Блок питания и трансформатор в чем разница
Перейти к содержимому

Блок питания и трансформатор в чем разница

  • автор:

Блок питания, трансформатор и драйвер. В чем разница?

Блок питания, драйвер и трансформатор — большинство людей не знают, чем отличаются эти устройства. Вдобавок к этому в разных источниках информации по этому вопросу также нет единой точки зрения. Кто-то считает, что это одно и то же устройство, а кто-то все виды источников питания может называть трансформатором.

Так где же правда? Давайте разберемся, чем отличаются блоки питания, трансформаторы и драйверы, и для чего эти устройства применяют в светотехнике.

В сфере светотехники все эти типы устройств используются в качестве источников питания. Их включают в электрическую цепь между светильником (лампой или светодиодной лентой) и бытовой электросетью (220 В переменного тока). Эти устройства применяют из-за того, что не все светильники, лампочки или светодиодные ленты можно включать напрямую в сеть 220 В. Многим источникам света для корректной работы требуется другие характеристики тока на входе. Для преобразования тока в бытовой электросети в ток с необходимыми нам параметрами применяют источники питания.

Все источники питания имеют одинаковые характеристики тока на входе. А вот по характеристикам тока на выходе можно всегда однозначно определить каждый из вышеуказанных типов источников питания.

Параметры, по которым различают источники питания

Первым параметром, по которому различают источники питания, является тип электрического тока на выходе. Ток может остаться переменным (сокращенно — AC), или преобразоваться в постоянный (сокращенно — DC).

Второй важной характеристикой источника питания является то, какой из двух параметров тока источник питания стабилизирует на выходе:

  • ток (стабилизация по току);
  • или напряжение (стабилизация по напряжению).

Что такое стабилизация по току и стабилизация по напряжению

Если источник питания стабилизирован по току, то это означает, что при подключении к нему разных по мощности потребителей сила тока на выходе будет оставаться стабильной величиной. А напряжение при этом будет меняться в зависимости от мощности подключенных потребителей.

Источники питания, стабилизированные по напряжению, работают по-другому. При изменении мощности потребителей, подключенных к источнику питания, напряжение на выходе будет оставаться постоянной величиной, а сила тока на выходе будет изменяться в зависимости от подключенной мощности.

В чем же различие между трансформаторами, блоками питания и драйверами

На выходе источника питания может быть три разных случая:

  • переменный ток (AC) + напряжение, отличное от 220 В — такие устройства называют трансформаторами;
  • постоянный ток (DC) + напряжение, отличное от 220 В + стабилизация по напряжению — такие устройства называют блоками питания;
  • постоянный ток (DC) + напряжение, отличное от 220 В + стабилизация по току — такие устройства называют драйверами.

Трансформатор

Трансформатор — это источник питания, который на выходе дает переменный ток с напряжением, меньшим, чем 220 В. В светотехнике наиболее распространенными являются трансформаторы на 12 В. Но для некоторых специфических задач используют и другие напряжения — 5 В, 24 В, 36 В и так далее.

  • Вход: переменный ток + напряжение 220 В.
  • Выход: переменный ток + стабилизация напряжения + напряжение ниже, чем 220 В.

Обычно в маркировке трансформаторов присутствует две величины — выходное напряжение переменного тока (например, 12 V AC) и максимальная выходная мощность (например, 60 W).

Блок питания

Блок питания — это источник питания, который преобразует ток из переменного в постоянный. На выходе выдает стабилизированное напряжение (величина напряжения — меньше, чем 220 В). Изменяет силу тока в определенном диапазоне в зависимости от подключенных к нему потребителей.

  • Вход: переменный ток + напряжение 220 В.
  • Выход: постоянный ток + стабилизация напряжения + напряжение ниже, чем 220 В + сила тока варьируется в зависимости от мощности подключенных потребителей.

Обычно в маркировке блоков питания присутствует две величины — выходное напряжение постоянного тока (например, 12 V DC) и максимальная выходная мощность (например, 60 W).

Драйвер светодиодов

Драйвер светодиодов — это источник питания, который преобразует ток из переменного в постоянный. На выходе дает стабилизированную силу тока. Может менять напряжение в определенном диапазоне в зависимости от мощности подключенных к нему потребителей.

  • Вход: переменный ток + напряжение 220 В.
  • Выход: постоянный ток + стабилизация силы тока + напряжение варьируется в зависимости от мощности подключенных потребителей.

Обычно в маркировке драйверов присутствует три величины — сила тока на выходе (например, 700 mA), максимальная выходная мощность (например, 60 W) и диапазон напряжения на выходе (например, 0-12 V).

Співзасновник магазинів МамаДекор (mamadecor.ua) та e27.ua. З 2008 року допомагаю облаштовувати інтер’єри якісним освітленням.

Latest posts by Володимир Ільєнко (see all)

  • Чим замінити перемикач І-0-ІІ — 08.11.2022
  • Диммер в освещении — 15.09.2020
  • Сантехніка, яка отримала нагороду Red Dot Design Award 2020 — 27.07.2020

Блок питания и трансформатор в чем разница

Эксперт раздела «Вопрос электрику», автор статей. Электромонтер по ремонту и обслуживанию электрооборудования, опыт работы более 5 лет.

Большинство потребителей электрической энергии работают от сети переменного тока 220 В, но для многих современных светотехнических устройств нужны особые источники питания, обеспечивающие пониженное переменное или постоянное напряжение, или стабильный ток. Для создания необходимых условий эксплуатации низковольтных потребителей служат: электронный трансформатор, блок питания, драйвер. Важно правильно определить, какое из устройств выбрать в определённой ситуации, ведь от этого зависит, насколько качественно и долго будет служить оборудование. Рассмотрим свойства каждого преобразователя отдельно и чем отличается драйвер от блока питания и трансформатора.

Электронный трансформатор

Самый простой источник питания – трансформатор. В его функции входит повышение или понижение сетевого напряжения.

И у электронного, и у обычного трансформатора на выходе переменный ток, но в чем их отличие? В том, что электронные работают на высокой частоте, значительно превышающей сетевые 50 Гц, а именно десятки килогерц. Это позволило уменьшить их массу и габариты.

Электронный трансформатор

Электронные трансформаторы используют для питания галогенных ламп на 12 В или 24 В.

Схема подключения светильника к электронному трансформатору

Если подключить такие лампочки непосредственно в электрическую сеть — они сгорят. Но, если галогеновая лампа рассчитана на 220 В, тогда понижающий трансформатор не нужен. Устройство включается напрямую в сеть.

Данный вид преобразователя не подходит для светодиодных ламп и светильников. Но простота и дешевизна устройства позволила широко применять его для подключения галогенных ламп.

При выборе прибора необходимо учесть:

  • напряжение на выходе (должно соответствовать номинальному показателю подключаемого прибора);
  • номинальную мощность (если к источнику питания подключаются параллельно несколько галогенных ламп, суммируется мощность каждой).

Размещают такой электронный преобразователь в непосредственной близости к питаемым лампочкам, чтобы он при этом не перегревался и обеспечивалась естественная вентиляция. При монтаже локальной подсветки допускается его крепление за подвесными потолками, перегородками, в шкафах. Запрещается включать трансформатор без нагрузки, да и большинство моделей при этом просто не запустится.

Блок питания постоянного тока

Блок питания постоянного тока является прибором для понижения переменного напряжения из электросети до требуемого значения, и преобразование его в постоянное.

Такие БП используют для светодиодных лент и для светодиодных ламп на 12В. Будет ошибкой использовать трансформатор для их питания, так как это может снизить срок службы, а также приведет к мерцанию светового потока.

Блок питания для Led ленты

Как известно, для работы светодиодов нужен стабильный ток. Но такие блоки питания стабилизируют только напряжение. Для этого в LED-ленте, например, используют токоограничительные резисторы. Но эффективно такое решение только для маломощных диодов.

Резисторы в светодиодной ленте

Драйвер

Для подключения мощных светодиодов, используемых в точечных светильниках, в прожекторах, уличных фонарях, используют драйвер.

Это устройство является источником постоянного стабилизированного тока. При подключении к нему нагрузки напряжение может меняться, но сила тока будет иметь четко определённую величину.

Драйвер

Почему же для подключения светодиодов применяют драйвер, а не блок питания?

Одной из характеристик светодиодов является падение напряжения. Если в характеристиках полупроводникового прибора имеется запись — 300 миллиампер и 3.3 вольт, это означает, что номинальный ток для устройства составляет 300 мА, а падение напряжения – 3.3 В. И если питать его стабилизированным током такой величины, то будет служить долго и светить ярко.

ВАХ LED-источника

Из графика вольтамперной характеристики видно, что даже незначительное увеличение напряжения, приведёт к ощутимому возрастанию тока. И это не прямо пропорциональная зависимость, а приближенная к квадратичной.

Можно было бы предположить, что, выставив точное напряжение один раз, удастся навсегда установить значение номинального тока, необходимого для работы LED-источника света. Но у каждого экземпляра уникальные параметры и свойства, и при соединении нескольких штук параллельно или последовательно результат будет непредсказуемым.

Кроме того, на них оказывает влияние температура окружающей среды. Дело в том, что у светодиодов отрицательный температурный коэффициент напряжения (ТКН). Это значит, что при нагреве падение на светодиоде уменьшается, а ток повышается, если приложено стабилизированное, неизменяющееся напряжение. У драйверов выходное напряжение изменяется в зависимости от нагрузки и её состояния, и происходит стабилизация тока.

Поэтому, если при подключении светодиода использовать обычный БП на 12V постоянки, то светильник работать будет, но срок сократится. Чтобы правильно выбрать драйвер, нужно принять во внимание его основные технические характеристики:

  • номинальный ток на выходе;
  • максимальную мощность;
  • минимальную мощность.

