вашего сайта -->

Схемотехника импульсных блоков питания дельта 12 вольт

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

Подписаться

26

Сегодня не просто обзор блока питания, а обзор двух блоков питания, один из которых полностью самодельный :)Кому интересно, прошу под кат.Изначально блок питания мне нужен был для питания кучи мелких зарядных устройств. Был заказан недорогой Бп в формфакторе ноутбучного, думаю такие БП многие видели и знают.Но что реально скрывается у них внутри, знает не так много людей, потому расскажу и покажу подробнее.Пришел блок питания замотанный в пакет. Так же в комплекте дали переходник, правда я так и не понял сакрального смысла данного переходника.

Но дали и дали, в хозяйстве пригодится, вдруг в следующий раз забудут дать, когда будет надо.

Схемотехника импульсных блоков питания дельта 12 вольт В комплекте был собственно блок питания, кабель питания к нему и вышеуказанный переходник.Схемотехника импульсных блоков питания дельта 12 вольт Собственно к внешнему виду блока питания претензий нет, блок как блок.

На выходном кабеле так же нет ферритового фильтра, вернее на вид он есть, только в нем ничего нет, только пластмасса.

Схемотехника импульсных блоков питания дельта 12 вольт Схемотехника импульсных блоков питания дельта 12 вольт Подаем питание на БП.

Выходное напряжение завышено, 12.54 Вольта вместо 12, хотя в среднестатистические 5% вполне вписывается, но впритирку.

Схемотехника импульсных блоков питания дельта 12 вольт Кабель питания дали весьма необычный, без заземляющего контакта.

Мне как то раньше такие кабели не попадались, хотя я знал, что они есть.

Схемотехника импульсных блоков питания дельта 12 вольт Кабель при этом на вид не такой толстый как обычный компьютерный, хотя и круглый, эдакий вариант ПВС-а.Схемотехника импульсных блоков питания дельта 12 вольт Сначала я хотел кабель порезать и посмотреть, что у него внутри. Но потом подумал, а смысл?В итоге я просто взял и измерил сопротивление кабеля.Прибор показал 1.589 Ома, с учетом переходного сопротивления контактов можно округлить до 1.58 Ома.Длина кабеля около 1.08м, соответственно в обе стороны это даст 2.16м.Воспользовавшись несложным расчетом я получил сопротивление 0,73 Ома на метр.Дальше посмотрев в таблицу я узнал соответствующее сечение кабеля, оно составило внушительные 0.024мм/кв.

Хорошо, что кабель вещь легко заменяемая.

Схемотехника импульсных блоков питания дельта 12 вольт После этого я решил все таки посмотреть, что у него внутри.Не то, что бы я не знал, как устроены БП. Но разбирать всякие вещи мне просто нравится :)Открываются такие блоки питания очень легко. В щель между половинками корпуса вставляется лезвие ножа и постукивая небольшим молотком разрушается место склеивания половинок.

В общем тяжело и непонятно только первый раз, дальше это делается чуть сложнее чем выкрутить винты отверткой, плохо только то, что обратно собрать можно только с помощью клея.

Схемотехника импульсных блоков питания дельта 12 вольт В первую очередь бросается в глаза отсутствие фильтра питания, он даже не задуман здесь.Но при этом есть и плюсы, выходные конденсаторы поставили 1000х25, а не 470х16 как это бывает.

В общем в среднем ничего не изменилось, улучшится работа, но увеличатся помехи.

Схемотехника импульсных блоков питания дельта 12 вольт С обратной стороны платы маркировка D-32 в моем варианте против D-26 в похожем БП. Возможно мой БП выпущен позже и потому имеет другую версию платы.

Так же можно увидеть, что конденсатор снаббера перенесен на нижнюю сторону платы, я такого не встречал, обычно они стоят сверху и не в СМД исполнении.

Рулит блоком питания неизвестный мне контроллер 63D12. Силовой транзистор такой же, 4N60C Схема блока питания предыдущей версии, отличия от данного БП минимальны. Изменено расположение некоторых элементов, под оптроном сделан защитный прорез в плате, что еще раз наводит на подозрения о более новом варианте исполнения данного БП.

Но входной конденсатор так же не закреплен. Емкость мала для заявленной мощность в 60 Ватт.

Ну и естественно тестирование БПНагрузочные резисторы у меня по 10 Ом, что дает ток в 1.25 Ампера. резисторов три, соответственно я буду измерять характеристики до 3.75 Ампера. Кроме того, я проводил измерения с подключением нагрузочных резисторов прямо к плате БП.Итак.

Ток нагрузки 1.25 Ампера, напряжение на выходе 12.55 Вольта.

Попутно я снимал осциллограммы пульсаций на выходе БП, делитель щупа установлен на ослабление входного сигнала в 10 раз. Соответственно шкала 500мВ на деление. Ток нагрузки 2.5 Ампера. Напряжение поднялось до 12.57 Вольта. Пульсации. Ток нагрузки 3.75 Ампера, выходное напряжение 12.58 Вольта, выходная мощность около 47 Ватт, т.е. 80% Пульсации при этом составили около 0.6 Вольта. Не помогли даже конденсаторы большей емкости 🙁 В конце я оставил БП работать под нагрузкой в 3.75 Ампера дальше и решил посмотреть, какие будут температуры. БП был открыт, лежал радиаторами вверх.После 20 минут работы температура диодной сборки была 79 градусов, силового транзистора 77, трансформатора 76.Выходное напряжение поднялось до 12.6 Вольта

На мой взгляд, многовато, максимум для этого БП 3-3.5 Ампера.

