Виготовлення блоку живлення своїми руками, схема регулятора напруги

1. Види і принцип роботи
2. Аналоговий джерело живлення
3. Принцип роботи БП
4. Імпульсний джерело живлення
5. Принцип роботи ДБЖ
6. Стабілізація вихідного сигналу
7. Регулятор вихідного напруги
8. Управління змінним напругою
9. Схеми джерел живлення
10. Лінійний блок живлення
11. Цифровий блок живлення

Наша сеть партнеров Banwar

У більшості пристроїв, застосовуються імпульсні схеми блоків живлення (ІБП) через їх високих електроенергетичних показників і стабільності в роботі. Але разом з тим використовуються і аналогові джерела живлення, що володіють простотою виготовлення і високою надійністю. Існує величезна кількість варіантів виготовлення блоків живлення своїми руками, застосовуючи різні схематичні рішення.

Види і принцип роботи

Виконано блок живлення (БП) самостійно або придбаний серійний екземпляр, вимоги, що пред'являються до нього незмінні, а саме: високий коефіцієнт корисної дії (ККД), малий розмір, висока стабільність вихідного сигналу, відсутність електропомех, а також висока надійність.

Основна класифікація джерел живлення здійснюється за режимом роботи, він буває лінійним і інверторним. Відповідно Б. П. поділяються:

• на аналогові (лінійні);
• на цифрові (інверторні).

З важливих параметрів БП виділяють:

1. Тип вихідного сигналу. В результаті перетворення, напруга на виході може бути змінної або постійної величини.
2. Потужність. Характеризується струмом, яке видає пристрій без погіршення характеристик вихідного напруги. Одиниця виміру ват.
3. Коефіцієнт корисної дії. Показує ефективність роботи приладу, т. Е. Ставлення перетвореної енергії до переданої. Чим показник більше, тим менше гріється пристрою для роботи.
4. Захист від перевантажень. Здатність пристрою реагувати на виникнення позаштатних ситуацій в питомих їм пристроях.
5. Система охолодження. По виду охолодження поділяються на пасивні і активні. До пасивного виду відносяться радіатори або природне охолодження, до активного, нагнітачі повітря або водяне охолодження.

Аналоговий джерело живлення

Такі джерела напруги характеризуються надійністю в роботі і простотою виготовлення. Недоліками є розміри і вага, а також високу ціноутворення.

Ключовими елементами лінійного джерела напруги є:

• мережевий фільтр;
• трансформатор.

Для отримання постійної напруги після трансформатора додається діодний міст і електролітичний конденсатор.

Трансформатори застосовуються різного виконання, єдино їх первинна обмотка повинна бути розрахована на підключення до мережі 220 вольт. По виду вони бувають знижувальними і підвищують. Сам трансформатор являє собою електротехнічний виріб, що складається з двох частин. Сердечника, зібраного зі сталі або фериту, і обмоток, виконаних у вигляді витків з провідникового матеріалу. Для отримання на виході меншого рівня сигналу, ніж на вході, кількість витків у вторинній обмотці робиться менше. Таким чином, змінюючи це співвідношення можна отримати будь-яку напругу.

Мережевий фільтр запобігає потраплянню перешкод в мережу від працюючого устаткування і навпаки. Зазвичай являє собою ємнісний-індуктивну ланцюжок.

Принцип роботи БП

Схема трансформаторного блоку живлення працює наступним чином. Напруга мережі проходить через фільтр, а з нього потрапляє на первинну обмотку трансформатора. При проходженні по ній змінного струму, утворюється змінне магнітне поле. Цей поле пронизує сердечник і все обмотки, в яких з'являється ЕРС. Якщо до вторинної обмотці приєднана навантаження, то під дією ЕРС через неї починає протікати змінний струм.

Для отримання напруги постійної величини, сигнал з вторинної обмотки трансформатора передається на випрямний вузол. Це пристрій зібрано на чотирьох діодах, включених по мостовій схемі, і електролітичного конденсатора. З електроліту і знімається постійна напруга, призначене для живлення приладів.