Иногда параметры для устройства указываются в другом виде. Например, технические характеристики драйвера 18-34В 650 мА (20 Вт):

  • входное напряжение 85-277 В,
  • выходное напряжение 18-34 В,
  • выходной ток 650 мА.

То есть он подходит для светодиодной матрицы с характеристиками: мощность — 20 Вт, напряжение – 18-34 В, рабочий ток – 650-700 мА или для 6-10 светодиодов, мощностью 2 Вт.

LED-светильники подключаются к драйверу последовательно, так как в этом случае через все элементы будет течь один и тот же ток. Если их подключить параллельно, то может оказаться, что какой-то из элементов будет перегружен, в то время как другой будет работать не на полную мощность.

Последовательное подключение

Чтобы не превысить максимально допустимую нагрузку преобразователя, не рекомендуется увеличивать количество светодиодов в цепи.

Выбор драйвера осуществляется по току, который потребляют светодиоды. Например, диоду с мощностью 1 Вт нужны 300 – 350 мА.

У этого вида источников питания имеет такие недостатки, как:

  • узкая специализация на светодиодах;
  • возможность использования только для определённого количества LED источников.

То есть, для каждого устройства осуществляется подбор определенного количества светодиодов. Если в процессе работы, один из них выйдет из строя, то цепь разорвется и драйвер уйдет в защиту (или сгорит), так как последние не работают в режиме холостого хода.

В заключение отметим, что несмотря на то что драйвер, блок питания и электронный трансформатор служат для подключения низковольтных потребителей, это совершенно разные устройства, отличающиеся друг от друга по назначению. Важно понимать, в каких случаях каждый из них применяется. Ведь только правильно подобранный источник питания сможет создать оптимальные условия эксплуатации для вашего оборудования.

Материалы по теме:

  • Чем отличается постоянный ток от переменного
  • Преимущество электронных балластов
  • Как выбрать блок питания для светодиодной ленты

Опубликовано 30.01.2020 Обновлено 30.01.2020 Пользователем Александр (администратор)

Трансформатор и блок питания: отличия и методы расчёта

Блог о трансформаторах

Основная функция любого блока питания, в том числе импульсного, — это стабилизация напряжения в электрических сетях. ИБП — это устройство для выпрямления сетевого напряжения с последующим формированием высокочастотного электрического импульса.

Примечание!

В аналоговом блоке питания трансформаторного типа для изменения напряжения в сети используется трансформатор, питаемый от электрических сетей 220 В. ТБП предназначен для понижения напряжения в сети.

ТБП сейчас практически не используется в электрических устройствах из-за непрактичности и больших размеров.

Различия между импульсным и аналоговым блоком питания представлены в сравнительной таблице:

Имя UPS TBP
Характеристики проекта Компактный размер, обычно размещается внутри электрического устройства Внешний блок питания, большой и тяжелый
Принцип работы Он выпрямляет первичное входное напряжение, преобразовывая его в электрический импульс определенной частоты Уменьшите входное напряжение, можно преобразовать одностороннее пульсирующее напряжение в постоянный ток
Эффективность Около 98% потери энергии минимальны при преобразовании напряжения До 80%, довольно большие потери энергии из-за большого расхода энергии на работу
Потеря электричества во время работы Маленький Высокий
Наличие защиты Доступно в большинстве существующих моделей Большинство моделей отсутствуют
Цена Низкий из-за массового распространения и доступности компонентов Высокий. Большинство моделей устарели и сняты с производства, поэтому запчасти отсутствуют

Из таблицы видно, что преимущества импульсного блока питания перед трансформаторным очевидны.

Структурная схема и описание работы основных узлов ИБП

Конструктивная схема генератора импульсов сложнее, чем у трансформаторного источника. Чтобы понять принцип работы импульсного блока питания в целом, необходимо отдельно разобрать работу каждого узла.

Блок-схема импульсного блока питания.

Входные цепи

Входные цепи предназначены для защиты сети от перегрузки в случае сбоя питания и от импульсных помех, возникающих во время работы устройства. Например, рассмотрим фильтр и защиту промышленного компьютера SMPS.

Входные цепи генератора импульсов MAV-300W-P4.

Предохранитель на 5 А перегорает при превышении номинального тока в аварийной ситуации в источнике питания. Для защиты от перенапряжения предусмотрен варистор V1. В штатном режиме это не влияет на работу устройства. При скачке сети от отверстия резко увеличивается ее сопротивление, увеличивается ток через варистор. Это приведет к срабатыванию предохранителя.

Термистор THR1 отрицательного сопротивления изначально имеет высокое сопротивление и ограничивает ток, протекающий для зарядки конденсаторов фильтра выпрямителя высокого напряжения. Затем термистор нагревается протекающим по нему током, его сопротивление уменьшается, но к тому времени конденсаторы уже будут заряжены. Конденсаторы CX1, C11, C12, CY3 и синфазная индуктивность FL1 защищают сеть от синфазных и дифференциальных помех.

Высоковольтный выпрямитель и фильтр

Выпрямитель высокого напряжения обычно строится по традиционной двухполупериодной мостовой схеме и не имеет особых характеристик. Если в преобразователе используется полумостовая схема, фильтр состоит из двух последовательно соединенных конденсаторов: так формируется средняя точка с напряжением, равным половине напряжения питания.

Участок схемы генератора импульсов с высоковольтным выпрямителем D1-D4 и емкостным делителем напряжения C1-C2.

Иногда резисторы ставят параллельно конденсаторам. Они нужны для разгрузки контейнеров после отключения электроэнергии.

Инвертор

Преобразование постоянного напряжения в импульсное происходит с помощью инвертора на полупроводниковых переключателях (часто на транзисторах). Открывая и закрывая ключи, они подают на обмотку импульсы напряжения. Этот метод производит своего рода переменное напряжение (униполярное), которое можно обычным способом преобразовать в напряжение другого уровня.

Схемы транзисторных инверторов.

Простейшая схема преобразователя постоянного тока в импульс — несимметричная. Для его реализации понадобится минимум элементов. Недостаток такого агрегата в том, что с увеличением мощности резко увеличиваются габариты и вес трансформатора. Это связано с принципом работы такого преобразователя. Он работает в двух циклах: во время первого открыт транзистор, энергия накапливается в индуктивности первичной обмотки. Во время второго накопленная энергия передается нагрузке. Чем больше мощность, тем больше индуктивность, тем больше должно быть витков в первичной обмотке (в результате увеличивается количество витков во вторичных обмотках).

Двухтактная схема со средней точкой (push-pull) лишена этого недостатка. Первичная обмотка трансформатора разделена на две секции, которые попеременно подключены ключами к отрицательной шине. На рисунке красная стрелка показывает направление тока для одного цикла, а красная стрелка — для другого. Обратной стороной является необходимость иметь удвоенное количество витков в первичной обмотке, а также наличие перенапряжений в момент переключения. Их амплитуда может достигать двукратного значения питающего напряжения, поэтому необходимо использовать транзисторы с соответствующими параметрами. Назначение этой схемы — преобразователи низкого напряжения.

При перемычке инвертора выбросы отсутствуют. Мост состоит из четырех транзисторов, диагональ которых включает первичную обмотку трансформатора. Открытые транзисторы попарно:

  • первая петля — вверху слева и внизу справа;
  • вторая петля — нижний левый и верхний правый.

Обмотка подключается к плюсу блока питания то одним выводом, то другим. Недостаток — использование 4 транзисторов вместо двух.

Компромиссным вариантом считается использование полумостовой схемы. Здесь один конец первичной обмотки включен, а другой подключен к делителю из двух конденсаторов. В этой схеме также нет скачков напряжения, но используются только два транзистора. Недостатком такого решения является то, что на первичную обмотку подается только половина питающего напряжения. Вторая проблема заключается в том, что при создании мощных источников увеличивается емкость конденсаторов делителя и их стоимость становится нецелесообразной.

Если ИИП построен по схеме с настройкой параметров методом широтно-импульсной модуляции (ШИМ), то в большинстве случаев управление ключами осуществляется не напрямую микросхемой ШИМ, а через промежуточный узел — драйвер. Это связано с повышенными требованиями к прямоугольности управляющих сигналов.

Фрагмент схемы промышленного импульсного источника — полумостовой инвертор на транзисторах Q1, Q2 управляется через промежуточный узел на транзисторах Q8, Q9 и трансформатор T1.

В схемах всех преобразователей используются как полевые, так и биполярные транзисторы, а также IGBT, сочетающие в себе свойства обоих типов.

Выпрямитель

Преобразованное напряжение во вторичных обмотках необходимо выпрямить. Если требуется выходное напряжение выше +12 В, можно использовать обычные мостовые схемы (как в высоковольтной части).

Схема импульсного блока питания с выходным напряжением до 30 вольт и двухполупериодного мостового выпрямителя.

Если напряжение низкое, полезно использовать двухполупериодные схемы средней точки. Их преимущество в том, что падение напряжения происходит только на одном диоде за каждый полупериод. Это уменьшает количество витков в обмотке. С этой же целью используются диоды Шоттки и группы на них. Недостатком такого решения является более сложная конструкция вторичной обмотки.

Схема выпрямителя со средней точкой и прохождением через нее тока.

Фильтр

Выпрямленное напряжение необходимо фильтровать. Для этого используются как традиционные конденсаторы, так и катушки индуктивности. Для используемых частот преобразования дроссели небольшие, легкие, но работают эффективно.

Схема фильтрующих цепей выходных каналов импульсного блока питания ЭВМ.