Резюме.

  • Плюсы
  • Минусы
  • Собирал я блоки питания на известном ШИМ контроллере TOP24xY.
  • Собирать БП я буду почти по схеме из даташита.

Он все таки работает :)Конденсаторы на выходе установили на 25 Вольт, а не на 16, хотя их размещение около силового диода совсем не оптимально.Для токов нагрузки 3-3.5 Ампера вполне может подойти, но на всякий случай я бы ограничил ток нагрузки в 2.5-3 Ампера (возможно я больший пессимист :)).В схеме БП используется ШИМ-контроллер, а не встречающаяся часто схема с автогенератором.Нельзя использовать на 100% нагрузки.Отсутствие входного помехоподавляющего фильтра.Довольно большие пульсации на выходе.Кабель никакой, менять сразу.Элементы внутри БП не закреплены.Мое мнение, пациент скорее жив, чем мертв. Т.е. использовать данный БП вполне можно, а если еще и 'допилить' его, заменив выходные конденсаторы на низкоимпедансные и увеличить емкость входного хотя бы до 68, а лучше до 100мкФ, то будет очень даже неплохо. Данный БП имеет потенциал для доработки, БП сопоставимой мощности, но с автогенератором я бы не рекомендовал ни в каком виде.Подойдет для питания всяких некритичных нагрузок типа светодиодных лент и т.п.На данном сайте много разных примеров печати интересных конструкций. но у меня как то все руки не доходят до 3D печати, а при этом тоже хочется показать что у меня — Тоже голос есть, я тоже петь хочу :)В общем мой рецепт приготовления правильного блока питания .Некоторое время назад, я сам делал блоки питания, потом стало невыгодно и я это дело забросил. Но иногда для своих нужд все таки делаю, благо платы остались и их не надо травить, а достаточно просто некоторые детали купить, а другие достать из ящика стола.Этот контроллер отличается довольно хорошей надежностью (за насколько лет я спалил всего один контроллер при экспериментах) и простотой конструкции БП. Для сборки с использовал давно разработанную плату. Изначально она была сделана под блок питания на 12 Вольт и ток 3 Ампера. Рассчитана под установку двух вариантов радиаторов и двух типов входных конденсаторов. Список элементов я не даю, все они есть на схеме и подписаны в файле трассировки.На рынке я купил только микросхему для него, остальные детали были уже в наличии, правда оптрон, регулируемый стабилитрон TL431, входной дроссель и Y1 конденсатор я выковырял из платы от старого монитора.

Глядя на эту фотографию подумал, чем не набор для самостоятельной сборки 🙂

Сначала установил на плату все лежачие компоненты. Лучше это сделать сразу, так как после установки габаритных деталей ставить мелкие неудобно. Установил габаритные компоненты. В качестве снаббера использован супрессор P6KE200A, я обычно не использую связку конденсатор + резистор.

Под трансформатором и силовыми диодами есть отверстия для улучшения циркуляции воздуха и лучшего охлаждения этих элементов.

Подготовил крепеж к радиатору и ШИМ контроллер.

Радиаторы я использую двух типов, для малой мощности это алюминиевые пластинки (эти радиаторы ставились в известных ЧБ телевизорах Электроника 23ТБ), для большей режу радиаторный профиль Ш-образной конструкции.

Данный контроллер умеет следить за понижением и повышением входного напряжения, а так же подключением внешних компонентов задавать ток защиты и частоту работы 66 или 133 КГц..Данные функции я не использую, так как плата разрабатывалась еще под TOP22x, которая подобных вещей не умеет.Но TOP24x можно легко перевести в режим работы с тремя выводами, для этого надо просто соединить четыре средних вывода, это будет эквивалент среднего вывода TOP22x.Отличие будет только в частоте работы, TOP22x работает на 100КГц, а TOP24x на 133КГц (в данном включении).

В схеме указан TOP244, я применил TOP246, он в магазине был заметно дешевле (около 1.1доллара), по хорошему ему надо ограничивать ток защиты, но практика показала, что защита от КЗ отрабатывает отлично.

После этого я перешел к намотке трансформатораДа, трансформатор можно купить готовый, как и блок питания. Но я держу дома запас разных сердечников и каркасов, что бы можно было в любой момент изготовить БП под любое необходимое мне напряжение.

В данном Бп использовался каркас с 8 выводами и сердечник Е25, одна половинка обычная, а вторая с укороченным центральным керном, для получения зазора (БП то обратноходовый, потому зазор необходим, без него работать не будет).

Расчет трансформатора я делал в программе PI Expert Suite 7.0.Но иногда, для удобства намотки и лучшего заполнения каркаса я делаю больше витков, чем предлагает программа. но изменяю пропорционально количество витков всех обмоток.Если не злоупотреблять, то все работает отлично.Программа показала что мне надо 77 витков первичной обмотки, 9 вторичной и 8 для питания ОС контроллера.

Читайте также:  Проволока вязальная для чего используется

Я немного изменил их и сделал 85 первичной, 10 вторичной и 9 для питания цепи ОС.

