Блок питания - это устройство, служащее для преобразования (понижение или повышение) переменного сетевого напряжения в заданное постоянное напряжение. Блоки питания делятся на: трансформаторные и импульсные. Первоначально создавались только трансформаторные конструкции блоков питания. Они состояли из силового трансформатора, питающегося от бытовой сети 220В, 50Гц и выпрямителя с фильтром, стабилизатором напряжения. Благодаря трансформатору происходит понижение напряжения сети до необходимых величин, с последующим выпрямлением напряжения выпрямителем, состоящим из диодов, включенных по мостовой схеме. После выпрямления постоянное пульсирующее напряжение сглаживается параллельно подключенным конденсатором. При необходимости точной стабилизации уровня напряжения применяются стабилизаторы напряжения на транзисторах.
Основной недостаток трансформаторного блока питания - это трансформатор. Почему так? Все из-за веса и габаритов, так как они ограничивают компактность блока питания, при этом их цена достаточно высока. Но эти блоки питания просты в конструкции и это их достоинство. Но все-же в большинстве современных устройств применение трансформаторных блоков питания, стало не актуальным. Им на смену пришли импульсные блоки питания.
В состав импульсных блоков питания входят:
1) сетевой фильтр, (входной дроссель, электромеханический фильтр, обеспечивающего отстройку от помех, сетевой предохранитель);
2) выпрямитель и сглаживающий фильтр (диодный мост, накопительный конденсатор);
3) инвертор (силовой транзистор);
4) силовой трансформатор;
5) выходной выпрямитель (выпрямительные диоды включенные по полумостовой схеме);
6) выходной фильтр (фильтрующие конденсаторы, силовые дроссели);
7) блок управления инвертором (ШИМ контроллер с обвязкой)
Импульсный блок питания обеспечивает стабилизированное напряжение за счет использования обратной связи. Работает он следующим образом. Напряжение сети поступает на выпрямитель и сглаживающий фильтр, где напряжение сети выпрямляется, а пульсации сглаживается за счет использования конденсаторов. При этом выдерживается амплитуда порядка 300 вольт. На следующем этапе подключается инвертор. Его задача - формирование прямоугольных высокочастотных сигналов для трансформатора. Обратная связь с инвертором осуществляется через блок управления. С выхода трансформатора высокочастотные импульсы поступают на выходной выпрямитель. Из-за того, что частота импульсов порядка 100 кГц, то необходимо применение быстродействующих полупроводниковых диодов Шотке. На завершавшей фазе производится сглаживание напряжения на фильтрующем конденсаторе и дросселе. И только после этого напряжение заданной величины подается в нагрузку. Все, хватит теории, перейдем к практике и начнем делать блок питания.
Корпус блока питания
Каждый радиолюбитель, который занимается радиоэлектроникой, желая оформить свои устройства часто сталкивается с проблемой, где взять корпус. Эта проблема постигла и меня, что в свою очередь натолкнуло на мысль, а почему бы не сделать корпус своими руками. И тут начались мои поиски... Поиск готового решения как сделать корпус не привел ни к чему. Но я не отчаивался. Подумав некоторое время, у меня возникла мысль, а почему не сделать корпус из пластикового короба для укладки проводов. По габаритам он мне подходил, и я начал резать и клеить. Смотрим рисунки ниже.
Размеры короба были выбраны исходя из размера платы блока питания. Смотрим рисунок ниже.
Также в корпусе должны поместиться еще индикатор, провода, регулятор и сетевой разъем. Смотрим рисунок ниже.
Для установки выше перечисленных элементов в корпусе были прорезаны необходимые отверстия. Смотрим рисунки выше. Ну и наконец, для придания корпусу блока питания эстетичности, он был окрашен в черный цвет. Смотрим рисунки ниже.
Измерительный прибор
Скажу сразу, что искать измерительный прибор долго не пришлось, выбор сразу пал на совмещенный цифровой вольтамперметр TK1382. Смотрим рисунки ниже.
Диапазоны измерений прибора составляют для напряжения 0-100 В и ток до 10 А. На приборе также установлены два калибровочных резистора для подстройки напряжения и тока. Смотрим рисунок ниже.
Что касается схемы подключения, то у нее есть нюансы. Смотрим рисунки ниже.