Цепи обратной связи

Цепи обратной связи используются для стабилизации и регулирования выходного напряжения, а также для ограничения тока. Если источник не стабилизирован, у него нет этих цепей. Для устройств со стабилизацией тока или напряжения эти схемы выполнены на постоянных элементах (иногда с возможностью регулирования). Для регулируемых источников (лаборатория и т.д.) элементы управления включены в обратную связь для корректировки параметров в режиме онлайн.

Блок питания компьютера также имеет схему управления и формирования служебных сигналов (Power_good, Stand By и так далее).

Чем отличается от трансформаторного блока питания

И трансформаторный (линейный), и импульсный (инверторный) источники питания выдают постоянное напряжение на выходе. Кроме того, последние имеют меньшие габариты, более стабильны в работе, часто дешевле, к тому же напряжение более качественное и не зависит от параметров исходной синусоиды (а в наших сетях оно далеко не идеальное). Так почему же используются и трансформаторы, и импульсы? Чтобы понять, нужно знать, в чем разница между трансформатором и импульсным блоком питания. А для этого придется разбираться в устройстве и принципах работы. Исходя из этого, можно понять основные свойства.

Блок-схемы трансформаторов и импульсных источников питания

Как работает трансформаторный блок питания

В линейном источнике питания основное преобразование происходит через трансформатор. Его первичная обмотка рассчитана на сетевое напряжение, вторичная обычно понижается. В случае с классическим трансформатором переменного тока, предложенным П. Яблочковым, он преобразует синусоидальное входное напряжение в такое же синусоидальное напряжение на выходе вторичной обмотки.

Следующий блок — выпрямитель, на котором сглаживается синусоида, она превращается в пульсирующее напряжение. Этот блок выполнен на основе выпрямительных диодов. Диод может быть автономным, может быть установлен диодный мост (мостовая схема). Разница между ними заключается в частоте импульсов, которые мы получаем на выходе. Затем есть стабилизатор и фильтр, которые придают выходному напряжению желаемый уровень и форму. На выходе у нас постоянное напряжение.

Простейший линейный блок питания с двухполупериодным выпрямителем без стабилизации

Главный недостаток линейных блоков питания — их большие размеры. Они зависят от размера трансформатора: чем больше требуется мощность, тем больше размер блока питания. Еще нам нужен стабилизатор, который регулирует выходное напряжение, а это еще больше увеличивает размер, снижает КПД. Однако это устройство не создает потенциальных проблем с помехами для расположенного рядом оборудования.

Устройство импульсного блока питания и его принцип работы

В импульсном блоке питания преобразование более сложное. На входе находится сетевой фильтр, задача которого не допускать попадания в сеть генерируемых этим устройством высокочастотных колебаний. Они могут повлиять на работу ближайших устройств. Сетевой фильтр в бюджетных моделях не всегда стоит того, и часто это проблема нестабильной работы некоторых устройств, которую мы часто относим к «падению напряжения в сети».

Далее идет фильтр сглаживания, который выпрямляет синусоидальную волну. Полученное на его выходе пилообразное напряжение поступает на инвертор, преобразуясь в импульсы положительной и отрицательной полярности. Их параметры (частота и рабочий цикл) задаются через блок управления. Частоту обычно выбирают высокую — от 10 кГц до 50 кГц. Именно наличие фазы преобразования — генерации импульсов — дало название этому типу преобразователя.

Блок-схема SMPS с осциллограммами напряжения в ключевых точках

Высокочастотные импульсы отправляются на трансформатор, который гальванически изолирован от сети. Эти трансформаторы имеют небольшие размеры, так как с увеличением частоты сердечников нужно все меньше и меньше. Кроме того, сердечник может состоять из ферромагнитных пластин (в линейных источниках питания он должен быть из более дорогой электромагнитной стали).

На выходном выпрямителе биполярные импульсы превращаются в положительные, а выходной фильтр формирует постоянное напряжение на базе. Основное преимущество ИБП в том, что есть обратная связь, позволяющая настроить работу устройства так, чтобы выходное напряжение было близко к идеальному. Это обеспечивает стабильные выходные параметры, независимо от того, что мы имеем на входе.

Достоинства и недостатки импульсных блоков питания

Для начала не сразу понятно, почему лучше использовать импульсные, а не линейные выпрямители. Дело не только в размерах и расходе материала. Дело в более стабильных параметрах, обеспечиваемых импульсными приборами. Качество выходного напряжения не зависит от качества сетевого напряжения. Это актуально для наших сетей. Но не только. Это свойство позволяет использовать импульсный блок питания в сети разных стран. Ведь параметры сетевого напряжения в России, Англии и некоторых странах Европы разные. Не кардинально, но напряжение и частота разные. И зарядные устройства работают в каждом из них — это практично и удобно.

Размер тоже имеет значение

Кроме того, импульсные устройства имеют высокий КПД, до 98%, что не может не радовать. Потери минимальны, при этом трансформаторы тратят много энергии на непродуктивный нагрев. Кроме того, ИБП дешевле, но в то же время они надежны. Небольшие по размеру они позволяют получить широкий диапазон мощностей.

Но у импульсного блока питания есть серьезные недостатки. Во-первых, они создают высокочастотные помехи. Это вынуждает устанавливать на входе линейные фильтры. И они тоже не всегда справляются с поставленной задачей. Поэтому некоторые особо требовательные к качеству электроэнергии устройства работают только с линейными блоками питания. Второй недостаток — импульсный блок питания имеет минимальное ограничение нагрузки. Если подключенное устройство имеет мощность ниже этого предела, схема просто не будет работать.

Структуры и схемы блоков питания

Есть два типа ИБП: бестрансформаторный; Блок питания с трансформатором. В бестрансформаторных источниках питания импульсный ток поступает непосредственно на выпрямитель напряжения. Его схема проста и состоит из минимального набора элементов: специальной интегральной схемы и генератора ширины импульса. Бестрансформаторные блоки питания обладают малой мощностью. Поскольку в их цепи отсутствует гальваническое соединение с источником питания, существует вероятность поражения электрическим током.

Примечание!

Трансформаторные блоки питания более безопасны и надежны. Кроме того, они имеют небольшие размеры из-за количества витков обмотки, способного увеличить мощность блока питания.

Каждый виток обмотки имеет свой выпрямитель напряжения, что обеспечивает его стабильность на выходе. В большинстве настольных ПК используются блоки питания с силовыми трансформаторами.

Типовая схема питания трансформатора состоит из:

  • сетевой фильтр с шумоглушителем;
  • выпрямитель;
  • фильтр сглаживания;
  • преобразователь ширины импульса;
  • ключевой транзистор;
  • высокочастотный выходной трансформатор;
  • индивидуальные групповые и выходные фильтры;
  • выпрямитель.

Как переделать трансформатор в БП или зарядное устройство своими руками

В качестве источника питания нельзя использовать обычный трансформатор, так как на его выходе получается переменное напряжение высоких частот. Кроме того, большинство этих устройств не могут работать без минимальных нагрузок и нуждаются в улучшении. Ниже описано, как сделать зарядное устройство из электронного трансформатора своими руками. При этом разбирать его не нужно, достаточно вставить в него небольшую плату.

Плата построена на диоде Шоттки и фильтрующем конденсаторе. Также для запуска питания нужно подключить к его выходу лампочку. Выбор диода производится по доступным параметрам выходного напряжения и максимального тока.

Важно! Максимальное обратное напряжение диода должно быть в несколько раз выше выходного напряжения электрического трансформатора.

Эта схема отлично работает и выдает постоянный сглаженный ток. При желании можно установить более дорогое фильтрующее устройство и несколько конденсаторов. При регулярном использовании такого блока питания следует устанавливать его на радиатор отопления.
Модернизация трансформаторного устройства

Импульсный блок питания или линейный. История вопроса

Наверное, не секрет, что большинство технически грамотных специалистов по питанию, радиолюбители и покупатели настороженно относятся к импульсным источникам питания, отдавая предпочтение линейным.

Причина проста и очевидна. Репутация импульсных блоков питания была серьезно подорвана в 1980-е годы, во время массовых отказов отечественных цветных телевизоров, некачественной импортной видеоаппаратуры, оснащенной первыми импульсными блоками питания.

Что у нас сегодня? Практически все современные телевизоры, видеоаппаратура, бытовая техника, компьютеры используют импульсные блоки питания. Все меньше и меньше приложений для линейных источников (аналоговых, параметрических). Линейный блок питания сегодня в бытовой технике практически не встречается. Но стереотип остался. И это не консерватизм, несмотря на стремительный прогресс электроники, преодоление стереотипов идет очень медленно.

Попробуем объективно взглянуть на текущую ситуацию и попытаться изменить мнение экспертов. Рассмотрим «стереотипные» и присущие импульсным источникам питания недостатки: сложность, ненадежность, помехи.

Импульсный блок питания. Стереотип «сложность»

Да, импульсные блоки питания сложны, точнее, сложнее аналоговых, но намного проще, чем компьютер или телевизор. Не обязательно разбираться в их схемах, как и схемах цветного телевизора. Оставьте это профессионалам. Для профессионалов нет ничего сложного.

Импульсный блок питания. Стереотип «ненадёжность»

Основание импульсного блока питания не стоит на месте. Современное оборудование, используемое в импульсных источниках питания сегодня, позволяет с уверенностью утверждать: ненадежность — это миф. В основном надежность импульсного блока питания, как и любого другого оборудования, зависит от качества используемой элементной базы. Чем дороже импульсный блок питания, тем дороже база элемента в нем. Высокая степень интеграции позволяет реализовать большое количество интегрированных защит, которые иногда отсутствуют в линейных источниках.