Намотал первичную обмотку, обмотка сделана в два слоя, для межобмоточной изоляции я использую специальную ленту, она производится с разной шириной, специально под разные размеры каркасов. После этого я намотал вторичную обмотку. Вообще строго говоря, более правильно было бы ее разместить между двумя слоями первичной, для улучшения связи, но практика показала, что на небольших мощностях проходит и вариант, когда обмотка расположена сверху первичной.

Мотал в два провода. Сначала зачистил концы, обвел их вокруг выводов каркаса, после этого намотал 10 витков.

Ну и в самую последнюю очередь обмотка питания цепи ОС (она же обмотка питания самого ШИМ контроллера), 9 витков.

Попутно намотал выходной помехоподавляющий дроссель.

Последний слой внешней изоляции обмоток, вывел концы первичной обмотки и обмотки питания цепи ОС. Главное теперь случайно их не перепутать. Расположение выводов обмоток соответственно картинке выше

Для них я использовать провод диаметром 0.3мм, для вторичной 0.63мм.

После зачистки выводов обмоток закрепляем их на выводах каркаса и пропаиваем. Половинки каркаса я склеиваю клеем (можно использовать секундный клей либо момент, БФ, непринципиально.После этого, что бы сердечник не болтался, я обматываю его сначала узкой лентой, а после этого фиксирую всю конструкцию лентой той же ширины, что использовал для изоляции обмоток.

Это не даст рассоедениться половинкам даже если клей не будет держать, да и придает законченный вид трансформатору.

Вот так в итоге выглядит готовый трансформатор. Устанавливаем трансформатор и выходной дроссель. Предохранитель я пока не устанавливаю, позже будет понятно почему. Плата полностью спаяна, при пайке я использую припой диаметром 1мм с флюсом, дополнительно флюс в процессе не используется. Платы я заказывал на производстве сразу с лужением. При первом включении вместо предохранителя я припаиваю небольшую лампочку (15 Ватт), если БП собран без ошибок, то она либо не будет светиться вообще, либо будет еле еле накалена.

Напряжение сходу получилось то, под которое и рассчитывал, даже не потребовалось подстраивать, но возможность подстройки не помешает.

Как-то было обсуждение насчет пайки плат.Я сделал пару фотографий как выглядит правильная пайка большинством припоев.Остатки флюса я смыл при помощи ватки смоченной в ацетоне.

Общий вид

Один из участков поближе, если присмотреться, то видно даже мое отражение :))) БП я расчитвал на 15 Вольт и 1.5 Ампера. Ну и нагружать для теста буду соответственно на 1.5 ампера. Хотя данный БП даже в таком виде спокойно отдаст и 2 Ампера.Выходных диодов на плате два, так как по хорошему диоды должны быть рассчитаны на тройной ток от расчетного выходного. Я установил диоды 31DQ10 (100 Вольт и 3 Ампера), так как расчетный ток был 1.5х3=4.5 Ампера.

Кстати, мне уже как то попадались поддельные диоды с таким наименованием, отличаются повышенным нагревом, будьте бдительны.

Попутно я снял осциллограмму пульсаций на выходе БП под этой нагрузкой. Делитель щупа стоит в режиме 1:1. После проверки БП под нагрузкой я подпаиваю входной и выходной кабели, для моего применения кабели будут короткие и без разъемов.Так же сразу одеваю 'хвостики' (лучше перед пайкой), и дополнительно закрепляю кабели стяжками от вытягивания кабеля из корпуса.

Безопасности много не бывает, лучше перестраховаться.

После впаивания кабелей покрываю плату защитным лаком Пластик-70. Есть более крепкий лак — Уретан, но я его не использую, так как он дает слишком крепкое покрытие. Так выглядит полностью собранная плата, подготовлена к установке в корпус. Вид снизу. Я почти не использовал СМД компоненты, только конденсаторы параллельно выходным электролитам. Использован корпус Z-34B, т.е. высокий вариант этого корпуса, плата трассировалась именно под него, потому для установки надо прорезать 2 выреза под кабели, сделать одно отверстие под светодиод. после этого закрепить плату в корпусе при помощи четырех небольших шурупов (лучше предварительно просверлить отверстия диаметром 1.5мм в стойках корпуса). Последний этап, рассверливаются отверстия в нижней части корпуса и половинки скручиваются вместе.

Все, БП готов.

Как говорят на канале дискавери — теперь вы знаете как это сделано, ну или как это должно быть сделано.

Ну и конечно архив со схемой, трассировкой и даташитом.

Если есть вопросы, спрашивайте, с удовольствием отвечу.

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

Подписаться

26

Nos4eratu Загрузка

30.06.2017

19318

81

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

Подписаться ЙНемного расскажу о личном опыте пользования FDplast.

Очень много на сайте встречае…

Схемотехника блоков питания для светодиодных лент и не только

Светодиоды заменяют таким типы источников света, такие как люминесцентные лампы и лампы накаливания.

Практически в каждом доме уже есть светодиодные лампы, они потребляют гораздо меньше двух своих предшественников (до 10 раз меньше чем лампы накаливания и от 2 до 5 раз меньше, чем КЛЛ или энергосберегающие люминесцентные лампы).