Схема блока питания
Для измерения тока и напряжения воспользуемся схемой - 2, смотри рисунок выше. И так по порядку. На имеющийся у меня блок питания от ноутбука сначала найдем схему электрическую принципиальную. Поиск необходимо проводить по ШИМ контроллеру. В данном блоке питания это CR6842S . Схему смотрим ниже.
Теперь коснемся переделки. Так как будет делаться регулируемый блок питания, то схему придется переделать. Для этого внесем изменения в схему, эти участки обведены оранжевым цветом. Смотрим рисунок ниже.
Участок схемы 1,2 обеспечивает питание ШИМ контроллера. И из себя представляет параметрический стабилизатор. Напряжение стабилизатора 17,1 В выбрано в связи с особенностями работы ШИМ контроллера. При этом для питания ШИМ контроллера задаемся током через стабилизатор порядка 6 мА. "Особенность данного контроллера в том, что для его включения необходимо напряжение питания больше 16,4 В, ток потребления 4 мА" выдержка из datasheet. При такой переделке блока питания необходимо отказаться от обмотки самозапитки, так как ее применение не целесообразно при низких напряжениях на выходе. На рисунке ниже можете увидеть данный узел после переделки.
Участок схемы 3 обеспечивает регулирование напряжения, при данных номиналах элементов регулирование осуществляется в пределах 4,5-24,5 В. Для такой переделки необходимо выпаять резисторы, отмеченные на рисунке ниже оранжевым цветом, и на их место запаять переменный резистор для регулировки напряжения.
На этом переделка окончена. И можно производить пробный запуск. ВАЖНО!!! В связи с тем, что блок питания запитывается от сети 220 В то необходимо быть внимательным, во избежания попадания под действие напряжения сети! Это ОПАСНО ДЛЯ ЖИЗНИ!!! Перед первым запуском блока питания необходимо проверить правильность монтажа всех элементов, а затем производить включение в сеть 220 В, через лампочку накаливания 220 В, 40 Вт во избежания выхода из строя силовых элементов блока питания. Первый запуск можете увидеть на рисунке ниже.
Также после первого запуска проверим верхний и нижний пределы регулирования напряжения. И как задумывалось, они лежат в заданных пределах 4,5-24,5 В. Смотрим рисунки ниже.
Ну и напоследок, при испытаниях с нагрузкой на 2,5 А корпус начал хорошо греться, что меня не устроило и я решил сделать перфорацию в корпусе для охлаждения. Место для перфорации выбирал исходя из места наибольшего нагрева. Для перфорации корпуса сделал 9 отверстий диаметром 3 мм. Смотрим рисунок ниже.
Для предотвращения случайного попадания внутрь корпуса токопроводящих элементов, с обратной стороны крышки на небольшом расстоянии приклеена предохранительная заслонка. Смотрим рисунок ниже.
Поделюсь своим опытом переделки для своих нужд вот такого блока питания:
Понадобился мне блок питания на 12В для такой конструкции (фото с сайта продавца):
Конструкция представляет собой матрицу выдранную из нерабочего ноутбука подключенную к плате расширения. На плате присутствует аналоговый ТВ тюнер и куча разъемов. Конструкция может использоваться как телевизор или монитор.
Пошуршав по сусекам был найден подходящий по мощности блок питания от ноутбука TOSHIBA, валявшийся без дела. Маркировка на корпусе PA2450U. Выходное напряжение составляло 15В 3А. Было решено его переделать понизив выходное напряжение до нужных 12В. В самом деле, не покупать же новый, тем более, что снижение напряжения на 3 вольта не так уж и много.
Не долго думая блок был разобран. Вот его внутренности:
Внимательно изучив плату приходим к выводу, что IC2 - это не что иное как TL431. Гуглим и находим типовую схему её включения
Видим, что выходное напряжение Vo регулируется соотношением резисторов R1 и R2. Находим прозвонкой эти резисторы в нашем блоке питания. И теперь для уменьшения выходного напряжения до 12В нужно уменьшить сопротивление резистора, который идет на "+" (R1). В моем случае это оказался R24:
Экспериментально подобрал и подпаял к резистору R24 в параллель сопротивление на 33 кОм и в акурат вышло на выходе БП 12В.