Импульсный блок питания. Стереотип «помехи»

В схемах импульсного питания заложено формирование мощных импульсов и затухающих колебаний в обмотках трансформатора. Эти процессы переключения приводят к появлению широкого спектра паразитного излучения. Следовательно, корпус и соединительные провода источника могут стать антенной, излучающей радиопомехи. Но если тщательно проработать конструкцию импульсного блока питания, о помехах можно забыть. Кроме того, благодаря современным технологиям импульсные блоки питания позволяют значительно снизить пульсации сетевого напряжения.

Блок питания с силовым трансформатором

Есть два типа силовых трансформаторов для ИБП: с серпом и без серпа. Оба типа могут использоваться для установки в импульсных источниках питания.

Наклонный трансформатор состоит из трех обмоток, первичная цепь — это 1 обмотка, состоящая из двух полуобмоток по 20 витков каждая, а вторичная цепь также состоит из двух полуобмоток, соединенных в оплетку. Каждая полуобмотка состоит из семи витков, последовательно соединенных друг с другом по электрической цепи, каждый виток равен 1 Вольт. Последовательное соединение обмоток друг с другом увеличивает мощность.

Использование силовых трансформаторов для импульсного питания обусловлено рядом преимуществ:

  • последовательное соединение обмоток трансформатора обеспечивает стабильность напряжения в агрегате;
  • простота сборки и доступность элементов;
  • возможность увеличения мощности силы тока за счет количества обмоток;
  • низкое энергопотребление.

Силовые трансформаторы имеют следующие недостатки:

  • при ненадежной изоляции подключений к косе возможно короткое замыкание;
  • индукция электромагнитного поля может вызвать помехи.

Переделка электронного трансформатора

Хороший и достаточно компактный блок питания может состоять из так называемого электронного трансформатора (ЭТ), предназначенного для питания низковольтных галогенных ламп.

Но чтобы использовать трансформатор в сочетании с отверткой, его (агрегат) необходимо доработать. Давайте посмотрим на классическую схему более простого ET.

Это простейший импульсный понижающий источник питания, собранный по двухтактной схеме. Выходное напряжение снимается со вторичной обмотки выходного трансформатора. Схема, представленная на рисунке, конечно, не единственная. Есть устройства попроще, есть устройства посложнее. Доступен со стабилизацией выходного напряжения, системой плавного пуска и защитой от короткого замыкания. Но нас интересует неотъемлемая часть любого электронного преобразователя. Так в чем же трудность?

Проблема в том, что выходное напряжение таких блоков питания регулируется с частотой в десятки килогерц и даже модулируется с частотой 50 Гц, подходит для питания ламп накаливания, но не подходит для отвертки. Значит, его нужно расправить и разгладить. Для этого воспользуемся диодом VD1 и двумя сглаживающими конденсаторами — С1 и С2, подключив их по следующей схеме.

Индикатор H1 действует как индикатор нагрузки, когда отвертка выключена. Необходимо запустить преобразователь: без нагрузки он просто не запускается. Высоковольтный электролитический конденсатор можно взять от блока питания компьютера или любого другого устройства, например, от телевизора с импульсным блоком питания. Он расположен в корпусе электронного трансформатора. Диод и конденсатор помещены в корпус прибора, а лампа установлена ​​таким образом, чтобы также освещать рабочее место: убила, как говорится, двух зайцев. Такой светильник будет намного удобнее стандартного освещения, которое включается только с помощью инструмента. Слепо цельтесь в темноте, затем включите отвертку и посмотрите, куда вы попали.

Диод КД2960 — это быстродействующий выпрямительный диод, рассчитанный на ток 20А и выдерживающий обратное напряжение до 1200 В. Его зарубежный аналог — 20ЕЦ12. Заменить этот диод на обычный выпрямитель не получится — у него слишком малая скорость, и на частоте в десятки килогерц он больше нагреется, чем распрямится.

Но есть замена. Вполне подойдет диод Шоттки, выдерживающий ток 15-20 А и обратное напряжение не менее 25 В. Такие диоды можно встретить в блоках питания ПК. Там они служат той же цели. Диод, конечно же, нужно поставить на радиатор.

Миниатюрная лампочка. Его можно встретить в советских новогодних венках или использовать два 6,3В, соединенных последовательно. Собираем выпрямитель, помещаем в чемодан для инструмента, выводим провода через просверленное отверстие, припаиваем часть разъема. Второй припаиваем к проводам трансформатора и капитальный ремонт завершен. Поскольку напряжение на выходе электронного трансформатора переменное, полярностью подключения проводов от ЕТ к выпрямителю можно пренебречь.

Как было сказано выше, существуют трансформаторы, обеспечивающие плавный пуск галогенных ламп. Подойдут ли они нам? Скорее. Как только мы подключим ЕТ к сети, он запустится и через 1-3 секунды войдет в рабочий режим — это будет хорошо заметно по регулярному миганию лампы H1. После этого инструмент можно использовать без проблем.

Важно! Выбирая электронный трансформатор без защиты от перегрузки, необходимо обеспечить его запас мощности 30-40%. Иначе блок не будет «тянуть» инструмент или (что более вероятно) просто выгорит.

Драйвер

Использование драйвера вместо трансформаторного блока связано с особенностями работы светодиода, как неотъемлемого элемента современного светотехнического оборудования. Дело в том, что любой светодиод — это нелинейная нагрузка, электрические параметры которой меняются в зависимости от условий эксплуатации.

Вольт-амперная характеристика светодиода

Рис. 3. Вольт-амперная характеристика светодиода

Как видите, даже при незначительных колебаниях напряжения произойдет значительное изменение силы тока. Особенно отчетливо такие различия ощущаются мощными светодиодами. Кроме того, в работе присутствует температурная зависимость, поэтому падение напряжения от нагрева элемента уменьшается, а ток увеличивается. Такой режим работы крайне негативно влияет на работу светодиода, из-за чего он быстрее выходит из строя. Невозможно подключить его напрямую от сетевого выпрямителя, для которого используются драйверы.

Особенность драйвера светодиода заключается в том, что он обеспечивает одинаковый ток от выходного фильтра, независимо от величины напряжения, приложенного к входу. Конструктивно современные драйверы для подключения светодиодов могут быть выполнены как на транзисторах, так и на базе микросхемы. Второй вариант набирает все большую популярность благодаря лучшим характеристикам драйверов, более простому контролю рабочих параметров.

Ниже приведен пример того, как работает драйвер:

Пример пилотной схемы

Рис. 4. Пример схемы управления

Здесь на вход выпрямителя сетевого напряжения VDS1 подается переменное значение, затем выпрямленное напряжение в драйвере передается через сглаживающий конденсатор С1 и полуплечо R1 — R2 на микросхему BP9022. Последний генерирует серию импульсов ШИМ и передает их через трансформатор на выходной выпрямитель D2 и выходной фильтр R3 — C3, который используется для стабилизации выходных параметров. За счет введения дополнительных резисторов в цепь питания микросхемы такой драйвер может регулировать значение выходной мощности и управлять интенсивностью светового потока.

Схемы импульсных блоков питания

Чтобы понять, как работает импульсный блок питания, необходимо понимать, что происходит в каждой из его частей. Проще это делать по схемам. Приведем лишь некоторые, так как существует множество вариантов и вариаций. Схема импульсного питания содержит пять необходимых блоков плюс обратная связь. Здесь мы поговорим о каждом элементе отдельно, попутно предоставим полную схему ИБП с использованием различных базовых элементов.

Вариант импульсного блока питания с выходным напряжением 5 В и 12 В и разной полярностью

Входной фильтр

Как мы уже говорили, входной фильтр установлен таким образом, что высокочастотные помехи, создаваемые блоком питания, не попадают в сеть. В простейшей форме это устройство представляет собой индуктивность, подавляющую электромагнитные помехи, и два конденсатора, подключенных параллельно входу и нагрузке.

Более простая схема входного фильтра

Используются специальные конденсаторы — типа X. Конденсаторы X были специально разработаны для этой цели. Они выдерживают мгновенные скачки напряжения в киловольтах (до 2,5 кВ), тем самым подавляя межфазные помехи (противофазные помехи). Индуктивность представляет собой ферритовый сердечник со спиральными окрашенными медными проводами. Он индуцирует токи, которые нейтрализуют мешающие токи.

Приведенная выше схема входного фильтра для импульсного источника питания не устраняет помехи, возникающие между фазой и землей (корпусом) или между нейтралью и корпусом. Для их нейтрализации в схему добавлены два конденсатора Y-типа (выдерживающие скачки напряжения до 5 кВ). Особая конструкция Y-конденсатора обеспечивает разрыв цепи, а не короткое замыкание в случае отказа.

Оба типа конденсаторов (X и Y), которые устанавливаются во входные фильтры, изготовлены из специальных негорючих материалов, так как они могут нагреваться до очень высоких температур и стать причиной пожара. Именно в этом, а также в конструктивных особенностях кроется причина их дороговизны (по сравнению с обычными).

Схема компенсации всех видов помех

Но для правильной работы этой схемы требуется рабочий грунт. Его необходимо подключить к корпусу блока питания. Незаземленный корпус источника питания будет запитан приблизительно от 110 В. Ток будет очень небольшим, но контакт будет ощущаться.

Сетевой выпрямитель и сглаживающий фильтр

Как упоминалось выше, выпрямитель предварительно выпрямляет синусоидальную волну. Если установлен диод, он прерывает нижние полуволны (отрицательные.