В ситуациях, когда необходим длинный источник света, или нужно организовать подсветку сложной формы в ход идёт светодиодная лента.

Схемотехника импульсных блоков питания дельта 12 вольт

Led лента идеальна для целого ряда ситуаций, главное её преимущество перед отдельными светодиодами и светодиодными матрицами являются источники питания.

Их легче найти в продаже почти в любом магазине электротоваров, в отличие от драйверов для мощных светодиодов, к тому же подбор блока питания осуществляется только по потребляемой мощности, т.к.

подавляющее большинство светодиодных лент имеют напряжение питания в 12 Вольт.

Схемотехника импульсных блоков питания дельта 12 вольт

В то время как для мощных светодиодов и модулей при выборе источника питания нужно искать именно источник тока с требуемой мощностью и номинальным током, т.е. учитывать 2 параметра, что усложняет подбор.

  • В этой статье рассмотрены типовые схемы блоков питания и их узлы, а также советы по их ремонту для начинающих радиолюбителей и электриков.
  • Содержание статьи
  • Типы и требования к источникам питания для светодиодных лент и 12 В led ламп
  • Основное требование к источнику питания как для светодиодов, так и для светодиодных лент – качественная стабилизация напряжения/тока, вне зависимости от скачков сетевого напряжения, а также низкие выходные пульсации.

Схемотехника импульсных блоков питания дельта 12 вольт

По типу исполнения блоки питания для LED продукции различают:

  • Герметичные. Они сложнее в ремонте, корпус не всегда поддаётся аккуратной разборке, а внутри и вовсе может быть залит герметиком или компаундом.
  • Негерметичные, для применения в помещении. Лучше поддаются ремонту, т.к. плата изымается после откручивания нескольких винтов.

По типу охлаждения:

  • Пассивное воздушное. Блок питания охлаждается за счёт естественной конвекции воздуха через перфорацию его корпуса. Недостаток – невозможность достигнуть высоких мощностей сохранив массогабаритные показатели;
  • Активное воздушное. Блок питания охлаждается с помощью кулера (небольшого вентилятора, как устанавливают на системных блоках ПК). Такой тип охлаждения позволяет достичь большей мощности при аналогичных размерах с пассивным блоком питания.

Схемотехника импульсных блоков питания дельта 12 вольт

Схемы блоков питания для светодиодных лент

Стоит понимать, что нет в электронике такого понятия как «блок питания для светодиодной ленты», в принципе к любому устройству подойдёт любой блок питания с подходящим напряжением и током большим чем потребляемый прибором. Это значит, что информация описанная ниже применима к практически любым блокам питания.

Однако в обиходе проще говорить о блоке питания по его предназначению для конкретного устройства.

Общая структура импульсного блока питания

Для питания светодиодных лент и другой техники последние десятилетия применяются импульсные блоки питания (ИБП). Они отличаются от трансформаторных тем, что работают не на частоте питающего напряжения (50 Гц), а на высоких частотах (десятки и сотни килогерц).

Поэтому для его работы нужен генератор высокой частоты, в дешевых и рассчитанных на малые токи (единицы ампер) блоках питания часто встречается автогенераторная схема, она применяется в:

  • электронных трансформаторах;
  • электронных балластах для люминесцентных ламп;
  • зарядных устройствах для мобильного телефона;
  • дешевых ИБП для светодиодных лент (10-20 вт) и других устройствах.

Схему подобного блока питания можно увидеть на рисунке (для увеличения нажмите на картинку):

Схемотехника импульсных блоков питания дельта 12 вольт

Его структура следующая:

1. Голубым цветом выделен диодный мост, стоящий на входе блока питания он выпрямляет входное переменное напряжение, для питания следующих узлов постоянным напряжением величиной 220*1.41=310 В. В случае поломки – проверьте наличие и величину напряжения ДО моста и ПОСЛЕ него, если оно отсутствует – потребуется замена диодов или моста, если он собран в отельном корпусе.

На схеме не указан, но по линии 220 В может присутствовать предохранитель или низкоомный резистор, прежде чем приступать к ремонту проверьте его целостность.

2. Коричневым обведен фильтр пульсаций, его главным элементом является C4 – электролитический конденсатор. Его ёмкость зависит от того, насколько сэкономил производитель, обычно до 220 мкФ на 400 Вольт. L1 – фильтр пульсаций и электромагнитных помех, которые возникают при работе импульсного блока питания. В большинстве дешевых блоков питания он отсутствует.

Частая проблема фильтра – высыхание, взрыв или вздутие электролитического конденсатора, приводит к некачественной работе всего импульсного блока питания в целом или его полной неработоспособности. Заменить его можно таким же и большей ёмкости, но подходящим по размеру.

Читайте также:  Как из углерода получить карбид кальция

3. Зеленым цветом выделена силовая часть VT1 силовой транзистор, в данном случае полевой, но может быть и биполярный. T1 – импульсный трансформатор с тремя обмотками: первичной, вторичной и базовой.

Третья обмотка необходима для генерации высокочастотных колебаний – если интересен принцип работы автогенераторного блока питания лучше прочитать книги Моина, Зиновьева и другие учебники по источникам питания импульсного типа.

Импульсные трансформаторы гораздо меньше по габаритам, чем сетевые, опять же из-за работы на высоких частотах и выполнены не из железа, а из феррита. Чаще всего выходит из строя силовой ключ.

