Потужний блок живлення на кт819гм. Список елементів схеми регульованого блока живлення на LM317
Блок живлення 1-30V на LM317 + 3 х TIP41C
або 3 х 2SC5200.
У статті розглянуто схему простого регульованого джерела живлення, реалізовану на мікросхемі-стабілізаторі LM317, яка керує потужними, включеними в паралель трьома транзисторами структури NPN. Межі регулювання вихідної напруги 1,2...30 Вольт із струмом навантаження до 10 Ампер. Як потужні вихідники застосовані транзистори TIP41C в корпусі TO220, струм колектора у них 6 Ампер, потужність 65 Ватт, що розсіюється. Принципова схема блоку живлення показана нижче:
В якості вихідників так само можна застосувати TIP132C, корпус TO220, струм колектора у цих транзисторів 8 Ампер, що розсіюється потужність 70 Ватт згідно з datasheet.
Розташування висновків транзисторів TIP132C, TIP41C наступне:
Розташування висновків у регульованого стабілізатора LM317:
Транзистори в корпусі TO220 впаюються безпосередньо в друковану плату і кріпляться до одного загального радіатора із застосуванням слюди, термопасти та ізолюючих втулок. Але можна і застосувати транзистори в корпусі TO-3, з імпортних підійдуть, наприклад, 2N3055, струм колектора яких до 15 Ампер, що розсіюється потужність 115 Ватт, або транзистори вітчизняного виробництва КТ819ГМ, вони 15 Амперні з потужністю, що розсіюється. І тут висновки транзисторів з'єднуються з платою проводами.
Як варіант, можна розглянути застосування імпортних 15-ти амперних транзисторів TOSHIBA 2SC5200 з потужністю 150 Ватт, що розсіюється. Саме цей транзистор я використав при переробці KIT-набору блоку живлення, купленого на Аліекспрес.
На принциповій схемі клеми PAD1 і PAD2 призначені для підключення амперметра, на клеми X1-1 (+) і X1-2 (-) подається вхідна напруга з випрямляча (діодного мосту), X2-1 (-) та X2-2 (+) це вихідні клеми блоку живлення, до клемника JP1 підключається вольтметр.
Перший варіант друкованої плати розрахований на встановлення силових транзисторів у корпусі TO220, вид LAY6 формату наступний:
Фото-вид плати LAY6 формату:
Другий варіант друкованої плати під установку транзисторів типу 2SC5200, вид LAY6 формату нижче:
Фото-вигляд другого варіанта друкованої плати блоку живлення:
Третій варіант друкованої плати такий самий, але без діодного складання, знайдете в архіві з іншими матеріалами.
Список елементів схеми регульованого блока живлення на LM317:
Резистори:
R1 – потенціометр 5K – 1 шт.
R2 – 240R 0,25W – 1 шт.
R3, R4, R5 – керамічні резистори 5W 0R1 – 3 шт.
R6 - 2K2 0,25 W - 1 шт.
Конденсатори:
С1, С2 - 4700 ... 6800mF / 50V - 2 шт.
С3 - 1000 ... 2200mF / 50V - 1 шт.
С4 - 150 ... 220mF / 50V - 1 шт.
С5, С6, С7 - 0,1 mF = 100n - 3 шт.
Діоди:
D1 – 1N5400 – 1 шт.
D1 – 1N4004 – 1 шт.
LED1 – світлодіод – 1 шт.
Діодна збірка - у мене не було в наявності збірок на менший струм, тому плата намальована під використання KBPC5010 (50 Ампер) - 1 шт.
Транзистори, мікросхеми:
IC1 - LM317MB - 1 шт.
Q1, Q2, Q3 - TIP132C, TIP41C, КТ819ГМ, 2N3055, 2SC5200 - 3 шт.
Решта:
Рознімання 2 Pin з болтовим затиском (вхід, вихід, амперметр) – 3 шт.
Роз'єм 2 Pin 2,54mm (світлодіод, що регулює змінник) - 2 шт.
У принципі рознімання можна і не ставити.
Великий радіатор для вихідників – 1 шт.
Трансформатор, вторинка на 22...24 Вольта перерви, здатна діяти струм порядку 10...12 Ампер.
Розмір файлу архіву з матеріалами блоку живлення на LM317 10A – 0,6 Mb.
Конкурс радіоаматорів-початківців
"Моя радіоаматорська конструкція"
Конструкція нескладного лабораторного блоку живлення на транзисторах від “0” до “12” вольт, та докладний опис всього процесу виготовлення пристрою
Конкурсна конструкція радіоаматора-початківця:
"Регульований блок живлення 0-12 В на транзисторах"
Привіт шановні друзі та гості сайту!
Представляю на ваш суд четверту конкурсну роботу.
Автор конструкції – Фолкін Дмитро, місто Запоріжжя, Україна.
Регульований блок живлення 0-12 на транзисторах
Мені потрібний був БП, регульований від 0 і до … У (що більше, то краще). Я переглянув кілька книг і зупинився на конструкції, запропонованій у книзі Борисова «Юний радіоаматор». Там дуже добре все розписано, якраз для радіоаматора-початківця. У процесі створення такого складного для мене пристрою я припускався деяких помилок, аналіз яких я зробив у даному матеріалі. Мій пристрій складається з двох частин: електричної частини та дерев'яного корпусу.
Частина 1. Електрична частина БП.
Малюнок 1 - Принципова електрична схема блоку живлення з книги
Я почав із підбору необхідних деталей. Деякі з них я знайшов у себе, інші купував на радіоринку.
Малюнок 2 – Деталі для електричної частини
На рис. 2 представлені такі деталі:
1 – вольтметр, що показує вихідну напругу БП (я купив вольтметр без назви з трьома шкалами, до якого для правильних показань необхідно підбирати резистор, що шунтує);
2 – вилка мережевого живлення БП(я взяв зарядку від Motorola, вийняв плату, а вилку залишив);
3 – лампочка з патроном, яка буде служити індикатором підключення БП до мережі (лампочка 12.5 0.068 А, дві таких я знайшов у якомусь старому радіоприймачі);
4 – вимикач із мережевого подовжувачадля комп'ютера (всередині нього є лампочка, на жаль, у мене була згоріла);
5 – резистор 10 кОм змінний регулювальний групи А, тобто. з лінійною функціональною характеристикою та ручка до нього; потрібен для плавної зміни вихідної напруги БП (я взяв СП3-4ам, а ручку з радіоприймача);
6 – червона «+» та чорна «-» клеми, службовці підключення навантаження до БП;
7 – плавкий запобіжник 0.5 А, встановлений у фіксаторах на ніжках (я знайшов у старому радіоприймачі скляний запобіжник 6Т500 із чотирма ніжками);
8 – трансформатор знижуючий 220 В/12 Втакож на чотирьох ніжках (можна ТВК-70; я був без маркування, але продавець написав на ньому «12 В»);
9 – чотири діоди з максимальним випрямленим струмом 0.3 Адля випрямного діодного мосту (можна Д226, серії Д7 з будь-якою літерою або випрямний блок КЦ402; я взяв Д226Б);
10 – транзистор середньої чи великої потужностіз радіатором та фіксуючим фланцем (можна П213Б або П214 – П217; я взяв П214 відразу з радіатором, щоб не грівся);
11 – два електролітичні конденсатори на 500 мкФабо більше, один 15 або більше, другий 25 або більше (можна К50-6; я взяв К50-35 обидва на 1000 мкФ, один 16, другий 25 В);
12 - стабілітрон з напругою стабілізації 12 В(можна Д813, Д811 або Д814Г; я взяв Д813);
13 - малопотужний низькочастотний транзистор(можна МП39, МП40 - МП42; у мене МП41А);
14 - резистор постійний 510 Ом, 0.25 Вт(можна МЛТ; я взяв підбудовний СП4-1 на 1 ком, тому що його опір треба буде підбирати);
15 - резистор постійний 1 ком, 0.25 Вт(Мені попався високоточний ±1%);
16 - резистор постійний 510 Ом, 0.25 Вт(У мене МЛТ)
Також для електричної частини мені знадобилося:
– односторонній фольгований текстоліт(Рис. 3);
– саморобна мінідрельзі свердлами діаметром 1, 1.5, 2, 2.5 мм;
– проводки, болтики, гайки та інші матеріали та інструменти.