Сравнение однополупериодного и двухполупериодного выпрямителей. При использовании диода низкий КПД и большая пульсация выпрямленного напряжения. По этим причинам предпочтительна четырехдиодная мостовая схема

В простейшем случае выпрямитель представляет собой диод Шоттки, но также можно использовать диодный мост с параллельно подключенным конденсатором. Для диодных мостов часто используются обычные диоды типа 1N4007, но все же лучше установить все те же диоды Шоттки. Они «быстрее», поэтому вы можете получить лучшие результаты.

Различные схемы фильтров разной степени сложности

Диод устанавливается в блоки питания для недорогого оборудования. На его выходе напряжение принимает форму положительных полуволн, которые идут с некоторыми интервалами. На выходе диодного моста пульсации намного меньше, поэтому такой выпрямитель устанавливается для устройств, требующих большей мощности. Пульсирующее напряжение с выхода диод / диодный мост подается на конденсатор (он должен быть рассчитан на напряжение 270-400 В), который создает «зубцы» из полуволн. Здесь мы уже получаем более-менее стабильное постоянное напряжение.

Инвертор или блок ключей

В следующем блоке выпрямленное напряжение преобразуется в импульсы. Частота импульсов высокая — от 10 до 50 кГц. Реализовать эти блоки можно двумя способами: с помощью микросхем, основанных на осцилляторе (генераторе блоков).

Еще одна блок-схема ИИП

Во втором случае используется пара транзисторов, которые включаются поочередно, формируя на выходе последовательность импульсов. Частота переключения задается генератором. Такие схемы есть сейчас, но большинство из них реализовано на микросхемах.

Пример схемы транзисторного инвертора

Если есть микросхема, зачем ограждать огород из нескольких десятков частей. Кроме того, требуемый тип микросхемы широко распространен и недорог. Это так называемые ШИМ-контроллеры (TL494, UC384x, DH321, TL431, IR2151, IR2153 и др.). К этим микросхемам нужно всего лишь добавить пару полевых транзисторов и несколько мелких деталей и получить необходимый инвертор.

Схема SMPS с ШИМ-контроллером для обратноходовых и полумостовых преобразователей

Контроллер PWM отлично адаптируется к любому типу схемы. Он совместим со схемами обратного хода, полумостового и мостового выпрямителей. Конечно, количество элементов разное, но все они простые и недорогие.В обратных схемах транзисторы должны быть рассчитаны на большее напряжение, чем подаваемое на входе.

Устройство источника импульсного напряжения с ШИМ и двухтактным контроллером и мостовым выпрямителем

Импульсные источники питания в осветительных приборах, энергосберегающие лампы и светодиоды, электронные балласты для люминесцентных ламп (ЭПРА) построены по полумостовым схемам. Мостовые схемы используются в более мощных агрегатах. Например, при инверторной сварке.

Есть и более «серьезные» контроллеры, которые параллельно с работой проверяют параметры входного и выходного напряжения и в случае неисправности просто прекращают свою работу. Поскольку этот компонент обычно самый дорогой в импульсном блоке питания, это очень хорошо. Заменив неисправные детали (обычно резисторы или конденсаторы) получаем исправный агрегат.

Силовой трансформатор

Трансформаторная сборка на блоке питания — одна из самых стабильных. Помимо самого трансформатора, этот блок содержит небольшую группу элементов, которые нейтрализуют всплески тока, возникающие на обмотках трансформатора при изменении полярности. Эта группа называется «демпферная».

Рассматриваемый блок обведен красным, а демпфер — зеленым

Трансформатор — один из самых надежных элементов. У него редко бывают проблемы. Он может быть поврежден из-за отказа инвертора. В этом случае через обмотку протекает слишком сильный ток, который разрушает трансформатор.

Блок-схема силового трансформатора для ИИП

Все работает следующим образом:

  • В первом цикле импульсного источника питания ключ VT1 (полевой транзистор с наведенным каналом n-типа) открыт. Ток течет по первичной обмотке трансформатора, заряд накапливается в сердечнике.
  • На втором такте ключ замыкается, ток течет во вторичную обмотку через диод VD2.
  • При включении первичной обмотки происходит выброс, вызванный несовершенными деталями. Вот тут-то и пригодится демпфер. Его задача — поглотить этот пик, так как напряжение может быть достаточно большим и может повредить транзистор переключателя, что приведет к неработоспособности схемы. Пиковый ток протекает через первичную обмотку трансформатора, диод VD1, через резистор R1 и емкость C2.
  • Потом полярность снова меняется, кнопка BT1 срабатывает.

Номинальные характеристики подбираются исходя из параметров трансформатора. Подборка сложная, поэтому описывать ее нет смысла. И еще: не все схемы имеют демпфер, но его наличие повышает надежность и стабильность импульсного блока питания.

Несколько слов о диодах, используемых в демпферах. Это может быть обычный диод, подобранный исходя из параметров, но схемы с стабилитроном более надежны. Также может быть вариант без резистора и емкости, но с подавителем, переключенным на противоположное (на схеме ниже).

Другой вариант блока силового трансформатора, в котором используется ограничитель (защитный диод) D1

Супрессор — это защитный диод, принцип работы аналогичен стабилитрону, только уравниваются импульсный ток и рассеиваемая мощность. Он может быть асимметричным и симметричным.

Выходной выпрямитель и фильтр, стабилизатор

По этому можно понять схему импульсного блока питания, так как выходной выпрямитель и фильтр устроены по одному принципу. Элементы могут быть разными, но схемы одинаковые. Единственное, что нужно учитывать, — это стабилизация выходных параметров. Это дополнительная деталь, но такой импульсный блок питания более надежен.

В дешевых блоках питания используется самый простой и дешевый способ стабилизации — обратная связь на пассивных элементах. На схеме ниже это два резистора R6 и R7, подключенные к вспомогательной обмотке силового трансформатора. Не очень надежный из-за влияния между обмотками, но простой и дешевый.

Простой способ стабилизировать

Второй вариант стабилизатора выходного напряжения выполнен на стабилизаторе VD9 и оптроне HL1. Выходное напряжение — это сумма падения напряжения на стабилитроне и напряжения на оптроне. Это чуть более надежная схема для ИИП средней мощности.

Стабилизация выхода ИИП с помощью стабилитрона и оптрона.

Наиболее стабильными выходными индикаторами являются схемы SMPS со стабилизатором TL431.

TL431 — это интегральная схема для трехконтактного регулируемого параллельного регулятора напряжения с улучшенной температурной стабильностью. Благодаря внешнему делителю TL431 способен стабилизировать напряжение от 2,5 до 36 В при токе до 100 мА.

ИБП, в которых используется микросхема TL431, более сложны, но надежны. В таких схемах может быть подстроечный переменный резистор, позволяющий изменять выходное напряжение в небольшом диапазоне. Обычно подстройка составляет не более 20%, иначе схема может быть нестабильной.

Схема со стабильным выходным напряжением

Если нет необходимости в регулировке выходного напряжения, лучше заменить резистор отсечки на нормальный, так как переменные менее надежны.

Несколько слов о резисторе R20 (см. Схему выше), который находится на выходе. Это так называемый подтягивающий резистор. Как известно, ИИП без нагрузки работать не будет. Таким образом, на выходе ставится сопротивление, обеспечивающее минимальную нагрузку. Но это решение не идеальное, так как сопротивление перегревается и иногда очень сильно. Ставить рядом конденсаторы крайне нежелательно, иначе они тоже перегреются. А в качестве выходного сопротивления следует использовать высокоточные резисторы, так как они мало меняют свои параметры при нагреве (блок выдает стабильное напряжение даже при длительной работе).

Линейный блок питания схема: Моделируем и паяем линейный блок питания

Любой, кто пытался сделать линейный блок питания, знает, что задача это несколько сложнее, чем преподносится в книжках. Схема-то простая. Но как понять, каковы должны быть номиналы компонентов в ней? Какой ток сможет выдавать БП при использовании заданных компонентов? Сегодня мы сделаем линейный блок питания на 5 В и в процессе попробуем ответить на эти вопросы.

Важно! Электричество — опасная штука. Знайте, что неосторожное обращение с ним может привести к вашей смерти. Не допускается повторять проект, если вы не знакомы с техникой безопасности при работе с 220 В.

Построение модели

Было решено построить модель будущего БП в LTspice. Вот что получилось:

Модель можно скачать здесь. Схема и принцип ее работы описаны во многих источниках, поэтому не будем задерживаться на этом моменте.

Небольшой трансформатор китайского производства под названием «EI-35*15 230V 50Hz 6V 3VA» у меня уже был. Измеренные сопротивление и индуктивность вторичной обмотки составили 3 Ом и 18.84 мГн соответственно, первичной — 1.4 кОм и 17.77 Гн. Эти значения и были использованы в модели. Коэффициент 0.995 взят с потолка. Он отражает потери на трансформаторе и должен быть чуть меньше единицы.

Емкость C1 была подобрана так, чтобы выходное напряжение при потреблении нагрузкой 200 мА держалось в пределах 5-6 В:

Минимальное и RMS значение напряжения:

На диодах D1-D4 при включении БП видим ток до 1.3 А, и после заряда конденсатора C1 — до 0.65 А. Похоже, что можно использовать диоды 1N4001. Они способны выдерживать прямой ток до 1 А, а импульсный ток — аж до 30 А. Но БП планировалось нагружать выше расчетного лимита. Поэтому были использованы диоды 1N5408. Они рассчитаны на прямой ток 3 А и импульсный ток до 200 А.

Также из модели мы узнаем, что ток через R2 может достигать 1.2 А. Поскольку это сопротивление вторичной обмотки трансформатора, то в реальной схеме R2 не будет. Но на его месте будет стоять предохранитель. Значит, предохранитель должен быть где-то на 2 A.