Схемотехника импульсных блоков питания дельта 12 вольт Схемотехника импульсных блоков питания дельта 12 вольт Схемотехника импульсных блоков питания дельта 12 вольт Схемотехника импульсных блоков питания дельта 12 вольт

Прозвоните транзистор мультиметром в режиме проверки диодов, и вы сразу обнаружите его пробой или обрыв. Остальные элементы – это обвязка этого узла, по отдельности редко выходит из строя, в основном вслед за силовым транзистором. Однако всегда стоит убедиться в соответствии номинальным значениям резисторов и конденсаторов.

Диоды в обвязке трансформатора VD7 и VD5 выполняют роль снаббера защищая цепи от всплесков противо-ЭДС, в моменты переключения транзистора. Являются тоже довольно нагруженным и ответственным узлом.

4. Красным цветом выделена цепочка обратной связи по напряжению на базе регулируемого стабилитрона TL431 и их аналогов (любые буквы в обозначении с цифрами «431»). Дополнительная информация про TL431: Легендарные аналоговые микросхемы

В состав ОС включена оптопара U1, с её помощью в силовую часть автогенератора поступает сигнал с выхода и поддерживается стабильное выходное напряжение. В выходной части может отсутствовать напряжение из-за обрыва диода VD8, часто это сборка Шоттки, подлежит замене. Также часто вызывает проблемы вздутый электролитический конденсатор C10.

Схемотехника импульсных блоков питания дельта 12 вольт

  1. Как вы видите всё работает с гораздо меньшим количеством элементов, надёжность соответствующая…
  2. Подборка материалов про виды, устройство и схемы светодиодных лент:
  3. Какие бывают виды светодиодных лент
  4. Как устроены и работают RGB-ленты
  5. Как устроены и работаю ленты с адресными светодиодами
  6. Как определить мощность светодиодной ленты
  7. Ремонт светодиодных лент:
  8. Наиболее распространенные неисправности и советы по ремонту светодиодных лент
  9. Более дорогие блоки питания
  10. Схемы, которые вы увидите ниже часто встречаются в блоках питания для светодиодных лент, DVD-проигрывателей, магнитол и других маломощных устройств (десятки Ватт).
  11. Прежде чем перейти к рассмотрению популярных схем, ознакомьтесь со структурой импульсного блока питания с ШИМ-контроллером.

Верхняя часть схемы отвечает за фильтрацию, выпрямление и сглаживание пульсаций сетевого напряжения 220, по сути аналогична как в предыдущем типе, так и в последующих.

Самое интересное – это блок ШИМ, сердце любого достойного блока питания.

ШИМ-контроллер – это устройство управляющие коэффициентом заполнения импульсов выходного сигнала на основании уставки, определенной пользователем или обратной связи по току или напряжению.

ШИМ может управлять как мощностью нагрузки с помощью полевого (биполярного, IGBT) ключа, так и полупроводниковым управляемым ключом в составе преобразователя с трансформатором или дросселем.

Изменяя ширину импульсов при заданной частоте – вы изменяете и действующее значение напряжение, сохраняя при этом амплитудное, вы можете проинтегрировать его с помощью C- и LC-цепей для устранения пульсаций. Такой метод называется Широтно-Импульсное Моделирование, то есть моделирование сигнала за счёт ширины импульсов (скважности/коэффициента заполнения) при постоянной их частоте.

На английском языке это звучит, как PWM-controller, или Pulse-Width Modulation controller.

На рисунке изображен биполярный ШИМ. Прямоугольные сигналы – это сигналы управления на транзисторах с контроллера, пунктиром изображена форма напряжения в нагрузке этих ключей – действующее напряжение.

Более качественные блоки питания малой средней мощности часто построены на интегральных ШИМ-котроллерах со встроенным силовым ключом. Преимущества перед автогенераторной схемой:

  • Рабочая частота преобразователя не зависит ни от нагрузки, ни от напряжения питания;
  • Более качественная стабилизация выходных параметров;
  • Возможность более простой и надежной настройки рабочей частоты на этапе проектирования и модернизации блока.

Ниже будут расположены несколько типовых схем блоков питания (для увеличения нажмите на картинку):

Здесь RM6203 – и контроллер и ключ в одном корпусе.

В этой схеме используется внешний MOSFET ключ.

То же самое, но на другой микросхеме.

Обратная связь осуществляется с помощью резистора, иногда оптопары подключенной к входу с названием Sense (датчик) или Feedback (обратная связь). Ремонт таких блоков питания в общем аналогичен.

Если все элементы исправны, и напряжение питания поступает на микросхему (ножка Vdd или Vcc), значит дело скорее всего в ней, более точно можно определить с помощью осциллографа просмотрев сигналы на выходе (ножка drain, gate).

Практически всегда заменить такой контроллер можно любым аналогом с подобной структурой, для этого нужно сверить datasheet на тот, что установлен на плате и тот, что у вас в наличии и впаять, соблюдая распиновку, как это изображено на следующих фотографиях.

Или вот схематически изображена замена подобных микросхем.

Мощные и дорогие блоки питания

Блоки питания для светодиодных лент, а также некоторые блоки питания для ноутбуков выполняются на ШИМ-контроллере UC3842.