Уверен. Таким же способом можно корректировать выходное напряжение многих импульсных блоках питания, у которых в обратной связи стоит микросхема TL431. Правда не рекомендуется его изменять свыше 20%. А если приспособить переменный резистор, то выходное напряжение можно будет еще сделать и регулируруемым.
Доброго вам времени суток, Муськовчане!
Сегодня будет обзор на универсальный китайский блок питания (БП), по заверениям продавца выдающий от 12 до 24 вольт при максимальной нагрузке в 4,5А. Под катом будут фотки, результаты замеров напряжения и тока, а также вскрытие. Вкратце - свои функции БП выполняет, успешно питая монитор Самсунг. Покупкой доволен.
Началось все с того, что на работе обнаружился вполне неплохой монитор самсунг, с диагональю 24", но без адаптера питания. Т.к. вместо полноценного компьютера я работаю за личным 17" ноутбуком, решено было попробовать подобрать к монитору БП. На мониторе было указано, что питать его следует от БП выдающего 14 вольт и 4 А, разъем круглый, похожий на разъемы питания ноутбуков. Беглый поиск по али вывел на обозреваемый лот, на тот момент это было самое дешевое предложение на али с наибольшим кол-вом покупок и отзывов.
Заказ сделан 22 мая 2016. Получен на почте 10.06.2016. Доставка заняла менее трех недель, последнее время посылки бегают шустро. Видимо почта России закупила более скоростных черепах. Посылка не трекалась.
Пришло в стандартном сером пакете, БП был обернут в три слоя пенобумаги (дада, мне пришлось гуглить как называется этот материал, и результат мне тоже не внушает доверия, но по фото очень похоже).
Первым делом БП был отнесен на работу и подключен к монитору. Один из прилагаемых к БП адаптеров подошел к монитору как родной. Для начала подключил его в режиме 12 вольт. Монитор не подавал признаков жизни. Следующий шаг сразу 15 Вольт, что вроде бы превышает указанные на мониторе 14В, но как говорится чем богаты, да и монитор казенный не жалко. Перевел ползунок на 15 Вольт, и монитор загорелся. Не то чтобы синим пламенем, включился экран, загорелся диод. Отработал я за этим монитором весь сегодняшний день, БП был немного теплый, не критично. Довольный результатом отнес его домой и решил запилить обзор для муськи, и вот что получилось.
Замеры напряжения на ХХ, без нагрузки:
Напряжение завышено относительно заявленного на 0,5-1В. Думаю это только на ХХ, под нагрузкой наверное проседает до заявленных значений. Померить не догадался, если надо - могу попробовать.
Долго искал по дому какую-нибудь подходящую нагрузку для теста, к ноутбуку самсунг не подошел ни один из адаптеров, роутер как оказалось жрет всего 0,2А… И тут я вспомнил про зарядное устройство Опус, которое оказалось самым мощным потребителем из доступных мне домашних девайсов.
2,2А БП отдает без проблем, греется не сильно. Извините, более мощной нагрузки не нашлось. Думаю монитор потребляет поболее, но монитор с работы не вынести, а мультиметр на работу не пронести. Под нагрузкой БП не издает никаких звуков, прикладывал ухо - тишина.
Ну и напоследок вскрытие, которое не доставляет никаких проблем. Под двумя резиновыми ножками скрыты два самореза, откручиваем и вуаля.
Прошу прощения, в схемотехнике не силен, буду рад вашим комментариям по конструктиву, насколько тут все плохо или хорошо. Можно ли оставлять это чудо включенным в розетку на работе, без опаски спалить помещение ночью?
В качестве радиатора алюминиевая полоска, между ней и транзисторами (не бейте сильно если соврал название элементов, совсем забыл ТОЭ с института) никаких следов термопасты. Промазал термоклеем и прикрутил обратно.
На этом завершаю обзор, надеюсь кому-то он окажется полезным и интересным. Поставленные задачи БП честно выполняет, радует что при необходимости от него можно запитать почти любое устройство. Правда не под все ноутбуки подходят комплектные адаптеры, на самсунг мой например не подошел. Но это все решаемо, если руки из правильного места.
Заметили ошибку? Пишите в комментарии, исправлю. Есть что сказать по конструктиву - буду рад прочитать. Нужно сделать дополнительные тесты - пишите, попробую.
Всем спасибо за чтение!
P.S. Напряжение под нагрузкой 2А практически не проседает