Само собой разумеется, напряжением V(out) как на скриншоте мы ничего питать не можем. Я хотел использовать какой-нибудь линейный стабилизатор с низким падением напряжения (LDO). Но оказалось, что к подходящим для задачи LDO, доступным в локальных магазинах, не так-то просто найти модель для LTspice. Поэтому в модели пришлось обойтись без LDO.

Пайка и тестирование

Блок питания у меня получился таким:

Стенд сделан из оргстекла, склеенного прозрачным эпоксидным клеем. В качестве LDO был использован L4941BV. Он выдает напряжение 5 В и ток до 1 А. Согласно даташиту [PDF], при токе 200 мА падение напряжения составляет лишь 0.15 В. Сам же стабилизатор при этом потребляет около 10 мА. Ожидалось, что в итоге БП сможет выдавать 150-180 мА.

Полная схема (кликабельно):

Блок питания тестировался при помощи 5-ваттных резисторов. Их номиналы уменьшались, то есть, ток увеличивался, до тех пор, пока на осциллографе не появилась рябь (ripple) в 60 мВ:

Произошло это на нагрузке 23 Ом. Соответственно, ток составил 217 мА, а мощность — 1.085 Вт.

Для измерения потребляемой мощности и коэффициента мощности был использован ваттметр МЕГЕОН 71017:

Согласно прибору, на такой нагрузке БП потребляет 2.75 Вт. Эффективность составила:

Мы можем посчитать активную мощность (active power) в LTspice, как среднее от произведения входного тока на входное напряжение. Эта величина уже учитывает коэффициент мощности вместе с любыми искажениями в кривой потребляемого тока. Выходная мощность нам известна, она составляет 5 В умножить на 200 мА, или 1 Вт. Но такие расчеты дают эффективность не более 32%.

Также при использовании директивы .four 50 I(V1) модель выводит коэффициент мощности в SPICE Error Log:

Total Harmonic Distortion: 13.259803% PF=0.441966

Однако прибор показывает PF равный 0.925. В общем, такая упрощенная модель не подходит для оценки эффективности и коэффициента мощности.

Заключение

Сегодня мы многое узнали о линейных блоках питания. А именно — как понять, какие диоды нужно использовать в диодном мосту, на какой ток должен быть предохранитель, какой емкости должен быть конденсатор, а также как измерить КПД блока питания.

«Наивная» модель может быть использована для подбора номиналов компонентов. Однако если вы хотите оценить эффективность или коэффициент мощности блока питания, то моделировать его нужно вместе с LDO. За более точную модель придется заплатить лишними ограничениями на выбор компонентов.

Был изготовлен линейный блок питания на 5 В и 200 мА. Его эффективность не высока. Однако ценят линейные блоки питания не за эффективность, а за простоту, надежность и отсутствие ВЧ-наводок.

Линейные блоки питания: простота конструкции и ремонта

Линейные блоки питания — это источник питания, не содержащий никаких коммутационных или цифровых компонентов. Он обладает некоторыми замечательными характеристиками по сравнению с импульсными блоками питания, такими как очень низкий уровень шума и пульсаций, невосприимчивость к помехам от сети, простота, надежность, простота конструкции, расчета и ремонта.

БП также могут генерировать как очень высокие напряжения (тысячи вольт), так и очень низкие напряжения (менее 1V). Линейные блоки питания могут легко генерировать несколько выходных напряжений. С другой стороны, они большие по размеру, тяжелые и требуют большего теплоотвода. Линейные источники питания существуют уже несколько десятилетий, были созданы задолго до появления полупроводников.

Линейные блоки питания могут быть фиксированными, например, как источник питания 5V, который может потребоваться для логической схемы, или несколько фиксированных блоков питания, необходимых для ПК (+5, +12 или -12V). На настольном лабораторном блоке питания вы можете использовать источник переменного тока. В дополнение к одиночным источникам вы также можете получить двойные схемы питания, например, для схем операционного усилителя ±15V, и даже БП двойного контроля, которые синхронизированы по напряжению друг с другом.

Некоторые примеры:
  • +5V логические и микропроцессорные схемы
  • +12V LED освещение, общая электроника
  • Схемы операционного усилителя ±15V
  • Стендовое испытательное питание 0-30V
  • +14,5V зарядное устройство

В этой статье мы рассмотрим отдельные компоненты блока питания, а затем с нуля разработаем небольшой блок питания 12V и регулируемый двойной блок питания 1–30V.

Компоненты линейного блока питания

  • Секция ввода сети содержит компоненты подключения к электросети, обычно выключатель, предохранитель и контрольную лампочку. Используйте хорошее заземление и изолируйте все силовые части внутренней проводки изоляционным материалом для защиты от случайного контакта.
  • Трансформатор выбирают в соответствии с требуемым выходным напряжением и эффективно изолирует все другие цепи от сетевых контактов. Трансформатор может иметь несколько отводов первичной обмотки, чтобы обеспечить различное входное напряжение сети, и несколько отводов вторичной обмотки, соответствующих требуемому выходному напряжению. Кроме того, между отводами первичной и вторичной обмоток имеется экран из медной фольги, который способствует уменьшению емкостной связи с высокочастотным сетевым шумом.
  • Выпрямитель может быть таким же простым, как одинарный диод (не подходит), двухполупериодный мост с центральным ответвлением или двухполупериодный мост. Следует использовать выпрямительные диоды более мощные, чем рассчитывалось. По моему опыту ремонта многих неисправных блоков питания, проблемы обычно возникают из-за выхода из строя диода, которые горят либо из-за слишком большого тока, либо из-за скачков напряжения в сети.
  • Учитывая это, выберите диод с высоким PIV (пиковое обратное напряжение). При установке диодов держите выводы на длинной стороне, так как именно здесь рассеивается большая часть их тепла. В высоковольтных источниках питания часто встречаются небольшие конденсаторы, подключенные параллельно диодам, чтобы помочь им быстрее восстанавливаться.
  • Конденсатор является постоянно работающим компонентом и должен заряжаться до пика вторичного напряжения (Vsec*1,414), а затем быстро отдавать накопленную энергию в нагрузку. Конденсаторы из алюминиевой фольги представляют собой рулон бумаги из алюминия, заполненный маслом. Однако, они имеют свойство со временем высыхать и, как следствие, терять свою емкость. Если возможно, разместите их подальше от источников тепла при компоновке.
  • Танталовые конденсаторы имеют гораздо более низкое последовательное сопротивление (эквивалентное последовательное сопротивление), поэтому лучше справляются с пульсациями. Вы можете использовать их в цепи регулятора. При разводке схемы, старайтесь свести все заземления в одну точку. Регулятор также должен иметь небольшой выходной ток, когда он не находится под нагрузкой; 1кОм будет достаточно.
  • На рисунке ниже зеленая кривая представляет собой то, как форма волны выглядела бы без конденсатора, а красная форма волны — это «заряд» конденсатора на каждом полупериоде, а затем разряд из-за тока нагрузки. Результирующая форма волны — это пульсирующее напряжение.
  • Регулятор бывает разных типов: последовательный, шунтирующий, простой и сложный. Будет отдельная статья о регуляторах, но в этом руководстве мы сосредоточимся на разработке двух простых регуляторов на основе интегральной микросхеме с фиксированным регулятором 7812 и регулируемым регулятором LM317.
Линейные блоки питания — проектирование

Разработка линейного блока питания похожа на чтение на иврите: вы начинаете с конца и продвигаетесь к началу. Ключевая спецификация — это напряжение на выходе, которое мы хотим иметь, и какую величину тока мы можем получить от него без падения напряжения. В этом проекте давайте нацелимся на 12V при токе 1 А и 3V на регуляторе. У любого регулятора должна быть определенная необходимая разница между входным и выходным напряжениями для правильной работы. Если не указано иное, предположите, что это минимум 3V. Некоторые из используемых здесь регуляторов рассчитаны только на 2V.

Если на выходе нам нужно 12V, то на конденсаторе нужно 12 + 3 = 15V. Теперь, когда этот конденсатор заряжается и разряжается, в нем должна присутствовать переменная составляющая, то есть пульсация напряжения. Чем больше ток, потребляемый конденсатором, тем хуже пульсации, и это тоже нужно учитывать. При выборе значения 10%, т.е. 1,2V (размах), ограничение рассчитывается следующим образом:

где f равно 50 или 60 в зависимости от частоты вашей сети. Следовательно, нам необходимы:

Это возвращает нас к диодам. Поскольку диоды подают не только ток нагрузки, но и ток заряда конденсатора, они будут использовать больший ток.

В двухполупериодном мосту ток составляет 1,8*I нагрузки. На центральном отводе, это 1,2*I нагрузки. Учитывая это, мы должны использовать диоды не менее 2 А.

Теперь мы переходим обратно к вторичной обмотке трансформатора и ее удельному напряжению. В любой надежной системе мы должны учитывать допуски. Если мы будем следовать только минимальным требованиям к конструкции, вход регулятора может упасть ниже уровня падения напряжения, что окажет значительное влияние на сеть. В коммерческих проектах обычно указывается ± 10%, поэтому, если у нас напряжение 230 В, это означает, что оно может упасть до 207V.

Таким образом, необходимое напряжение на вторичной обмотке будет следующим:

где 0,92 — КПД трансформатора, а 0,707 — 1/√2.

Vreg — падение напряжения регулятора, Vrect — падение напряжения на 2 диодах, которое составляет 2*0,7 для цепи центрального отвода и 4*0,7 для полного моста. Пульсации напряжения V было указано как 10% от 12V или 1,2V, поэтому:

Это означает, что готового трансформатора на 15V должно хватить. Бывает, что вы не можете найти подходящий трансформатор, но есть в наличии другой, с более высоким напряжением. Обратной стороной этого является то, что на стабилизаторе будет более высокое напряжение и, как следствие, большая мощность, рассеиваемая его радиатором.