Схема более сложная и надежная. Основным силовым компонентом является транзистор Q2 и трансформатор. При ремонте нужно проверить фильтрующие электролитические конденсаторы, силовой ключ, диоды Шоттки в выходных цепях и выходные LC-фильтры, напряжения питания микросхемы, в остальном методы диагностики аналогичны (смотрите также — Как проверить микросхему).

Однако более подробная и точная диагностика возможна лишь с использованием осциллографа, в противном случае – проверьте короткие замыкания платы, пайку элементов и обрывы дороже. Может помочь замена подозрительных узлов на заведомо рабочие.

Более совершенные модели источников питания для светодиодных лент выполнены на практически легендарной микросхеме TL494 (любые буквы с цифрами «494») или её аналоге KA7500. Кстати на этих же контроллерах построено большинство компьютерных блоков питания AT и ATX. 

Вот типовая схема блока питания на этом ШИМ-контроллере (нажмите на схему):

Такие блоки питания отличаются высокой надёжностью и стабильностью работы.

Краткий алгоритм проверки:

1. Запитываем микросхему согласно распиновки от внешнего источника питания 12-15 вольт (12 ножка – плюс, а на 7 ножку – минус).

2. На 14 ножки должно появиться напряжение 5 Вольт, которое будет оставаться стабильным при изменении питания, если оно «плавает» — микросхему под замену.

3. На 5 выводе должно быть пилообразное напряжение «увидеть» его можно только с помощью осциллографа. Если его нет или форма искажена – проверяем соответствие номинальным значениям времязадающей RC-цепи, которая подключена к 5 и 6 выводам, если нет – на схеме это R39 и C35, их под замену, если после этого ничего не изменилось – микросхема вышла из строя.

4. На выходах 8 и 11 должны быть прямоугольные импульсы, но их может не быть из-за конкретной схемы реализации обратной связи (выводы 1-2 и 15-16). Если выключить и подключить 220 В, на какое-то время они там появятся и блок снова уйдёт в защиту – это признак исправной микросхемы.

5. Проверить ШИМ можно закоротив 4 и 7 ножку, ширина импульсов увеличится, а закоротив 4 на 14 ножки – импульсы исчезнут. Если у вас получились другие результаты – проблема в МС.

  • Это наиболее краткая проверка данного ШИМ-контроллера, о ремонте блоков питания на их основе есть целая книга «Импульсные блоки питания для IBM PC».
  • Хоть и посвящена она компьютерным блоками питания, но там много полезной информации для любого радиолюбителя.
  • Вывод
  • Схемотехника блоков питания для светодиодных лент аналогична любым блокам питания с подобными характеристиками, довольно хорошо поддаётся ремонту, модернизации и перестройки на необходимые напряжения, разумеется, в разумных пределах. 
  • Алексей Бартош
  • Смотрите также у нас на сайте: 
  • Схемы блоков питания переносных электронных устройств
  • Что такое импульсный блок питания и чем он отличается от обычного аналогового
  • Советы по ремонту импульсных блоков питания
  • Видеозаписи процесса ремонта различной бытовой техники

Схемотехника импульсных блоков питания дельта 12 вольт — Мастерок

Импульсные источники питания (ИИП) обычно являются достаточно сложными устройствами, из-за чего начинающие радиолюбители стремятся их избегать.

Тем не менее, благодаря распространению специализированных интегральных ШИМ-контроллеров, есть возможность конструировать достаточно простые для понимания и повторения конструкции, обладающие высокими показателями мощности и КПД.

Предлагаемый блок питания имеет пиковую мощность около 100 Вт и построен по топологии flyback (обратноходовой преобразователь), а управляющим элементом является микросхема CR6842S (совместимые по выводам аналоги: SG6842J, LD7552 и OB2269).

Внимание! В некоторых случаях для отладки схемы может понадобится осциллограф!

Технические характеристики

Размеры блока: 107х57х30 мм (размеры готового блока с Алиэкспресс, возможны отклонения). Выходное напряжение: версии на 24 В (3-4 А) и на 12 В (6-8 А). Мощность: 100 Вт. Уровень пульсаций: не более 200 мВ.

https://www.youtube.com/watch?v=C8dgBhtvZQ0\u0026t=15s

На Али легко найти множество вариантов готовых блоков по этой схеме, например, по запросам вида «Artillery power supply 24V 3A», «Блок питания XK-2412-24», «Eyewink 24V switching power supply» и тому подобным. На радиолюбительских порталах данную модель уже окрестили «народной», ввиду простоты и надёжности. Схемотехнически варианты 12В и 24В различаются незначительно и имеют идентичную топологию.

Обратите внимание! В данной модели БП у китайцев весьма высок процент брака, поэтому при покупке готового изделия перед включением желательно тщательно проверять целостность и полярность всех элементов. В моём случае, например, диод VD2 имел неверную полряность, из-за чего уже после трёх включений блок сгорел и мне пришлось менять контроллер и ключевой транзистор.

Читайте также:  Что крепче сталь или железо

Подробно методология проектирования ИИП вообще, и конкретно этой топологии в частности, тут рассматриваться не будет, ввиду слишком большого объёма информации – см. отдельные статьи.

Далее подробно разберём назначение элементов в схеме.

Импульсный блок питания мощностью 100Вт на контроллере CR6842S.

Назначение элементов входной цепи

Рассматривать схему блока будем слева-направо:

F1 Обычный плавкий предохранитель.
5D-9 Терморезистор, ограничивает бросок тока при включении блока питания в сеть. При комнатной температуре имеет небольшое сопротивление, ограничивающее броски тока, при протекании тока разогревается, что вызывает снижение сопротивления, поэтому в дальнейшем не влияет на работу устройства.
C1 Входной конденсатор, для подавления несимметричной помехи. Ёмкость допустимо немного увеличить, желательно чтобы он был помехоподавляющим конденсатором типа X2 или имел большой (10-20 раз) запас по рабочему напряжению. Для надёжного подавления помех должен иметь низкие ESR И ESL.
L1 Синфазный фильтр, для подавления симметричной помехи. Состоит из двух катушек индуктивности с одинаковым числом витков, намотанных на общем сердечнике и включенных синфазно.
KBP307 Выпрямительный диодный мост.
R5, R9 Цепочка, необходимая для запуска CR6842. Через неё осуществляется первичный заряд конденсатора C4 до 16.5В. Цепь должна обеспечивать ток запуска не менее 30 мкА (максимум, согласно даташиту) во всём диапазоне входных напряжений. Также, в процессе работы посредством этой цепочки осуществляется контроль входного напряжения и компенсация напряжения при котором закрывается ключ – увеличение тока, втекающего в третий пин, вызывает понижение порогового напряжения закрытия ключа.
R10 Времязадающий резистор для ШИМ. Увеличение номинала данного резистора уменьшит частоту переключения. Номинал должен лежать в пределах 16-36 кОм.
C2 Сглаживающий конденсатор.
R3, C7, VD2 Снабберная цепь, защищающая ключевой транзистор от обратных выбросов с первичной обмотки трансформатора. R3 желательно использовать мощностью не менее 1Вт.
C3 Конденсатор, шунтирующий межобмоточную ёмкость. В идеале должен быть Y-типа, либо же должен иметь большой запас (15-20 раз) по рабочему напряжению. Служит для уменьшения помех. Номинал зависит от параметров трансформатора, делать слишком большим нежелательно.
R6, VD1, C4 Данная цепь, запитываясь от вспомогательной обмотки трансформатора образует цепь питания контроллера. Также данная цепь влияет на цикл работы ключа. Работает это следующим образом: для корректной работы напряжение на седьмом выводе контроллера должно находиться в пределах 12.5 – 16.5 В. Напряжение 16.5В на этом выводе является порогом, при котором происходит открытие ключевого транзистора и энергия начинает запасаться в сердечнике трансформатора (в это время микросхема питается от C4). При понижении ниже 12.5В микросхема отключается, таким образом конденсатор C4 должен обеспечивать питание контроллера пока из вспомогательной обмотки не поступает энергии, поэтому его номинала должно быть достаточно чтобы удерживать напряжение выше 12.5В пока ключ открыт. Нижний предел номинала C4 следует рассчитывать исходя из потребления контроллера около 5 мА. От времени заряда данного конденсатора до 16.5В зависит время закрытого ключа и определяется оно током, который может отдать вспомогательная обмотка, при этом ток ограничивается резистором R6. Кроме всего прочего, посредством данной цепи в контроллере предусмотрена защита от перенапряжения в случае выхода из строя цепей обратной связи – при превышении напряжения выше 25В контроллер отключится и не начнёт работать пока питание с седьмого пина не будет снято.
R13 Ограничивает ток заряда затвора ключевого транзистора, а также обеспечивает его плавное открытие.
VD3 Защита затвора транзистора.
R8 Подтяжка затвора к земле, выполняет несколько функций. Например, в случае отключения контроллера и повреждения внутренней подтяжки данный резистор обеспечит быстрый разряд затвора транзистора. Также, при корректной разводке платы обеспечит более короткий путь тока разряда затвора на землю, что должно положительно сказаться на помехозащищённости.
BT1 Ключевой транзистор. Устанавливается на радиатор через изолирующую прокладку.
R7, C6 Цепь служит для сглаживания колебаний напряжения на токоизмерительном резисторе.
R1 Токоизмерительный резистор. Когда напряжение на нём превышает 0.8В контроллер закрывает ключевой транзистор, таким образом регулируется время открытого ключа. Кроме того, как уже говорилось выше, напряжение при котором будет закрыт транзистор также зависит от входного напряжения.
C8 Фильтрующий конденсатор оптопары обратной связи. Допустимо немного увеличить номинал.
PC817 Опторазвязка цепи обратной связи. Если транзистор оптопары закроется это вызовет повышение напряжения на втором выводе контроллера. Если напряжение на втором выводе будет превышать 5.2В дольше 56 мс, это вызовет закрытие ключевого транзистора. Таким образом реализована защита от перегрузки и короткого замыкания.

Читать также:  Угловая насадка для шуруповерта

В данной схеме 5-й вывод контроллера не используется. Однако, согласно даташиту на контроллер, на него можно повесить NTC-термистор, который обеспечит отключение контроллера в случае перегрева.

Стабилизированный выходной ток данного вывода – 70 мкА. Напряжение срабатывания температурной защиты 1.05В (защита включится при достижении сопротивления 15 кОм).