Імпульсний джерело живлення

Робота ДБЖ заснована на подвійному перетворенні напруги. Спочатку, вхідний сигнал перетвориться в постійну напругу, а потім в імпульси високої частоти. Трансформатор, що застосовується в схемі, не вимагає великих розмірів. При спільному включенні трансформатора і транзистора в режимі ключа, утворюється блокінг-генератор. Зміна і стабілізація вихідного сигналу, відбувається зменшенням тривалості відкритого стану транзистора, яким керує спеціалізованою мікросхемою. Її робота побудована на принципі широтно-імпульсної модуляції (ШІМ). Перевага такого виду БП:

• малу вагу;
• невисока вартість;
• ККД досягає 98%;
• захист від короткого замикання і перевантажень.

З недоліків відзначається складність схемотехніки і те, що таке джерело живлення вносить високочастотні перешкоди в лінію електропередачі.

Принцип роботи ДБЖ

Напруга потрапляє на схему через запобіжник, потім на ємнісний помехоподавляющий фільтр. Далі, на випрямний блок з діодів. До виходу випрямляча підключена згладжує електролітична ємність. Напруга на конденсаторі зменшується, через ланцюжок резисторів і стабілітрон, для забезпечення пускового значення мікросхеми. Мікросхема управляє роботою ключового транзистора через що обмежує резистор.

При надходженні прямокутного імпульсу на транзистор відбувається його відкривання, і через обмотку імпульсного трансформатора починає текти струм. В результаті наводиться ЕРС і з'являється напруга на вторинній обмотці. Якщо тривалість імпульсу, що приходить на ключовий транзистор, збільшується, то збільшується і величина вихідного сигналу, при зменшенні відповідно зменшується.

Для отримання стабільного сигналу застосовується зворотний зв'язок. Вона збирається на оптопаре і резистори. При підвищенні значення сигналу на вторинній обмотці трансформатора збільшується і струм, що протікає через оптопару, що призводить до зниження опору фототранзистор оптопари. В результаті збільшується падіння напруги на резисторі і зменшується на вході ШІМ контролера. Тривалість імпульсу, що посилається мікросхемою на транзисторний ключ, збільшується.

Стабілізація вихідного сигналу

При необхідності отримання стабілізованого сигналу на виході, перед навантаженням, підключається інтегральний стабілізатор. Наприклад, постійного рівня сигналу КРЕН5А, 7812, або з його регулюванням LM 317T і т. П. Стабілізатори характеризуються вхідним робочим діапазоном, тобто при зміні вхідного сигналу в цьому діапазоні на вході завжди буде постійне значення напруги.

Крім інтегральних мікросхем, використовується і параметричний стабілізатор. Конструкція його відрізняється тим, що паралельно навантаженні приєднується стабілітрон з необхідним напругою стабілізації. Послідовно до навантаження і стабілітрону включається опір. При збільшенні струму в ланцюзі, напруга на стабілітроні практично не зміниться через його вольт-амперної характеристики. А весь надлишок напруги впаде на опір. Для збільшення коефіцієнта стабілізації в схемі застосовується додаткове включення транзисторів як послідовно, так і паралельно стабілітрону.

Регулятор вихідного напруги

У разі необхідності зміни стабілізованого сигналу на виході, застосовують регулятор величини рівня сигналу. Один з простих регуляторів напруги для блоку живлення, збирається на спеціалізованій мікросхемі LM 317.

Мікросхема LM 317 забезпечує регулювання сигналу в діапазоні від 1,2 до 37 вольт при максимальній силі струму 1,5 ампера. Саме зміна напруги відбувається за допомогою підстроювання опору резистора R1. Мікросхема забезпечена захистом від короткого замикання.