Последнее, что нужно сейчас указать, — это габаритная мощность трансформатора в ВА. Это простая и распространенная ошибка — думать, что ВА будет Vsec*Iload, т.е. 15*1 = 15VA. Но мы не должны забывать, что трансформатор также заряжает конденсатор, поэтому в зависимости от конфигурации, нагрузка 1,2 или 1,8*I означает большую разницу, то есть 1,8*1*15 = 27 ВА.

На этом конструирование завершается. А как насчет предохранителя? Это целая наука, но для этого простого блока питания я бы оценил его в 2 раза больше первичного входного тока. Таким образом, в данном случае ВА равно 27, а напряжение сети составляет 230V, а I=2*27/230 = 250 мА.

Теперь мы можем добавить в регулятор последние несколько компонентов:

Для C1 мы рассчитали его на 4200 мкФ. Но поскольку регулятор удалит большую часть пульсации, она может быть меньше или вдвое меньше той, что составляет 2200 мкФ. Назначение C2 и C3 — обеспечение стабильности и помехоустойчивости регулятора. Конденсаторы C2 10 мкФ и C1 1 мкФ. В идеале эти емкости должны быть танталового типа, но если вы вынуждены использовать алюминий, вам следует удвоить значение.

Шунтирующим диодом D3 часто пренебрегают, но он важен. Если произойдет короткое замыкание на входе регулятора, любая накопленная емкость в нагрузке Vcc, включая C3, разрядится на заднюю часть регулятора и, возможно, спалит его. Но D3 спасает от такой ситуации.

Теперь давайте заменим фиксированный регулятор на регулируемый на основе популярного и простого в использовании LM317 и добавим дополнительную отрицательную версию LM337, чтобы сформировать двойной регулируемый блок питания. Обратите внимание, что мы использовали трансформатор с центральным отводом, а также полный мостовой выпрямитель. Следующие примечания в равной степени относятся к отрицательной половине блока питания. Единственное, что осталось рассчитать — это R6 и R7.

Если вы сделаете R6 = 220, тогда для любого напряжения между Vmax и Vmin, R7 = (176*Vout) — 220. Итак, если вы хотите 9V, R7 будет 176*9 — 220 = 1k4. Вы также можете использовать двойной подстроечный резистор от 5 до 10kОм (линейный) для одновременной регулировки обеих сторон. Трансформатор с вторичной обмоткой 25/0/25 подойдет. C8 и C9 обеспечивают помехоустойчивость и могут составлять 10 мкФ. C10 и C11 — 1 мкФ, а C4 и C7 — 1000 мкФ. Минимальное выходное напряжение составляет около 1,25V.

Примеры небольших линейных блоков питания своими руками:

Разница между линейными и импульсными источниками питания | tech

Выпуск: 11 марта 2022 г., Обновление: 19 сентября 2022 г., I.R.

Как линейные, так и импульсные источники питания обеспечивают стабильный постоянный ток (также сокращенно «постоянный ток» или «DC»).
DC используется в цепях большинства электронных устройств, таких как смартфоны, компьютеры, кондиционеры и заводские роботы. Поскольку каждый тип устройства и внутренняя схема такого электронного оборудования требуют различных напряжений, необходим источник постоянного тока, соответствующий каждому напряжению.
Впервые был изобретен линейный источник питания. Линейные источники питания также известны как последовательные источники питания. В линейном источнике питания трансформатор, состоящий из железного сердечника и катушки, используется для уменьшения напряжения до входящего переменного тока (AC). Затем напряжение выпрямляется диодом в цепи выпрямителя и сглаживается конденсатором в цепи сглаживания для обеспечения стабильного напряжения.
Выходное напряжение схемы выпрямителя представляет собой серию положительных пиков синусоиды, что не является подходящим стабильным током. Поэтому напряжение выравнивается с помощью сглаживающей цепи, состоящей из конденсатора, и стабилизирующей цепи (схемы управления). Существует два типа цепей управления: шунты и последовательные цепи. Оба метода контролируют и контролируют выходное напряжение постоянного тока, чтобы поддерживать постоянное значение. Разница между входным и выходным напряжениями приводит к выделению тепла; поэтому требуется большой радиатор.
Для линейного источника питания требуется специальный трансформатор переменного тока в зависимости от входного напряжения, выходного напряжения и мощности. Таким образом, каждое устройство имело фиксированную мощность и требовало источника питания с отдельным трансформатором для каждого приложения.

Импульсные источники питания, напротив, перед регулировкой напряжения имеют функцию выпрямления и сглаживания. Прерыватель используется для преобразования поступающего напряжения в последовательность высокочастотных импульсов. При включении и выключении выключателя с высокой скоростью выпрямленный ток трактуется как псевдопеременный ток (AC) с пульсирующей волной, а напряжение регулируется с помощью высокочастотного трансформатора.

Типичная разница между линейным блоком питания и импульсным блоком питания заключается в уровне шума и размере блока питания. Как упоминалось выше, импульсный источник питания многократно включает и выключает переключатель с высокой скоростью. Это вызывает шум из-за переключения. Линейные источники питания производят меньше шума, чем импульсные источники питания.
Как упоминалось выше, импульсный источник питания многократно включает и выключает коммутатор с высокой скоростью. Это вызывает шум из-за переключения. Что касается шума, линейные блоки питания производят меньше шума, чем импульсные блоки питания.
Если сравнить линейный источник питания и импульсный источник питания с одинаковым выходным сигналом, шум линейного источника питания (R4G18-2) составляет 0,5 мВ (среднеквадратичное значение) и 1 мА (среднеквадратичное значение), как указано в технических характеристиках. Однако импульсный источник питания (R4K18-2) составляет около 5 мВ (среднеквадратичное значение) и 5 ​​мА (среднеквадратичное значение).
Другими словами, шум напряжения импульсного источника питания в десять раз больше, а шум тока в пять раз больше, чем у линейного источника питания.
Следующим шагом было определение размера блока питания. Линейный источник питания был небольшим; однако импульсный источник питания был меньше. Это связано с размером трансформатора. Если напряжение изменяется на ту же величину, трансформатор будет меньше на более высоких частотах.
В линейном источнике питания входная частота от розетки или другого источника подается непосредственно на трансформатор, тогда как в импульсном источнике питания ток после выпрямления направляется на трансформатор в виде высокочастотного импульса. Поэтому трансформатор маленький.
Например, блок питания с выходным напряжением постоянного тока 18 В, линейный блок питания (R4G18-2) имеет размеры 124 × 84 × 325 мм (В × Ш × Г) и весит примерно 3 кг. Для сравнения, импульсный блок питания (R4K18-2) имеет размеры 124 × 35 × 128 мм (В × Ш × Г) и весит примерно 500 г.
Они оба одинаковой высоты, но линейный блок питания в 2,4 раза шире, в 2,5 раза глубже и весит в шесть раз больше, чем импульсный блок питания. Это связано с тем, что в трансформаторах используется железный сердечник, а размер трансформатора влияет на его вес.
Импульсные источники питания стали широко использоваться примерно в 1990 году, намного позже линейных источников питания. Старые адаптеры переменного тока очень большие и тяжелые, потому что в них используются линейные источники питания.
В последние годы источники питания на основе нитрида галлия (GaN) с низкими потерями энергии получили широкое распространение. 9Источники питания 0009 GaN представляют собой полупроводники из нитрида галлия, которые аналогичны обычным полупроводникам на основе кремния. Транзисторы, использующие GaN, имеют меньшие потери мощности, чем обычные транзисторы.
Развитие этих новых технологий привело к созданию более компактных и мощных импульсных источников питания.

Существуют и другие различия между линейными и импульсными источниками питания, помимо шума и амплитуды, которые объясняются ниже.

Импульсные источники питания имеют меньшие потери при преобразовании энергии.

Первоначально НАСА разработало импульсные источники питания для космических приложений. Поэтому они были разработаны для обеспечения высокой энергоэффективности. Импульсные источники питания более эффективны, поскольку линейные источники питания теряют больше энергии в виде тепла.

Линейный источник питания быстрее реагирует на колебания нагрузки

Выход импульсного источника питания управлялся схемой управления. Напротив, линейные источники питания управляются реакцией схемы регулятора. Поэтому линейный источник питания быстрее реагирует на колебания нагрузки.

Если выходная мощность мала, линейный блок питания может быть изготовлен с меньшими затратами, а если она велика, импульсный источник питания становится более дешевым вариантом.

Линейные источники питания дешевле из-за их более простой конструкции. Однако, как было сказано выше, линейные блоки питания имеют меньший КПД и выделяют больше тепла, чем импульсные блоки питания; поэтому при увеличении потребляемой мощности необходимо принимать меры по мощности, потребляемой самим линейным источником питания, и выделяемому им теплу.
Таким образом, по мере увеличения энергопотребления общая стоимость импульсного источника питания становится меньше, чем стоимость линейного источника питания. В качестве приблизительного ориентира линейные блоки питания можно эксплуатировать с меньшими затратами, если мощность ниже 400 Вт.

Различия между линейными и импульсными источниками питания приведены ниже.