Малюнок 3 – На радіоринку мені попався дуже старий радянський текстоліт
Далі, вимірюючи геометричні розміри наявних елементів, я намалював майбутню плату в програмі, яка не потребує встановлення. Потім я взявся за виготовлення друкованої плати методом ЛУТ. Робив це вперше, тому скористався даним відеоуроком http://habrahabr.ru/post/45322/.
Етапи виготовлення друкованої плати:
1 . Роздрукував у друкарні на лазерному принтері на глянцевому папері 160 г/м2 намальовану плату та вирізав (рис. 4).
Малюнок 4 – Зображення доріжок та розташування елементів на глянцевому папері
2 . Відрізав шматок текстоліту розміром 190х90 мм. Через відсутність ножиць по металу скористався звичайними канцелярськими ножицями, різалося довго і важко. За допомогою наждакового паперу нулівки та 96% етилового спирту підготував текстоліт до перенесення тонера (рис. 5).
Малюнок 5 – Підготовлений фольгований текстоліт
3 . Спочатку за допомогою праски переніс тонер з паперу на металізовану частину текстоліту, довго довго грів, близько 10 хвилин (рис. 6). Згодом згадав, що хотів зробити ще й шовкографію, тобто. нанесення малюнка на плату з боку деталей. Приклав папір із зображенням деталей на неметалізовану частину текстоліту, грів не довго, близько 1 хвилини, вийшло погано. Все-таки спочатку треба було шовкографію, а потім переносити доріжки.
Малюнок 6 – Папір на текстоліті після прогрівання праскою
4 . Далі необхідно видалити цей папір із поверхні текстоліту. Я використовував теплу воду та щітку для взуття з металевими ворсинками у середині (рис. 7). Відтирав папір дуже старанно. Можливо, то була помилка.
Малюнок 7 – Щітка для взуття
5 . Після відмивання від глянцевого паперу на малюнку 8 видно, що тонер перевівся, але деякі доріжки розірвані. Напевно, це через старанну роботу щіткою. Тому довелося купити маркер для CD DVD дисків і домалювати їм практично всі доріжки і контакти вручну (рис. 9).
Малюнок 8 – Текстоліт після перенесення тонера та видалення паперу
Малюнок 9 – Дорісовані маркером доріжки
6 . Далі необхідно витравити непотрібний метал із текстоліту, залишивши намальовані доріжки. Робив це так: налив у пластиковий посуд 1 л теплої води, насипав туди підлогу баночки хлорного заліза та розмішав пластиковою чайною ложкою. Потім поклав туди фольгований текстоліт із розміченими доріжками (рис. 10). На баночці із хлорним залізом обіцяний час травлення 40-50 хвилин (рис. 11). Зачекавши вказаного часу, я не виявив на майбутній платі жодних змін. Тому висипав усе хлорне залізо, що було у баночці, у воду і розмішав. У процесі травлення помішував розчин пластмасовою ложечкою для прискорення процесу. Труїлося довго, близько 4 годин. Щоб прискорити травлення можна було б підігрівати воду, але я такої можливості не мав. Розчин із хлорним залізом можна відновити за допомогою залізних цвяхів. У мене їх не виявилось, тому я використав товсті болти. Мідь осіла на болтах, а розчині з'явився осад. Розчин я злив у трилітрову пластмасову пляшку з товстою шийкою і поставив у коморі.
Малюнок 10 – Заготівля друкованої плати плаває у розчині хлорного заліза
Малюнок 11 – Баночка з хлорним залізом (маса не вказана)
7 . Після травлення (рис. 12) я акуратно промив плату теплою водою з милом і видалив тонер з доріжок етиловим спиртом (рис. 13).
Малюнок 12 – Текстоліт з витраченими доріжками та тонером
Малюнок 13 – Текстоліт із витраченими доріжками без тонера
8 . Далі я взявся за свердління отворів. Для цього я маю саморобну мінідрель (рис. 14). Для її виготовлення довелося розібрати старий зламаний принтер Canon i250. Звідти я взяв двигун на 24 В, 0.8 А, блок живлення до нього і кнопку. Потім на радіоринку я придбав цанговий патрон на вал 2 мм та 2 комплекти свердел діаметром 1, 1.5, 2, 2.5 мм (рис. 15). Патрон надягає на вал моторчика, вставляється свердло з тримачем і затискається. Зверху на моторчик я приклеїв і припаяв кнопку, яка приводить мінідрель у дію. Свердла не особливо піддаються центруванню, тому їх трохи «водить» на всі боки при роботі, але в аматорських цілях використовувати можна.
Малюнок 14 –
Малюнок 15 –
Малюнок 16 – Плата з висвердленими отворами
9 . Потім покриваю плату флюсом, змащуючи її товстим шаром аптечного гліцерину за допомогою пензлика. Після цього можна лудити доріжки, тобто. покривати їх шаром олова. Почавши з широких доріжок, великою краплею припою на паяльнику я водив доріжками, поки повністю не залудив плату (рис. 17).
Малюнок 17 – Лужена плата
10. Наприкінці здійснив монтаж деталей на плату. Почав я з найпотужніших трансформаторів і радіаторів, а закінчив транзисторами (десь читав, що в кінці завжди паяють транзистори) і сполучними проводами. Також наприкінці монтажу у розрив ланцюга стабілітрона, позначений на рис. 1 хрестом, я ввімкнув мультиметр і підібрав такий опір підстроювального резистора СП4-1, щоб у цьому ланцюзі встановився струм 11 мА. Така налагодження описана у книзі Борисова «Юний радіоаматор».
Малюнок 18 – Плата з деталями: вид знизу
Малюнок 19 – Плата з деталями: вид зверху
На малюнку 18 видно, що я трохи не вгадав із розташуванням отворів для монтажу трансформатора та радіатора, довелося досвердлювати. Також майже всі отвори для радіодеталей виявилися трохи меншими в діаметрі, тому що ніжки радіодеталей не влазили. Можливо дірки стали меншими після лудіння припоєм, тому варто було б їх свердлити після лудіння. Окремо треба сказати про отвори під транзистори – їхнє розташування також виявилося неправильним. Тут мені треба було уважніше та ретельніше малювати схему у програмі Sprint-Layout. При розташуванні бази, емітера та колектора транзистора П214 мені слід було б враховувати, що радіатор встановлюється на плату своєю нижньою стороною (рис. 20). Щоб припаяти висновки транзистора П214 до потрібних доріжок, довелося використовувати мідні шматочки дроту. А у транзистора МП41А довелося відігнути виведення бази в інший бік (рис. 21).
Малюнок 20 – Отвори для виводів транзистора П214
Малюнок 21 – Отвори для виводів транзистора МП41А
Частина 2. Виготовлення дерев'яного корпусу БП.
Для корпусу мені знадобилося:
- 4 фанерні дошки 220х120 мм;
- 2 фанерні дошки 110х110 мм;
- 4 фанерні шматочки 10х10х110 мм;
- 4 фанерні шматочки 10х10х15 мм;
- Цвяхи, 4 тюбики суперклею.
Етапи виготовлення корпусу:
1 . Спочатку я розпилив великий шматок фанери на дошки та шматочки необхідного розміру (рис.22).
Малюнок 22 – Відпилені фанерні дошки для корпусу
2
. Потім просвердлив за допомогою мінідрелі отвір під дроти на вилку живлення БП.
3
. Потім з'єднав за допомогою цвяхів та суперклею дно та бічні стінки корпусу.
4
. Далі приклеїли внутрішні дерев'яні частини конструкції. Довгі стійки (10х10х110 мм) склеюються до низу та з боків, утримуючи собою бічні стінки. Маленькі квадратні шматочки приклеїли до низу, на них буде встановлюватися і кріпитися друкована плата (рис. 23). Також усередині вилки та ззаду корпусу я закріпив утримувачі для дротів (рис. 24).