Необхідно відзначити, що в разі використання ІБП мікросхема ШІМ контролера, за рахунок звуження і розширення фронту імпульсів змінює потужність, передану в трансформатор, і грає роль регулятора напруги. Зміни відбуваються за допомогою змінного резистора, підключеного до керуючих висновків мікросхеми.

Управління змінним напругою

Не завжди потрібен БП з постійним рівнем сигналу, іноді потрібно на виході змінну напругу. Для плавного регулювання вихідної змінного сигналу використовується схема з потужним тиристорним керуванням.

Така схема застосовується як з активною, так і реактивної навантаженням. Вхідна напруга може змінюватися від 125 до 220 вольт.

До складу випрямного моста включається тиристор, який грає роль ключа управління. Як тільки відбувається розряд конденсатора C1 через резистор R2, тиристор відкривається. Величина сигналу, при якому відбувається відкриття тиристора, регулюється змінним резистором R1. Вихідна напруга змінюється в діапазоні від нуля до величини вхідного сигналу.

Схеми джерел живлення

Для самостійного виготовлення БП, буде потрібно наявність радіоелементів, акуратність і принципова схема. Виконати аналоговий, саморобний блок живлення, зазвичай не викликає труднощів. У той час як виготовити регульований імпульсний блок живлення своїми руками, буде складно навіть для підготовленого радіоаматора.

Лінійний блок живлення

Найдорожча деталь такого джерела напруги буде трансформатор. Для простоти виготовлення краще пошукати трансформатор виду тор. Решта радіоелементи не є дефіцитними і їх завжди можна легко дістати. Для того щоб виконати простий регульований джерело живлення знадобиться:

• понижуючий трансформатор;
• чотири випрямних діода або готовий діодний міст;
• електролітична ємність 68-220 мкФ на 400 вольт;
• резистор 200 Ом;
• змінний резистор 6,8 кОм;
• інтегральний стабілізатор LM 317.

Трансформатор вибирається з вторинною обмоткою близько 25 вольт. При необхідності потрібну кількість витків потрібно змотати або домотать самостійно. Слід зазначити, що при використанні діодного моста, вихідна напруга підніметься на величину дорівнює добутку змінної напруги на число 1.41. Вся схема збирається на платі з текстоліту або навісним монтажем. Управління рівнем сигналу здійснюється зміною опору будівельних резистора. Такий блок живлення зможе видавати від 1,2 і до 37 вольт при струмі 1,5 ампера.

Цифровий блок живлення

Зробити самостійно такий БП зовсім непросто. Для виконання простого імпульсного блоку самостійно, в першу чергу знадобиться виготовити друковану плату. Для цього в домашніх умовах використовується лазерно-прасувальну метод (ЛУТ). Після того як плата буде готова і закуплені радіодеталі, потрібно правильно все розпаяти.

Робота схеми полягає в використанні мікросхеми TL 494. Вбудований в неї генератор подає по черзі на транзистори VT1, VT2 працюють в ключовому режимі, імпульси з частотою 30 кГц. Транзистори з'єднані з керуючим трансформатором TR1, який управляє VT3, VT4. Конденсатори С3, С4 є фільтром харчування.

Ланцюжок R7, C8 формує напругу живлення для мікросхеми в перший момент включення, після розряду С8 харчування вже подається через третю обмотку трансформатора TR2. Стабілітрон VD2 і ємність C6 призначені для формування сигналу, що забезпечує роботу мікросхеми. Напруга з третього виведення трансформатора, через діоди Шотки і С9, С10, подається на вхід радиоустройства.

Зібравши джерело напруги, вивчивши його роботу, в подальшому виконати ремонт імпульсних блоків живлення телевізорів своїми руками не складе труднощів. Та й такий же ремонт БП в комп'ютерних системах або зарядний пристрій, буде легко здійснимо самостійно.

При самостійному виготовленні приладів необхідно дотримуватися обережності і пам'ятати про електробезпеки при роботі з мережею змінного струму 220 вольт. Як правило, вірно виконаний БП з справних деталей не потребують настройки і відразу починає працювати.