2шт |
| Микросхема | IR2153 1шт |
| Диоды | FR207 2шт MBR20200CT 2шт GBU25M 1шт |
| Трансформатор | ETD 39 или любой другой из БП ATX |
Печатная плата в формате .lay:
[hidepost] Скачать [/hidepost]
Регулируемый двуполярный блок питания с искусственной «средней точкой»
Регулируемый двуполярный блок питания с искусственной «средней точкой»
Категория
Схемы источников питания
материалы в категории
А.С. Уваров
Радиоконструктор, 2000 год, № 10, стр 23
Не секрет что практически все операционные усилители требуют двуполярного питания. В процессе сборки или настройки таких устройств у многих радиолюбителей возникают трудности, в первую очередь связанные с необходимостью применения трансформаторов со средней точкой.
Схему блока питания, показанную здесь, можно применять и как лабораторный источник питания и как узел при сборке какого-либо устройства- на позволяет получить двуполярное питание до 15-ти Вольт из обыкновенного трансформатора с одинарной «вторичкой». Причем она способна обеспечить ток в нагрузке до 1,5 Ампер
Это удалось получить благодаря так называемой «искусственной средней точке»- то есть выходное напряжение делится ровно пополам и тогда что относительно данной точки получится два одинаковых разнополярных напряжения.
Схема двуполярного блока питания с искусственной средней точкой
Разделить ровно пополам выходное напряжение удалось благодаря применению микросхемы- усилителя на выходе. Как и всякий усилитель она обеспечивает на выходе напряжение равное половине питающего.
В роли стабилизатора здесь применена микросхема-стабилизатор серии К142ЕН5, благодаря чему удалось получить достаточно высокий коэффициент стабилизации всего устройства.
Довольно приличная мощность достигнута благодаря введению в схему мощного транзистора КТ837.
Еще одна особенность устройства заключается в том что выпрямитель здесь выполнен на двух диодах VD1, VD2 включенных по схеме удвоения напряжения. Это позволило использовать трансформатор с выходным напряжением всего до 15 Вольт.
По деталям:
В схеме можно использовать и другие операционные усилители, например К140УД7 или К544УД1, включив их по типовой схеме.
Транзистор необходимо установить на радиатор. Трансформатор должен обеспечивать ток в нагрузке не менее 3 Ампер
Похожий материал Двуполярное стабилизированное напряжение 5V из однополярного 12V