Рекомендуемый номинал термистора 26 кОм (при 27°C).

Параметры импульсного трансформатора

Поскольку импульсный трансформатор это один из самых сложных в проектировании элементов импульсного блока, расчёт трансформатора для каждой конкретной топологии блока требует отдельной статьи, поэтому подробного описания методологии тут не будет, тем не менее для повторения описываемой конструкции следует указать основные параметры используемого трансформатора.

Следует помнить, что одно из важнейших правил при проектировании – соответствие габаритной мощности трансформатора и выходной мощности блока питания, поэтому первым делом, в любом случае, выбирайте подходящие вашей задаче сердечники.

Чаще всего данная конструкция поставляется с трансформаторами, выполненными на сердечниках типа EE25 или EE16, либо аналогичных. Собрать достаточно информации по количеству витков в данной модели ИИП не удалось, поскольку в разных модификациях, несмотря на схожие схемы, используются различные сердечники.

Увеличение разницы в количестве витков ведёт к уменьшению потерь на переключение ключевого транзистора, но повышает требования к его нагрузочной способности по максимальному напряжению сток-исток (VDS).

Для примера, будем ориентироваться на стандартные сердечники типа EE25 и значение максимальной индукции Bmax = 300 мТ. В этом случае соотношение витков первой-второй-третьей обмотки будет равно 90:15:12.

Следует помнить, что указанное соотношение витков не является оптимальным и возможно потребуется корректировка соотношений по результатам испытаний.

Первичную обмотку следует наматывать проводником не тоньше 0.3мм в диаметре. Вторичную обмотку желательно выполнять сдвоенным проводом диаметром 1мм. Через вспомогательную третью обмотку течёт малый ток, поэтому провода диаметром 0.2мм будет вполне достаточно.

Описание элементов выходной цепи

Далее кратко рассмотрим выходную цепь источника питания. Она, в общем-то, совершенно стандартна, от сотен других отличается минимально. Интересна может быть лишь цепочка обратной связи на TL431, но её мы тут подробно рассматривать не будем, потому что про цепи обратной связи есть отдельная статья.

VD4 Сдвоенный выпрямительный диод. В идеале подбирать с запасом по напряжениютоку и с минимальным падением. Устанавливается на радиатор через изолирующую прокладку.
R2, C12 Снабберная цепь для облегчения режима работы диода. R2 желательно использовать мощностью не менее 1Вт.
C13, L2, C14 Выходной фильтр.
C20 Керамический конденсатор, шунтирующий выходной конденсатор C14 по ВЧ.
R17 Нагрузочный резистор, обеспечивающий нагрузку для холостого хода. Также через него разряжаются выходные конденсаторы в случае запуска и последующего отключения без нагрузки.
R16 Токоограничивающий резистор для светодиода.
C9, R20, R18, R19, TLE431, PC817 Цепь обратной связи на прецизионном источнике питания. Резисторы задают режим работы TLE431, а PC817 обеспечивает гальваническую развязку.

Что можно улучшить

Вышеописанная схема обычно поставляется в готовом виде, но, если собирать схему самому, ничто не мешает немного улучшить конструкцию. Модифицировать можно как входные, так и выходные цепи.

Если в ваших розетках земляной провод имеет соединение с качественной землёй (а не просто ни к чему не подключен, как это часто бывает), можно добавить два дополнительных Y-конденсатора, соединённых каждый со своим сетевым проводом и землёй, между L1 и входным конденсатором C1. Это обеспечит симметрирование потенциалов сетевых проводов относительно корпуса и лучшее подавление синфазной составляющей помехи. Вместе с входным конденсатором два дополнительных конденсатора образуют т.н. «защитный треугольник».

После L1 также стоит добавить ещё один конденсатор X-типа, с той же ёмкостью что у C1.

Для защиты от импульсных бросков напряжения большой амплитуды целесообразно параллельно входу подключать варистор (например 14D471K). Также, если у вас есть земля, для защиты в случае аварии на линии электроснабжения, при которой вместо фазы и нуля фаза попадаётся на оба провода, желательно составить защитный треугольник из таких же варисторов.

Читать также:  Как сделать вертолет из бензопилы

Защитный треугольник на варисторах.

При повышении напряжения выше рабочего, варистор снижает своё сопротивление и ток течёт через него.

Однако, ввиду относительно низкого быстродействия варисторов, они не способны шунтировать скачки напряжения с быстро нарастающим фронтом, поэтому для дополнительной фильтрации быстрых скачков напряжения желательно параллельно входу подключать также двунаправленный TVS-супрессор (например, 1.5KE400CA).

  • Опять же, при наличии земляного провода, желательно добавить на выход блока ещё два Y-конденсатора небольшой ёмкости, включенных по схеме «защитного треугольника» параллельно с C14.
  • Для быстрой разрядки конденсаторов при отключении устройства параллельно входным цепям целесообразно добавить мегаомный резистор.
  • Каждый электролитический конденсатор желательно зашунтировать по ВЧ керамикой малой ёмкости, расположенной максимально близко к выводам конденсатора.

Ограничительный TVS-диод будет не лишним поставить также и на выход – для защиты нагрузки от возможных перенапряжений в случае проблем с блоком. Для 24В версии подойдёт, например 1.5KE24A.

Ссылка на основную публикацию