Малюнок 23 – Корпус: вид спереду (видні патьоки від клею)
Малюнок 24 – Корпус: вид збоку (і тут клей дається взнаки)
5 . На передню панель корпусу виносилися: вольтметр, лампочка, вимикач, змінний резистор, дві клеми. Мені потрібно просвердлити п'ять круглих і один прямокутний отвір. Це зайняло тривалий час, тому що потрібних інструментів не було і доводилося використовувати що було під рукою: мінідрель, прямокутний напилок, ножиці, наждачний папір. На рис. 25 можна побачити вольтметр, одного з контактів якого приєднаний шунтуючий підстроювальний резистор на 100 кОм. Досвідченим шляхом за допомогою 9 батарейки і мультиметра було встановлено, що вольтметр дає правильні показання при опорі шунта 60 кОм. Патрон для лампочки відмінно приклеївся на суперклей, а вимикач без клею добре закріпився в прямокутному отворі. Змінний резистор непогано вкрутився в дерево, а клеми закріпилися на гайках та болтах. З вимикача я видалив лампочку, що підсвічує, тому на вимикачі замість трьох залишилося два контакти.
Малюнок 25 – нутрощі БП
Закріпивши плату в корпусі, встановивши необхідні елементи на передній панелі, з'єднавши компоненти за допомогою проводів і прикріпивши передню стінку суперклеєм, я отримав готовий функціональний пристрій (рис. 26).
Малюнок 26 – Готовий БП
На рис. 26 можна побачити за кольором, що лампочка стоїть інша, не та, яка спочатку підбиралася. Дійсно, при підключенні 12.5 лампочки, розрахованої на струм 0.068 А до вторинної обмотки трансформатора (як було зазначено в книзі), вона перегорала через кілька секунд роботи. Ймовірно, через великий струм у вторинній обмотці. Треба було знайти нове місце приєднання лампочки. Лампочка я замінив на цілу таку ж за параметрами, але пофарбовану в темно-синій колір (щоб очі не сліпило) і за допомогою проводів підпаяв її паралельно після конденсатора C1. Тепер вона працює тривалий час, але в книзі вказано напругу в тому ланцюгу 17 В і я боюся доведеться знову підшукувати нове місце для лампочки. Також на рис. 26 видно, що вимикач зверху вставлена пружина. Вона потрібна для надійної роботи кнопки, яка бовталася. Ручка на змінному резистори, що змінює вихідну напругу БП для кращої ергономічності, була укорочена.
При включенні БП звіряю показання вольтметра та мультиметра (рис. 27 та 28). Максимальна вихідна напруга дорівнює 11 В (кудись подівся 1 В). Далі я вирішив виміряти максимальний вихідний струм і при виставленні на мультиметрі максимальної межі 500 мА стрілка зашкалювала. Це означає, що максимальний вихідний струм дещо більший за 500 мА. При плавному крутінні ручки змінного резистора також плавно змінюється вихідна напруга БП. Але зміна напруги від нуля стартує не відразу, а через 1/5 обороту ручки.
Отже, витративши значну кількість часу, сил і фінансів, я таки зібрав БП з регульованою вихідною напругою 0 – 11 В та вихідним струмом понад 0.5 А. Якщо зміг я, то зможе і хтось інший. Всім удачі!
Малюнок 27 – Перевірка БП
Малюнок 28 – Перевірка правильності показань вольтметра
Малюнок 29 – Установка вихідної напруги 5 В та перевірка за допомогою контрольної лампочки
Шановні друзі та гості сайту!
Не забувайте висловлювати свою думку щодо конкурсних робіт та брати участь в обговореннях на форумі сайту. Дякую.
Додатки до конструкції:
(15.0 KiB, 1,658 hits)
(38.2 KiB, 1,537 hits)
(21.0 KiB, 1,045 hits)
Зробити блок живлення своїми руками має сенс не лише захопленому радіоаматору. Саморобний блок електроживлення (БП) створить зручності та заощадить чималу суму також у таких випадках:
- Для живлення низьковольтного електроінструменту, для економії ресурсу дорогої акумуляторної батареї (АКБ);
- Для електрифікації приміщень особливо небезпечних за ступенем ураження електрострумом: підвалів, гаражів, сараїв тощо. При живленні змінним струмом велика його величина в низьковольтній проводці здатна створити перешкоди побутовій техніці та електроніці;
- У дизайні та творчості для точного, безпечного та безвідходного різання нагрітим ніхромом пінопласту, поролону, легкоплавких пластиків;
- У світлодизайні – використання спеціальних БП дозволить продовжити життя світлодіодної стрічки та отримати стабільні світлові ефекти. Живлення підводних освітлювачів, та ін від побутової електромережі взагалі неприпустимо;
- Для заряджання телефонів, смартфонів, планшетів, ноутбуків далеко від стабільних джерел електроживлення;
- Для електроакупунктури;
- І багатьох інших, які не мають прямого відношення до електроніки, цілей.
Допустимі спрощення
Професійні БП розраховуються харчування навантаження будь-якого роду, зокрема. реактивною. Серед можливих споживачів – прецизійна апаратура. Задана напруга профі-БП має підтримувати з високою точністю невизначено довгий час, яке конструкція, захист і автоматика повинні допускати експлуатацію некваліфікованим персоналом у важких умовах, напр. біологами для живлення своїх приладів у теплиці чи експедиції.
Аматорський лабораторний блок живлення вільний від цих обмежень і тому може бути спрощений при збереженні достатніх для власного вживання якісних показників. Далі шляхом також нескладних удосконалень з нього можна отримати БП спеціального призначення. Чим ми зараз і займемося.
Скорочення
- КЗ – коротке замикання.
- ХХ – холостий перебіг, тобто. раптове відключення навантаження (споживача) чи обрив у його ланцюга.
- КСН – коефіцієнт стабілізації напруги. Він дорівнює відношенню зміни вхідної напруги (у % або разах) до такого ж вихідного при постійному струмі споживання. Напр. напруга мережі впала «на повну», з 245 до 185В. Щодо норми 220В це буде 27%. Якщо КРН БП дорівнює 100, вихідна напруга зміниться на 0,27%, що при його величині 12В дасть дрейф 0,033В. Для аматорської практики більш ніж прийнятно.
- ІСН – джерело нестабілізованої первинної напруги. Це може бути трансформатор на залізі з випрямлячем або імпульсний інвертор напруги мережі (ІВН).
- ІІН - працюють на підвищеній (8-100 кГц) частоті, що дозволяє використовувати легкі компактні трансформатори на фериті з обмотками з декількох десятків витків, але не позбавлені недоліків, див. нижче.
- РЕ – регулюючий елемент стабілізатора напруги (СН). Підтримує на виході задану величину.
- ІОН – джерело опорної напруги. Задає еталонне його значення, яким разом із сигналами зворотний зв'язок ОС пристрій управління УУ впливає на РЕ.
- СНН - стабілізатор напруги безперервної дії; просто - "аналоговий".
- ІСП – імпульсний стабілізатор напруги.
- ДБЖ – імпульсний блок живлення.
Примітка: як СНН, так і ІДН можуть працювати як від ІСН промислової частоти з трансформатором на залозі, так і від ІВН.
Про комп'ютерні БП
ДБЖ компактні та економічні. А в коморі у багатьох валяється БП від старого комп'ютера, морально застарілий, але справний. Тож чи не можна пристосувати імпульсний блок живлення від комп'ютера для аматорських/робочих цілей? На жаль, комп'ютерний ДБЖ досить високо спеціалізований пристрій та можливості його застосування у побуті/на роботі дуже обмежені:
Використовувати ДБЖ, перероблений з комп'ютерного, звичайному любителю доцільно, мабуть, лише живлення електроінструменту; про це див. далі. Другий випадок – якщо любитель займається ремонтом ПК та/або створенням логічних схем. Але тоді він уже знає, як для цього пристосувати БП від комп'ютера:
- Навантажити основні канали +5В та +12В (червоні та жовті дроти) ніхромовими спіральками на 10-15% номінального навантаження;
- Зелений провід м'якого запуску (кнопкою слабку на передній панелі системника) pc on замкнути на загальний, тобто. на будь-який із чорних проводів;
- Увімк/викл виробляти механічно, тумблером на задній панелі БП;
- При механічному (залізному) I/O «дежурка», тобто. незалежне живлення USB портів +5В також вимикатиметься.
За справу!
Внаслідок недоліків ДБЖ, плюс їхня принципова і схемотехнічна складність, ми тільки наприкінці розглянемо пару таких, але простих і корисних, і поговоримо про методику ремонту ІВП. Основна частина матеріалу присвячена СНН і ИПН з трансформаторами промислової частоти. Вони дозволяють людині, яка тільки-но взяла в руки паяльник, побудувати БП дуже високої якості. А маючи його на господарстві, освоїти техніку «тонше» буде легше.
ІСН
Спочатку розглянемо ІСН. Імпульсні докладніше залишимо до розділу про ремонт, але у них із «залізними» є загальне: силовий трансформатор, випрямляч та фільтр придушення пульсацій. У комплексі вони можуть бути реалізовані по-різному за призначенням БП.
Поз. 1 на Мал. 1 - однонапівперіодний (1П) випрямляч. Падіння напруги на діоді найменше, прибл. 2в. Але пульсація випрямленого напруги – із частотою 50Гц і «рвана», тобто. з проміжками між імпульсами, тому конденсатор фільтра пульсацій Сф повинен бути в 4-6 разів більшої ємності, ніж у інших схемах. Використання силового трансформатора Тр потужністю – 50%, т.к. випрямляється всього 1 напівхвиля. З цієї причини в магнитопроводе Тр виникає перекіс магнітного потоку і його «бачить» як активну навантаження, бо як індуктивність. Тому 1П випрямлячі застосовуються тільки на малу потужність і там, де інакше ніяк не можна, напр. в ІВН на блокінг-генераторах і з демпферним діодом, див.
Примітка: чому 2В, а не 0,7В, при яких відкривається p-nперехід у кремнії? Причина – наскрізний струм, про який див. далі.
Поз. 2 – 2-напівперіодний із середньою точкою (2ПС). Втрати на діодах такі ж, як у перед. випадку. Пульсація – 100 Гц суцільна, отже Сф необхідний найменший із потенційних. Використання Тр – 100% Нестача – подвоєна витрата міді на вторинну обмотку. За часів, коли випрямлячі робили на лампах-кенотронах, це мало значення, а тепер – визначальне. Тому 2ПС використовують у низьковольтних випрямлячах, переважно підвищеної частоти з діодами Шоттки в ДБЖ, проте принципових обмежень за потужністю 2ПС немає.
Поз. 3 - 2-напівперіодний бруківка, 2ПМ. Втрати на діодах – подвоєні проти поз. 1 і 2. Решта – як у 2ПС, але міді на вторинку потрібно майже вдвічі менше. Майже тому, що кілька витків доводиться доматувати, щоб компенсувати втрати на парі «зайвих» діодів. Найбільш уживана схема на напругу від 12В.
Поз. 3 – двополярний. "Міст" зображений умовно, як прийнято в принципових схемах (звикайте!), і повернутий на 90 градусів проти годинникової стрілки, але насправді це пара включених різнополярно 2ПС, як видно далі на рис. 6. Витрата міді як у 2ПС, втрати на діодах як у 2ПМ, інше як у того й іншого. Будується переважно живлення аналогових пристроїв, потребують симетрії напруги: Hi-Fi УМЗЧ, ЦАП/АЦП та інших.
Поз. 4 – двополярний за схемою паралельного подвоєння. Дає без додаткових заходів підвищену симетрію напруги, т.к. асиметрію вторинної обмотки виключено. Використання Тр 100%, пульсації 100 Гц, але рвані, тому Сф необхідні подвоєної ємності. Втрати на діодах приблизно 2,7В з допомогою взаємного обміну наскрізними струмами, див. далі, і за потужності понад 15-20 Вт різко зростають. Будуються переважно як малопотужні допоміжні для незалежного живлення операційних підсилювачів (ОУ) та ін. малопотужних, але вимогливих до якості електроживлення аналогових вузлів.
Як вибрати трансформатор?
У ДБЖ вся схема найчастіше чітко прив'язана до типорозміру (точніше – до обсягу та площі поперечного перерізу Sс) трансформатора/трансформаторів, т.к. використання тонких процесів у фериті дозволяє спростити схему при більшій її надійності. Тут «якось по-своєму» зводиться до точного дотримання рекомендацій розробника.
Трансформатор на залозі вибирають з урахуванням особливостей СНН, або узгоджуються з ними за його розрахунку. Падіння напруги на РЕ Uре не треба брати менше 3В, інакше КРН різко впаде. При збільшенні Uре КСН дещо зростає, але набагато швидше зростає розсіювана РЕ потужність. Тому Uре беруть 4-6 В. До нього додаємо 2 (4) Втрат на діодах і падіння напруги на вторинній обмотці Тр U2; для діапазону потужностей 30-100 Вт і напруги 12-60 В беремо його 2,5В. U2 виникає переважно не на омічному опорі обмотки (воно у потужних трансформаторів взагалі мізерно мало), а внаслідок втрат на перемагнічування сердечника та створення поля розсіювання. Просто частина енергії мережі, «накачанной» первинної обмоткою в магнітопровід, випаровується у світовий простір, що і враховує величина U2.
Отже, ми нарахували, припустимо, для мостового випрямляча, 4+4+2,5 = 10,5В лишку. Додаємо його до необхідної вихідної напруги БП; нехай це буде 12В, і ділимо на 1,414, отримаємо 22,5 / 1,414 = 15,9 або 16В, це буде найменша допустима напруга вторинної обмотки. Якщо Тр фабричний, із типового ряду беремо 18В.
Тепер справа йде струм вторинки, який, природно, дорівнює максимальному струму навантаження. Нехай нам потрібне 3А; множимо на 18В, буде 54Вт. Ми отримали габаритну потужність Тр, Pг, а паспортну P знайдемо, поділивши Pг на ККД Тр η, що залежить від Pг:
- до 10Вт, η = 0,6.
- 10-20 Вт, η = 0,7.
- 20-40 Вт, η = 0,75.
- 40-60 Вт, η = 0,8.
- 60-80 Вт, η = 0,85.
- 80-120 Вт, η = 0,9.
- від 120 Вт, η = 0,95.
У нашому випадку P = 54/0,8 = 67,5Вт, але такого типового значення немає, так що доведеться брати 80Вт. Для того щоб отримати на виході 12Вх3А = 36Вт. Паровоз, та й годі. Можна навчитися розраховувати і мотати «транси» самому. Тим більше що в СРСР були розроблені методики розрахунку трансформаторів на залозі, що дозволяють без втрати надійності вичавлювати 600Вт із сердечника, який, при розрахунку за радіоаматорськими довідниками, здатний дати всього 250Вт. «Залізний транс» зовсім не такий тупий, як здається.
СНН
Випрямлену напругу потрібно стабілізувати і найчастіше регулювати. Якщо навантаження потужніше 30-40 Вт, необхідний захист від КЗ, інакше несправність БП може викликати аварію мережі. Все це разом робить СНН.
Простий опорний
Початківцю краще відразу не лізти у великі потужності, а зробити для проби простий високостабільний СНН на 12в за схемою Рис. 2. Його можна буде потім використовувати як джерело еталонної напруги (точна його величина виставляється R5), для перевірки приладів або як ІОН високоякісного СНН. Максимальний струм навантаження цієї схеми всього 40мА, але КСН на допотопному ГТ403 і такому ж давньому К140УД1 більше 1000, а при заміні VT1 на кремнієвій середній потужності і DA1 на будь-який з сучасних ОУ перевищить 2000 і навіть 250. -200 мА, що вже годиться у справу.
0-30
Наступний етап – блок живлення з регулюванням напруги. Попередній виконаний за т. зв. компенсаційної схеми порівняння, але переробити такий великий струм складно. Ми зробимо новий СНН на основі емітерного повторювача (ЕП), в якому РЕ та УУ поєднані лише в 1-му транзисторі. КВН вийде десь 80-150, але любителю цього вистачить. Зате СНН на ЕП дозволяє без особливих хитрощів отримати вихідний струм до 10А і більше, скільки віддасть Тр і витримає РЕ.
Схема простого БП на 0-30В наведено на поз. 1 Мал. 3. ІСН для нього – готовий трансформатор типу ТПП або ТС на 40-60 Вт із вторинною обмоткою на 2х24В. Випрямляч типу 2ПС на діодах на 3-5А і більше (КД202, КД213, Д242 і т.п.). VT1 встановлюється на радіатор площею 50 кв. см; дуже добре підійде старий процесор від ПК. За таких умов цей СНН не боїться КЗ, тільки VT1 і Тр грітися будуть, так що для захисту вистачить запобіжника на 0,5А ланцюга первинної обмотки Тр.
Поз. 2 показує, наскільки зручний для любителя ССП на ЕП: там схема БП на 5А з регулюванням від 12 до 36 В. Цей БП може віддати в навантаження і 10А, якщо знайдеться Тр на 400Вт 36В. Перша його особливість - інтегральний СНН К142ЕН8 (переважно з індексом Б) виступає в незвичайній ролі УУ: до його власних 12В на виході додається, частково або повністю, всі 24В, напруга від ІОН на R1, R2, VD5, VD6. Ємності С2 та С3 запобігають збудженню на ВЧ DA1, що працює в незвичайному режимі.
Наступний момент - пристрій захисту від КЗ на R3, VT2, R4. Якщо падіння напруги на R4 перевищить приблизно 0,7В, VT2 відкриється, замкне на загальний дріт базовий ланцюг VT1, він закриється та відключить навантаження від напруги. R3 потрібен, щоб екстраток при спрацьовуванні УЗ не вивів з ладу DA1. Збільшувати його номінал зайве, т.к. при спрацьовуванні УЗ необхідно надійно замкнути VT1.
І останнє - здається надмірною ємність конденсатора вихідного фільтра С4. У разі це безпечно, т.к. максимальний струм колектора VT1 25А забезпечує його заряд при включенні. Але цей СНН може протягом 50-70 мс віддати в навантаження струм до 30А, так що цей простий блок живлення придатний для живлення низьковольтного електроінструменту: його пусковий струм не перевищує такого значення. Потрібно тільки зробити (хоча б з оргскла) контактну колодку-черевик з кабелем, що одягається на п'яту рукояті, і нехай «акумич» відпочиває та береже ресурс до виїзду.
Про охолодження
Припустимо, у цій схемі на виході 12В при максимумі 5А. Це лише середня потужність електролобзика, але, на відміну від дриля або шуруповерта, він бере її постійно. На С1 міститься близько 45В, тобто. на РЕ VT1 залишається десь 33В при струмі 5А. Розсіювана потужність - більше 150Вт, навіть більше 160, якщо врахувати, що VD1-VD4 теж треба охолоджувати. Звідси ясно, що будь-який потужний регульований БП має бути забезпечений дуже ефективною системою охолодження.
Ребристий/гольчастий радіатор на природній конвекції проблеми не вирішує: розрахунок показує, що потрібна поверхня, що розсіює, від 2000 кв. див. та товщина тіла радіатора (пластини, від якої відходять ребра або голки) від 16 мм. Придбати стільки алюмінію у фасонному виробі у власність для любителя було і залишається мрією у кришталевому замку. Процесорний кулер з обдуванням також не годиться, він розрахований на меншу потужність.
Один з варіантів для домашнього майстра - алюмінієва пластина товщиною від 6 мм і розмірами від 150х250 мм з насвердленими по радіусах від місця встановлення охолоджуваного елемента в шаховому порядку отворами діаметра, що збільшується. Вона ж стане задньою стінкою корпусу БП, як на Мал. 4.
Неодмінна умова ефективності такого охолоджувача – нехай слабкий, але безперервний струм повітря крізь перфорацію зовні. Для цього в корпусі (бажано вгорі) встановлюють малопотужний вентилятор витяжний. Підійде комп'ютерний діаметр від 76 мм, напр. дод. кулер HDD чи відеокарти. Його підключають до висновків 2 та 8 DA1, там завжди 12В.
Примітка: загалом радикальний спосіб подолати цю проблему - вторинна обмотка Тр з відведеннями на 18, 27 і 36В. Первинну напругу перемикають, дивлячись по тому, який інструмент у роботі.
І все-таки ДБЖ
Описаний БП для майстерні добрий і дуже надійний, але тягати його із собою на виїзд тяжко. Ось тут і доведеться комп'ютерний БП: до більшості його недоліків електроінструмент нечутливий. Деяка доробка зводиться найчастіше до встановлення вихідного (найближчого до навантаження) електролітичного конденсатора великої ємності з метою, описаною вище. Рецептів переробки комп'ютерних БП під електроінструмент (переважно шуруповерти, як не дуже потужні, але дуже корисні) у рунеті відомо чимало, один із способів показаний у ролику нижче для інструмента на 12В.
Відео: БП 12В з комп'ютерного
З інструментами на 18В ще простіше: за тієї ж потужності вони споживають менший струм. Тут може стати в нагоді куди більш доступний пристрій запалення (баласт) від лампи-економки на 40 і більше Вт; його можна повністю помістити в корпус від непридатної АКБ, і зовні залишиться тільки кабель з вилкою. Як із баласту від згорілої економки зробити блок живлення для шуруповерта на 18В, див. наступне відео.
Відео: БП 18В для шуруповерта
Високий клас
Але повернемося до ССП на ЕП, їх можливості далеко ще не вичерпані. Рис. 5 – двополярний потужний блок живлення з регулюванням 0-30 В, придатний для Hi-Fi звукової апаратури та інших вибагливих споживачів. Установка вихідної напруги проводиться однією ручкою (R8), а симетрія каналів підтримується автоматично за будь-якої його величини і будь-якого струму навантаження. Педант-формаліст, побачивши цю схему, можливо, посивіє на очах, але у автора такої БП справно працює вже близько 30 років.
Головним каменем спотикання при його створенні було δr = δu/δi, де δu та δi – малі миттєві збільшення напруги та струму відповідно. Для розробки та налагодження висококласної апаратури потрібно, щоб δr не перевищувало 0,05-0,07 Ом. Просто δr визначає здатність БП миттєво реагувати на кидки струму споживання.
У ССП на ЕП δr дорівнює такому ІОН, тобто. стабілітрона, поділеному на коефіцієнт передачі струму β РЕ. Але у потужних транзисторів β на великому колекторному струмі сильно падає, а δr стабілітрона становить від одиниць до десятків Ом. Тут же, щоб компенсувати падіння напруги на РЕ і зменшити температурний дрейф вихідної напруги, довелося набрати їх цілий ланцюжок навпіл з діодами: VD8-VD10. Тому опорна напруга з ІОН знімається через додатковий ЕП на VT1, його множується на РЕ.
Наступна фішка цієї конструкції – захист від КЗ. Найпростіша, описана вище, у двополярну схему ніяк не вписується, тому завдання захисту вирішено за принципом «проти брухту немає прийому»: захисного модуля як такого немає, але є надмірність параметрів потужних елементів – КТ825 та КТ827 на 25А та КД2997А на 30А. Т2 такий струм дати не здатний, а поки він розігріється, встигнуть згоріти FU1 та/або FU2.
Примітка: Індикацію перегорання запобіжників на мініатюрних лампах розжарювання не обов'язково. Просто тоді світлодіоди були ще досить дефіцитні, а Смок у загашнику налічувалося кілька жменей.
Залишилося вберегти РЕ від екстраток розряду фільтра пульсацій С3, С4 при КЗ. І тому вони включені через обмежувальні резистори малого опору. При цьому в схемі можуть виникнути пульсації з періодом, що дорівнює постійному часу R(3,4)C(3,4). Їх запобігають С5, С6 меншої ємності. Їхні екстратоки для РЕ вже не небезпечні: заряд стіче швидше, ніж кристали КТ825/827, що потужнять, розігріються.
Симетрію виходу забезпечує ОУ DA1. РЕ мінусового каналу VT2 відкривається струмом через R6. Як тільки мінус виходу по модулю перевершить плюс, він відкриє VT3, а той підзакриє VT2 і абсолютні величини вихідних напруг зрівняються. Оперативний контроль за симетрією виходу здійснюється по стрілочному приладі з нулем посередині шкали P1 (на врізанні його зовнішній вигляд), а регулювання при необхідності - R11.
Остання особливість - вихідний фільтр С9-С12, L1, L2. Така його побудова необхідна для поглинання можливих ВЧ наведень від навантаження, щоб не ламати голову: досвідчений зразок глючить чи БП «заковбасило». З одними електролітичними конденсаторами, зашунтованими керамікою, тут повної визначеності немає, заважає велика власна індуктивність «електролітів». А дроселі L1, L2 поділяють «віддачу» навантаження за спектром, і кожному своє.
Цей БП, на відміну від попередніх, вимагає деякої налагодження:
- Підключають навантаження на 1-2 А за 30В;
- R8 ставлять на максимум, крайнє верхнє за схемою положення;
- За допомогою еталонного вольтметра (зараз підійде будь-який цифровий мультиметр) і R11 виставляють рівні абсолютної величини напруги каналів. Можливо, якщо ОУ без можливості балансування доведеться підібрати R10 або R12;
- Підстроєчником R14 виставляють P1 точно на нуль.
Про ремонт БП
БП виходять з ладу частіше за інші електронні пристрої: вони приймають на себе перший удар кидків мережі, їм багато чого дістається і від навантаження. Навіть якщо ви не маєте наміру робити свій БП, ДБЖ знайдеться, крім комп'ютера, в мікрохвильовій печі, пральній та ін побутовій техніці. Вміння діагностувати БП та знання основ електробезпеки дасть можливість якщо не усунути несправність самому, то вже зі знанням справи поторгуватись про ціну з ремонтниками. Тому подивимося, як проводиться діагностика та ремонт БП, особливо з ІВН, т.к. понад 80% відмов посідає їхню частку.
Насичення та протяг
Насамперед – про деякі ефекти, без розуміння яких працювати з ДБЖ не можна. Перший – насичення феромагнетиків. Вони не здатні прийняти у собі енергії більш певної величини, яка залежить від властивостей матеріалу. На залозі любителі з насиченням стикаються рідко, його можна намагнітити до кількох Тл (Тесла, одиниця виміру магнітної індукції). При розрахунку залізних трансформаторів індукцію беруть 07-17 Тл. Феріти витримують лише 0,15-0,35 Тл, їх петля гістерезису «прямокутніша», і працюють на підвищених частотах, так що ймовірність «заскочити в насичення» у них на порядок вище.
Якщо магнітопровід наситився, індукція в ньому більше не зростає і ЕРС вторинних обмоток зникає, хоч би первинка вже плавилася (пам'ятаєте шкільну фізику?). Тепер виключимо первинний струм. Магнітне поле в магнітом'яких матеріалах (магнітожорсткі – це постійні магніти) не може існувати стаціонарно, як електричний заряд або вода в баку. Воно почне розсіюватися, індукція падати, і в усіх обмотках наведеться ЕРС протилежної вихідної полярності. Цей ефект досить широко використовується в ІВП.
На відміну від насичення, наскрізний струм напівпровідникових приладах (просто – протяг) явище безумовно шкідливе. Він виникає внаслідок формування/розсмоктування об'ємних зарядів у p і n областях; у біполярних транзисторів – переважно у основі. Польові транзистори та діоди Шоттки від протягу практично вільні.
Напр., при подачі/зняття напруги на діод він, поки заряди не зберуться/розсмокчуться, проводить струм в обох напрямках. Саме тому втрати напруги на діодах у випрямлячах більше 0,7 В: у момент перемикання частина заряду фільтрового конденсатора встигає стекти через обмотку. У випрямлячі з паралельним подвоєнням протяг стікає відразу через обидва діоди.
Протяг транзисторів викликає викид напруги на колекторі, здатний зіпсувати прилад або, якщо підключене навантаження, наскрізним екстратоком пошкодити її. Але і так транзисторний протяг збільшує динамічні втрати енергії, як і діодний, і зменшує ККД пристрою. Потужні польові транзистори йому майже схильні, т.к. не накопичують заряд в основі за її відсутністю, і тому перемикаються дуже швидко і плавно. «Майже», тому що їхні ланцюги виток-затвор захищені від зворотної напруги діодами Шоттки, які трішки, але прозирають.
Типи ІПН
ДБЖ ведуть свій родовід від блокінг-генератора, поз. 1 на Мал. 6. При включенні Uвх VT1 відкритий струмом через Rб, по обмотці Wк тече струм. Миттєво вирости до краю він не може (знов згадуємо шкільну фізику), в базовій Wб та обмотці навантаження Wн наводиться ЕРС. З Wб вона через Сб форсує відмикання VT1. По Wн струм поки не тече, не пускає VD1.
Коли магнітопровід насититься, струми в Wб і Wн припиняються. Потім за рахунок дисипації (розсмоктування) енергії індукція падає, в обмотках наводиться ЕРС протилежної полярності, і зворотна напруга Wб миттєво замикає (блокує) VT1, рятуючи його від перегріву та теплового пробою. Тому така схема і названа блокінг-генератором або просто блокінгом. Rк і Ск відсікають ВЧ перешкоди, яких блокінг дає хоч греблю гати. Тепер з Wн можна зняти деяку корисну потужність, але через випрямляч 1П. Ця фаза продовжується, поки Сб не перезарядиться повністю або поки не вичерпається запасена магнітна енергія.
Потужність ця, втім, невелика, до 10Вт. Якщо спробувати більше, VT1 згорить від найсильнішого протягу, перш ніж заблокується. Оскільки Тр насичується, ККД блокінгу нікуди не годиться: більше половини запасеної в магнітопроводі енергії летить гріти інші світи. Щоправда, за рахунок того ж насичення блокінг певною мірою стабілізує тривалість та амплітуду своїх імпульсів, а схема його дуже проста. Тому ІПН на основі блокінгу часто застосовують у дешевих телефонних зарядках.
Примітка: величина Сб багато в чому, але не повністю, як пишуть у аматорських довідниках, визначає період повторення імпульсів. Величина його ємності має бути пов'язана з властивостями та розмірами магнітопроводу та швидкодією транзистора.
Блокінг свого часу породив малу розгортку телевізорів з електронно-променевими трубками (ЕЛТ), а вона – ІПН з демпферним діодом, поз. 2. Тут УУ за сигналами від Wб і ланцюга зворотного зв'язку ЦОС примусово відкриває/замикає VT1, перш ніж Тр насититься. При замкненому VT1 зворотний струм Wк замикається через цей демпферний діод VD1. Це робоча фаза: вже більша, ніж у блокінгу, частина енергії знімається в навантаження. Велика тому, що за повного насичення вся зайва енергія відлітає, а тут цього зайве мало. Таким шляхом вдається знімати потужність до кількох десятків Вт. Однак, оскільки УУ не може спрацювати, поки Тр не підійшов до насичення, транзистор проходить все-таки сильно, динамічні втрати великі і ККД схеми бажає набагато більшого.
ІВП з демпфером досі живі в телевізорах і дисплеях з ЕПТ, оскільки в них ІВП і вихід малої розгортки поєднані: потужний транзистор і Тр загальні. Це набагато скорочує витрати виробництва. Але, відверто кажучи, ІВН з демпфером принципово хирлявий: транзистор і трансформатор змушені постійно працювати на межі аварії. Інженери, які зуміли довести цю схему до прийнятної надійності, заслуговують на глибоку повагу, але пхати туди паяльник нікому, крім майстрів, які пройшли професійну підготовку і мають відповідний досвід, настійно не рекомендується.
Двотактний ІПН з окремим трансформатором зворотного зв'язку застосовується найбільш широко, т.к. володіє найкращими якісними показниками та надійністю. Втім, щодо ВЧ перешкод і він страшно грішить порівняно з БП «аналоговими» (з трансформаторами на залозі та СНН). В даний час ця схема існує в багатьох модифікаціях; потужні біполярні транзистори в ній майже повністю витіснені польовими, керованими спец. ІМС, але принцип дії залишається незмінним. Його ілюструє вихідна схема, поз. 3.
Пристрій обмеження обмежує струм заряду ємностей вхідного фільтра Сфвх1(2). Їхня велика величина – неодмінна умова роботи пристрою, т.к. за один робочий цикл їх відбирається мала частка запасеної енергії. Грубо кажучи, вони відіграють роль водонапірного бака чи повітряного ресивера. При заряді «на коротко» екстраток заряду може перевищувати 100А на час до 100 мс. Rc1 і Rc2 опором порядку МОм необхідні симетрування напруги фільтра, т.к. найменший розбаланс його плечей неприпустимий.
Коли Сфвх1(2) зарядяться, пристрій запуску УЗ формує імпульс, що відкриває одне з плечей (яке – все одно) інвертора VT1 VT2. По обмотці Wк великого силового трансформатора Тр2 тече струм і магнітна енергія з його осердя через обмотку Wн майже повністю йде на випрямлення і навантаження.
Невелика частина енергії Тр2, що визначається величиною Rогр, знімається з обмотки Wос1 і подається на обмотку Wос2 маленького базового трансформатора зворотного зв'язку Тр1. Він швидко насичується, відкрите плече закривається і завдяки диссипації в Тр2 відкривається раніше закрите, як описано для блокінгу, і цикл повторюється.
По суті, двотактний ІВН – 2 блокінги, які «пишають» один одного. Оскільки потужний Тр2 не насичується, протяг VT1 VT2 невеликий, повністю «тоне» в магнітопроводі Тр2 і зрештою йде в навантаження. Тому двотактний ІВП може бути побудований на потужність до декількох кВт.
Найгірше, якщо він опиниться в режимі ХХ. Тоді за напівцикл Тр2 встигне насититися і найсильніший протяг спалить відразу обидва VT1 і VT2. Втім, зараз є у продажу силові ферити на індукцію до 0,6 Тл, але вони дорогі та від випадкового перемагнічування деградують. Розробляються ферити більш ніж на 1 Тл, але щоб ІВН досягли «залізної» надійності, треба хоча б 2,5 Тл.
Методика діагностування
Під час пошуку несправностей в «аналоговому» БП, якщо він «тупо мовчить», перевіряють спочатку запобіжники, потім захист, РЕ та ІОН, якщо в ньому є транзистори. Дзвоняться нормально - йдемо далі поелементно, як описано нижче.
В ІВН, якщо він «заводиться» і одразу «глохне», перевіряють спочатку УО. Струм у ньому обмежує потужний резистор малого опору, потім оптотиристором, що шунтується. Якщо "резик" мабуть підгорів, змінюють його і оптрон. Інші елементи УО виходять з ладу вкрай рідко.
Якщо ІВН "мовчить, як риба об лід", діагностику починають теж з УО (може, "резик" зовсім згорів). Потім – УЗ. У дешевих моделях у них використовують транзистори в режимі лавинного пробою, що далеко не дуже надійно.
Наступний етап, у будь-яких БП – електроліти. Руйнування корпусу та витікання електроліту зустрічаються далеко не так часто, як пишуть у рунеті, але втрата ємності трапляється набагато частіше, ніж вихід з ладу активних елементів. Перевіряють електролітичні конденсатори мультиметром із можливістю вимірювання ємності. Нижче номіналу на 20% і більше – опускаємо «дохляка» у відстій та ставимо новий, добрий.
Потім активні елементи. Як продзвонювати діоди та транзистори ви, напевно, знаєте. Але тут є 2 підступи. Перша - якщо діод Шоттки або стабілітрон дзвониться тестером з батарейкою на 12В, то прилад може показати пробій, хоча діод справний. Ці компоненти краще дзвонити стрілочним приладом із батареєю на 1,5-3 Ст.
Друга – потужні польовики. Вище (звернули увагу?) сказано, що їх І-З захищені діодами. Тому потужні польові транзистори дзвоняться начебто справні біполярні навіть непридатними, якщо канал «вигорів» (деградував) не повністю.
Тут єдиний доступний вдома спосіб – заміна на свідомо справні, причому обох одразу. Якщо в схемі залишився горілий, він негайно потягне новий справний. Електронники жартують, мовляв, потужні польовики жити один без одного не можуть. Ще проф. жарт – «заміна гей-пари». Це до того, що транзистори плечей ІВН повинні бути однотипними.
Нарешті, плівкові та керамічні конденсатори. Для них характерні внутрішні обриви (перебувають тим же тестером з перевіркою «кондиціонерів») і витік або пробою під напругою. Щоб їх «виловити», потрібно зібрати простеньку схему Мал. 7. Покроково перевірка електричних конденсаторів на пробій та витік здійснюється так:
- Ставимо на тестері, нікуди його не підключаючи, найменшу межу вимірювання постійної напруги (найчастіше – 0,2В або 200мВ), засікаємо та записуємо власну похибку приладу;
- Включаємо межу виміру 20В;
- Підключаємо підозрілий конденсатор у точки 3-4, тестер до 5-6, а на 1-2 подаємо постійну напругу 24-48;
- Перемикаємо межі напруги мультиметра до найменшого;
- Якщо на будь-якому тестер показав хоч щось, крім 0000.00 (найменше – щось, крім власної похибки), конденсатор, що перевіряється, не придатний.
На цьому методична частина діагностики закінчується і починається творча, де всі інструкції – власні знання, досвід та міркування.
Пара імпульсників
ДБЖ стаття особлива, внаслідок їх складності та схемного розмаїття. Тут ми, для початку, розглянемо пару зразків на широтно-імпульсної модуляції (ШІМ), що дозволяє отримати найкращу якість ДБЖ. Схем на ШІМ у рунеті багато, але не такий страшний ШІМ, як його малюють.
Для світлодизайну
Просто запалити світлодіодну стрічку можна від будь-якого описаного вище БП, крім того, що на Рис. 1, виставивши необхідну напругу. Добре підійде СНН із поз. 1 Мал. 3, таких нескладно зробити 3, для каналів R, G і B. Але довговічність і стабільність світіння світлодіодів залежать не від прикладеної до них напруги, а від струму, що протікає через них. Тому хороший блок живлення для світлодіодної стрічки повинен включати стабілізатор струму навантаження; технічно - джерело стабільного струму (ІСТ).
Одна із схем стабілізації струму світлоденти, доступна для повторення любителями, наведена на Рис. 8. Зібрано її на інтегральному таймері 555 (вітчизняний аналог – К1006ВІ1). Забезпечує стабільний струм стрічки від БП напругою 9-15 В. Розмір стабільного струму визначається за формулою I = 1/(2R6); у разі – 0,7А. Потужний транзистор VT3 – обов'язково польовий, від протягу через заряд бази біполярного ШІМ просто не сформується. Дросель L1 намотаний на феритовому кільці 2000НМ K20x4x6 джгутом 5хПЕ 0,2 мм. До витків – 50. Діоди VD1 ,VD2 – будь-які кремнієві ВЧ (КД104, КД106); VT1 та VT2 – КТ3107 або аналоги. З КТ361 тощо. діапазони вхідної напруги та регулювання яскравості зменшаться.
Працює схема так: спочатку часзадающая ємність С1 заряджається ланцюгом R1VD1 і розряджається через VD2R3VT2, відкритий, тобто. що знаходиться в режимі насичення через R1R5. Таймер генерує послідовність імпульсів із максимальною частотою; точніше – з мінімальною шпаруватістю. Безінерційний ключ VT3 формує потужні імпульси, яке обв'язування VD3C4C3L1 згладжує їх до постійного струму.
Примітка: шпаруватість серії імпульсів є відношення періоду їхнього прямування до тривалості імпульсу. Якщо, напр., тривалість імпульсу 10 мкс, а проміжок з-поміж них 100 мкс, то шпаруватість буде 11.
Струм у навантаженні наростає, і падіння напруги на R6 відкриває VT1, тобто. переводить його з режиму відсікання (замикання) в активний (підсилювальний). Це створює ланцюг витоку струму бази VT2 R2VT1+Uпит і VT2 також перетворюється на активний режим. Струм розряду С1 зменшується, час розряду збільшується, шпаруватість серії зростає і середнє значення струму падає до норми, заданої R6. У цьому є суть ШИМ. На мінімум струму, тобто. при максимальній шпаруватості, С1 розряджається ланцюгом VD2-R4-внутрішній ключ таймера.
В оригінальній конструкції можливість оперативного регулювання струму та, відповідно, яскравості свічення, не передбачена; потенціометрів на 0,68 Ом немає. Найпростіше регулювати яскравість, включивши після налагодження в розрив між R3 та емітером VT2 потенціометр R* на 3,3-10 кОм, виділено коричневим. Пересуваючи його двигун вниз за схемою, збільшимо час розряду С4, шпаруватість і зменшимо струм. Інший спосіб - шунтувати базовий перехід VT2, включивши потенціометр приблизно на 1 МОм в точки а і б (виділено червоним), менш кращим, т.к. регулювання вийде більш глибоким, але грубим і гострим.
На жаль, для налагодження цього корисного не тільки для світлолент ІСТ потрібен осцилограф:
- Подають на схему мінімальне +Uпіт.
- Підбором R1 (імпульс) і R3 (пауза) досягають шпаруватості 2, тобто. тривалість імпульсу повинна дорівнювати тривалості паузи. Давати шпаруватість менше 2 не можна!
- Подають максимальне +Uпіт.
- Підбором R4 досягають номінальної величини стабільного струму.
Для зарядки
Рис. 9 – схема найпростішого ІДН з ШИМ, придатного для зарядки телефону, смартфона, планшета (ноутбук, на жаль, не потягне) від саморобної сонячної батареї, вітрогенератора, мотоциклетного або автомобільного акумулятора, магнето ліхтарика-«жучка» та ін. електроживлення. Див. на схемі діапазон вхідної напруги, там не помилка. Цей ІСН і справді здатний видавати на вихід напругу, більшу за вхідну. Як і в попередньому, тут є ефект зміни полярності виходу щодо входу, це взагалі фірмова фішка схем із ШІМ. Сподіватимемося, що, прочитавши уважно попереднє, ви в роботі цієї крохотульки розберетеся самі.
Принагідно про заряд і зарядки
Заряд акумуляторів дуже складний і тонкий фізико-хімічний процес, порушення якого й у десятки разів знижує їх ресурс, тобто. до циклів заряд-розряд. Зарядний пристрій повинен за дуже малими змінами напруги АКБ обчислювати, скільки прийнято енергії та регулювати відповідно струм заряду за певним законом. Тому зарядний пристрій аж ніяк не БП і заряджати від звичайних БП можна лише АКБ у пристроях із вбудованим контролером заряду: телефонах, смартфонах, планшетах, окремих моделях цифрових фотокамер. А зарядка, яка має зарядний пристрій – предмет окремої розмови.
Запитання-ремонт.ру сказав(а):
Іскрів від випрямляча буде, але, можливо, нічого страшного. Справа в т. зв. диференціальний вихідний опір джерела живлення. У лужних акумуляторів воно близько мОм (міліом), у кислотних ще менше. У трансу з мостом без згладжування – десяті та соті частки Ом, тобто прим. у 100 – 10 разів більше. А пусковий струм колекторного мотора постійного струму може бути більше робочого разу в 6-7 і навіть в 20. У вашого, швидше за все, ближче до останнього - мотори, що швидко розганяються, компактніше і економічніше, а величезна перевантажувальна здатність акумуляторів дозволяє давати движку струму, скільки з'їсть на розгін. Транс з випрямлячем стільки миттєвого струму не дадуть, і двигун розганяється повільніше, ніж розрахований, і з великим ковзанням якоря. Від цього, від великого ковзання і виникає іскра, і в роботі потім тримається за рахунок самоіндукції в обмотках.
Що тут можна порадити? Перше: придивіться уважніше – як іскрить? Дивитися треба у роботі, під навантаженням, тобто. під час розпилювання.
Якщо іскорки танцюють у окремих місцях під щітками – нічого страшного. У мене потужний конаківський дриль від народження так іскритий, і хоч би хни. За 24 роки один раз міняв щітки, мив спиртом і полірував колектор - всього. Якщо ви підключали інструмент на 18 В до виходу 24, то невелике іскріння це нормально. Відмотати обмотку або погасити надлишок напруги чимось на зразок зварювального реостата (резистор прим. 0,2 Ом на потужність розсіювання від 200 Вт), щоб у роботі на моторі була номінальна напруга і, швидше за все, іскра піде. Якщо ж підключали до 12, сподіваючись, що після випрямлення буде 18, то дарма - випрямлена напруга під навантаженням сильно сідає. А колекторному електромотору, між іншим, все одно, постійним струмом він живиться або змінним.
Саме: візьміть 3-5 м сталевого дроту діаметром 2,5-3 мм. Поверніть у спіраль діаметром 100-200 мм так, щоб витки не торкалися один одного. Укладіть на вогнетривку діелектричну підкладку. Кінці дроту зачистіть до блиску і поверніть вухами. Найкраще відразу промазати графітовим мастилом, щоб не окислялися. Цей реостат включається до розриву одного з проводів, що ведуть до інструменту. Зрозуміло, що контакти повинні бути гвинтові, затягнуті натуго, з шайбами. Підключайте весь ланцюг до виходу 24 В без випрямлення. Іскра пішла, але й потужність на валу впала – реостат потрібно зменшити, переключити один із контактів на 1-2 витки ближче до іншого. Все одно іскрити, але менше – реостат замало, потрібно додати витків. Краще відразу зробити реостат наперед великим, щоб не прикручувати додаткові секції. Гірше, якщо вогонь по всій лінії контакту щіток із колектором або за ними тягнуться іскрові хвости. Тоді до випрямляча потрібний фільтр, що згладжує, десь, за вашими даними, від 100 000 мкФ. Недешеве задоволення. Фільтр в даному випадку буде накопичувачем енергії на розгін мотора. Але може і не допомогти – якщо габаритної потужності трансформатора обмаль. ККД колекторних електродвигунів постійного струму прим. 0,55-0,65, тобто. транс потрібний від 800-900 Вт. Тобто, якщо фільтр поставили, але все одно іскрити з вогнем під усією щіткою (під обома, зрозуміло), то трансформатор не дотягує. Так, якщо ставити фільтр, то і діоди моста повинні бути на потрійний робочий струм, або можуть вилетіти від кидка струму заряду при включенні в мережу. А інструмент тоді можна буде запускати через 5-10 секунд після включення до мережі, щоб «банки» встигли «накачатися».
І найгірше, якщо хвости іскор від щіток дотягуються або майже дотягуються до протилежної щітки. Це називається круговий вогонь. Він дуже швидко випалює колектор до непридатності. Причин кругового вогню може бути кілька. У вашому випадку найбільш ймовірна - двигун включався на 12 В з випрямленням. Тоді при струмі 30 А електрична потужність ланцюга 360 Вт. Ковзання якоря виходить більше 30 градусів за оборот, а це обов'язково суцільний круговий вогонь. Не виключено також, що якір двигуна намотаний простою (не подвійною) хвилею. Такі електромотори краще долають миттєві навантаження, але пусковий струм у них – мама, не горюй. Точніше заочно не можу сказати, та й ні до чого – своїми руками тут навряд чи виправно. Тоді, напевно, дешевше та простіше буде знайти та придбати нові акумулятори. Але спочатку все ж таки спробуйте включити двигун на трохи підвищеній напрузі через реостат (див. вище). Майже завжди у такий спосіб вдається збити і суцільний круговий вогонь ціною невеликого (до 10-15%) зменшення потужності на валу.