Линейный источник питания Импульсный блок питания
Шум (электрический) Маленький Большой
Цепь (электрическая) Простой Комплекс
Блок питания типоразмера Большой и тяжелый Маленький и легкий
Потери при преобразовании (выделение тепла) Большой Маленький
Ответ Быстро Чуть медленнее
Низкая стоимость Преимущество в маломощном блоке питания Мощный (высокой мощности) блок питания
Связанные технические статьи
  • Способ генерирования постоянного тока (DC)
  • Что такое блок питания постоянного тока? (Базовые знания)
  • Что следует учитывать при выборе источника питания постоянного тока
  • В чем разница между источником питания постоянного напряжения и источником питания постоянного тока? Давайте разберемся с основным принципом
  • Как правильно и безопасно использовать источник питания постоянного тока и дистанционное зондирование
Рекомендуемые продукты

Компания Matsusada Precision предлагает как источники питания постоянного тока с линейным регулятором, так и источники питания постоянного тока импульсного типа в зависимости от области применения.

Как собрать линейный источник питания

Линейный источник питания — это блок питания (БП), который не содержит переключающих или цифровых компонентов. Он обладает некоторыми выдающимися характеристиками по сравнению с импульсными блоками питания, такими как очень низкий уровень шума и пульсаций, устойчивость к сетевым помехам, простота, надежность, простота конструкции и ремонта. Они также могут генерировать очень высокие напряжения (тысячи вольт) и очень низкие напряжения (менее 1 В). Они могут легко генерировать несколько выходных напряжений. С другой стороны, они большие по размеру и тяжелые, и нуждаются в большем теплоотводе. Линейные источники питания существуют уже несколько десятилетий, задолго до появления полупроводников.

Linear могут быть фиксированными, например, в качестве источника питания 5 В, который может понадобиться для логической схемы, или нескольких фиксированных источников питания, необходимых для ПК (+5, +12 или -12 В). На настольном блоке питания лабораторного типа вы хотели бы использовать переменный блок питания. В дополнение к одиночным источникам питания вы также можете получить двойные источники питания, скажем, для схем операционных усилителей ± 15 В, и даже двойные источники слежения, которые синхронизированы по напряжению друг с другом в источниках питания, где дрейф не является незначительным.

  • Логические и микропроцессорные цепи +5 В
  • Светодиодное освещение +12 В, общая электроника
  • Схемы операционных усилителей ±15 В
  • Блок питания 0–30 В для стендовых испытаний
  • Зарядное устройство +14,5 В для аккумуляторов

спроектируйте небольшой источник питания 12 В с нуля и регулируемый двойной источник питания 1-30 В.

Разборка линейного блока питания

  • Секция ввода питания содержит соединения с сетью, обычно выключатель, предохранитель и контрольную лампу. Используйте хорошее заземление и изолируйте все сетевые части внутренней проводки с помощью изоляции для защиты от случайного прикосновения.
  • Трансформатор выбирается в соответствии с требуемым выходным напряжением и эффективно изолирует все остальные цепи от сети. Трансформатор может иметь несколько ответвлений на первичной обмотке для различных входных напряжений сети и несколько ответвлений на вторичной обмотке, соответствующих требуемому выходному напряжению. Кроме того, между первичным и вторичным ответвлениями имеется экран из медной фольги, помогающий уменьшить емкостную связь с высокочастотным сетевым шумом.
  • Выпрямитель может быть простым однорядным диодом (не подходит), двухполупериодным мостом с отводом от средней точки или двухполупериодным мостом. Необходимо указать используемые диоды (выпрямители). Они дешевы и малы, и используют более здоровенные, чем предполагалось. По моему опыту ремонта многих неисправных блоков питания, проблемы обычно вызваны выходом из строя диода либо из-за слишком большого тока, либо из-за скачков напряжения в сети. Учитывая это, выберите диод с высоким PIV (пиковое обратное напряжение). Когда вы монтируете диоды, держите выводы на длинной стороне, так как именно здесь рассеивается большая часть их тепла. В высоковольтных источниках питания обычно используются небольшие конденсаторы, включенные параллельно диодам, чтобы помочь им быстрее восстановиться.
  • Конденсатор является очень трудолюбивым компонентом и должен заряжаться до пика вторичного напряжения (Vsec * 1,414), а затем быстро разряжаться на нагрузку. Конденсаторы из алюминиевой фольги представляют собой рулон туалетной бумаги и алюминия, наполненный маслом, и они имеют репутацию высыхающих и, следовательно, теряющих емкость. Если возможно, разместите их подальше от любых источников тепла в вашем макете. Танталовые конденсаторы имеют гораздо более низкое ESR (эквивалентное последовательное сопротивление), поэтому лучше справляются с пульсациями. Вы можете использовать их в схеме регулятора. При разводке старайтесь свести все земли к одной точке. Конденсатор — хорошая точка для использования. На рисунке ниже показан резистор, который отлично подходит для продувки этого колпачка, когда блок питания выключен. Регулятор также должен иметь небольшой выходной ток, когда он не находится под нагрузкой; 1к хватило бы.

На рисунке ниже зеленая кривая — это то, как выглядела бы кривая без конденсатора, а кривая красного цвета — это «дозаправка» конденсатора в каждом полупериоде, а затем разряд из-за тока нагрузки. Результирующая форма волны представляет собой пульсации напряжения.

  • Регулятор бывает разных типов: последовательный, шунтирующий, простой и сложный. О регуляторах будет отдельная статья, но в этом руководстве мы сосредоточимся на разработке двух простых регуляторов на основе ИС с фиксированным регулятором 7812 и регулируемым регулятором LM317.

Проектирование линейного источника питания

Проектирование блока питания похоже на чтение на иврите: вы начинаете с конца и возвращаетесь к началу. Ключевой спецификацией является напряжение, которое мы хотим получить на выходе, и то, какой ток мы можем извлечь из него, не снижая напряжения. Для этого проекта давайте нацелимся на 12 В при 1 А и 3 В на регуляторе. Любой регулятор будет иметь определенную необходимую разницу между входным и выходным напряжениями для правильной работы. Если не указано, предположим, что это минимум 3 В. Некоторые из регуляторов, которые мы здесь используем, будут только 2В.

Если на выходе нужно 12В, то на конденсаторе нужно 12+3=15В. Теперь, когда этот конденсатор заряжается и разряжается, должна присутствовать составляющая переменного тока, и это напряжение пульсаций (V пульсаций ). Чем больше ток, потребляемый конденсатором, тем сильнее пульсации, и это также необходимо указать. При выборе 10%, т. е. 1,2 Вpp, ограничение рассчитывается следующим образом:

, где f равно 50 или 60 в зависимости от частоты вашей сети. Значит, нам нужно:

Это возвращает нас к диодам. Поскольку диоды обеспечивают не только ток нагрузки, но и ток заряда конденсатора, они будут потреблять больший ток.

В двухполупериодном мосту ток 1,8*I нагруз . В центральном отводе это 1,2 * I нагрузка . Учитывая это, мы должны использовать диоды не менее 2А.

Теперь мы возвращаемся к вторичной обмотке трансформатора и ее удельному напряжению. В любой надежной системе мы должны учитывать допуски. Если мы будем следовать только минимальным конструктивным требованиям, входной сигнал регулятора может упасть ниже нуля, что в значительной степени повлияет на сеть. В коммерческих проектах обычно указывается ±10%, поэтому, если наше питание составляет 230 В, это означает, что оно может упасть до 207 В.

Таким образом, напряжение, необходимое на вторичной обмотке, будет следующим:

где 0,92 — КПД трансформатора, а 0,707 — 1/√2

В рег. составляет 2*0,7 для схемы с центральным отводом и 4*0,7 для полного моста. V пульсация была определена как 10% от 12 В или 1,2 В, поэтому

В с = 15,03 В

Это означает, что стандартного 15-вольтового трансформатора должно быть достаточно. Иногда вы не можете найти подходящий трансформатор и вам нужно выбрать другой с более высоким напряжением. Обратной стороной этого является то, что регулятор будет иметь более высокое напряжение на нем, и, как следствие, больше энергии будет рассеиваться в его радиаторе.

Последнее, что нужно указать, это мощность трансформатора в ВА. Это простая и распространенная ошибка думать, что ВА будет V сек *I нагрузка т.е. 15*1 = 15ВА. Но не надо забывать, что трансформатор заряжает еще и конденсатор, поэтому в зависимости от конфигурации 1,2 или 1,8*I в нагрузке означает большую разницу, т.е. 1,8*1*15 = 27ВА.

На этом дизайн завершается. Но как быть с предохранителем? Это целая наука сама по себе, но для этого простого блока питания я бы оценил его в 2 раза больше первичного входного тока. Таким образом, в этом случае VA равно 27, а напряжение сети Vin равно 230 В, а I = 2 * 27/230 = 250 мА.

Теперь мы можем добавить последние несколько компонентов к регулятору:

Для C1 мы разработали его на 4200 мкФ. Но поскольку регулятор удалит большую часть пульсаций, она может быть меньше или вдвое меньше, чем 2200 мкФ. Назначение С2 и С3 — обеспечить стабильность и помехозащищенность регулятора. National Linear обычно делает C2 10 мкФ и C1 1 мкФ. В идеале это должны быть танталовые типы, но если вы вынуждены использовать алюминий, вам следует удвоить значение.

D3 часто игнорируют, но он важен. Если на входе регулятора произойдет короткое замыкание, любая накопленная емкость в нагрузке Vcc, включая C3, разрядится на заднюю часть регулятора и, возможно, уничтожит его. Но D3 обходит это.

Теперь давайте заменим фиксированный регулятор на регулируемый, основанный на популярном и простом в использовании LM317, и добавим дополнительную отрицательную версию, LM337, чтобы сформировать двойной регулируемый блок питания. Обратите внимание, что мы использовали трансформатор с отводом от средней точки, а также мостовой выпрямитель. Следующие примечания в равной степени относятся к отрицательной половине блока питания.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *