Изменение напряжения импульсного блока питания

Сообщества › Электронные Поделки › Блог › Как изменить выходное напряжение блока питания?

Здравствуйте. Необходимо получить 7-10 вольт от зарядного устройства ATADM10 телефона самсунг (в стандарте на выходе 5 вольт). К сожалению схему в интернете не нашел. Нужно для переделки АТ блока питания в АТХ (питание микросхемы ШИМ). Что необходимо сделать?

UPD: Ответ найден, спасибо за помощь jenx68
Схема
Варьировать R13 и R15.

Комментарии 44

Ну как получилось ?
Или уменьши R13 или увеличь R15
Но обычно(в такиг оригинальных адапторах) не получается поднять напряжение в 2 раза но на пару вольт должно получиться

получилось, R13 поставил 5,1К вместо 6,8, R15 1К вместо 2,2, стало 7,3 вольта, достаточно.

почему же? посмотри ниже мой диалог с Андреем (2350), все годится.

спал мало, читал между строчек, уже все рассмотрел, 2 резистора можно менять
Только не понятно, он настоящий фирмовый что ли, такие сложности налепили.

Там посмотри на выходе +5 Вольт должен резистор идти (возможно на 6-ти ногий)
Вот его возьми и начни уменьшать
Если честно надо бы тебе попроще китайский БП для мобилы найти для переделки

Что валялось без дела, то и взял…

Отыскать на плате TL431 и поменять резисторы в делителе на его управляющем электроде.

До этого я догадался, но TL431 на плате не нашел, вот и возникли вопросы. Зато нашел схему этого зарядника. www.datasheetlib.com/data…ing.html?page=8#datasheet надо менять номинал R13 или R15, верно?

Да, если его схема, то верно, делитель R13, R15.

спасибо, но принцип стабилизации другой

только сегодня перековырял atx бп под лабораторный: ниже 7В не опускается и выше 27В не поднимается(

ну выше 24 вольт с 12в обмотки это уже наглость немного, а вот ниже должно опускаться, шим микросхему в атх питает дежурка

выше 24в их без перемотки трансов переделывают — вместо диодной сборки диодный мост ставят. но вот правда не понял как его туда вкарячить. у меня правда не tl494, а 7500 стоит микруха. переменник к первой ноге подрубил и регулировка пошла, правда обвязку 4 ноги другой микрухи полностью убрал и бп перестал вырубаться.

7500 и 494 одно и то же. обвязка 4 ноги — схема защиты. рискуешь спалить. почитай вот статью, на мой взгляд лучшая, что есть: www.drive2.ru/b/150956/

эту статью читал несколько раз, но призанюсь честно — не дошло( на ютубе нашел пошаговый видос о переделке + пару комментариех к видео. в итоге блок работает и около 10А на 27В выдает. только бы напряжение ниже 7В опустить осталось.

я вообще не имел представления о радиотехнике, в итоге взял и сделал, автор и другие люди в беде не бросили. все понятно, главное разбираться сразу с каждой непоняткой.

по любому через R5-R6.

автор.тебе ведь гальваническая развязка никуда не стучала! и стабильность напруги также.
слушай что делать.
транс имеет три обмотки.
первичка, ее не трогаем, и две вторички, одна с выходом не 5 вольт, вторая для питания своего генератора, примерно на туже напругу, посмотри с нее идет диод и мелкий кондер на низкое напряжение.
соедини кондеры с низким напряжением последовательно, и общее напряжение у тебя будет больше 10 вольт.
тебе хватит и генератор запитать, иткарлосонтподключить.
и никакого гемора с делителем(к томуже им ты на столько не поднимешь)
ни доматывания обммоток, что само по себе ничего не даст.
а схема генератота в комповом блоке все равно без развязки.

спасибо за ответ, но до меня что то вообще не дошло

что не дошло?
мелкий синий кондер видишь?
кинь на его минус перемычкутс плюс 5 вольт что на выходе блока питания
все.
питание бери минус гдети брал, а плюс с плюсового контакта синего кондера.
будет у тебя около 10 вольт. но не будет гальваничечкой развязки, которая тебе никуда не стучала в твоей схеме.
ну а захочешь еще приподнять напругу, то уже делителем надо играть.

спасибо за ответ, но до меня что то вообще не дошло

по клавишам не попадаю, вместо пробела бывают буквы т и ь

не страшно, я разобрался в тексте. мелкий синий кондер — тот который сверху, или тот, который под клеем пониже? а главное, каким образом напряжение поднимется, просто интересно?

отследи схему, походу верхний,
там он одной ногой идет к трансформатору, второй ногой идет через диод к трансформатору.
напряжение не поднимится, оно сложится.
у тебя в блоке два вторичных напряжения примерно по 5 вольт каждое.
если их соединить последовательно на выходе будет их сумма.
блин ну как две пальчиковые батарейки 3 вольта дают.
так понятно?

посмотрел. через диод на трансформатор не идет ни один из плюсовых выводов кондюков. один через резистор идет на оптрон, второй идет на три резистора и через диод (видимо 4148) на транзистор, а так же на оптрон на другой вывод

Почитайте как работает импульсный Б/П. Что такое оптопара, для чего она.

посмотрел это видео:

каша в голове, пока для меня это слишком непонятно.

avitop.ru/led10.html Прочтите здесь. Если бы была схема можно указать конкретно номинал какого элемента изменить, ее нет. Если прочтете поймете, проще будет.Пригодится в дальнейшем.
Выложил первое что попало по этой теме.
обратите внимание на конец статьи.
«Если мы будем увеличивать номинал резистора R4, то напряжение на выходе импульсного ШИМ блока питания будет повышаться. Если мы будем увеличивать номинал резистора R5, то напряжение на выходе импульсного блока питания будет снижаться.»

теперь ясно! нужно изменить делитель на TL431, и на выходе изменится напряжение

Удачи! Терпенье, труд и все получится. Для чего использовать будете?

два лабораторных блока питания сделал, один из АТ блока без дежурки. когда напряжение на TL494 проседает ниже 5 вольт, блок отрубается, хочу избавиться от этого.

какое напряжение транс отдает?

смогу ответить немного позже, оставил в машине ответную часть с вилкой

самый простой путь добавить витков того же сечения на транс формулы есть в сети

не думаю, что это самый простой путь. особенно если на выходе есть стабилитрон пятивольтовый

Как поднять напряжение импульсного блока питания?

Необходимо повысить напряжение с 12 до 14 вольт с тем же током, либо с меньшим, но главное, чтобы держал это напряжение при нагрузке 1,5 Ампера или чуть меньше. Как я понял нужно ковыряться с резисторами, но с каким конкретно? Можете подсказать? Транзюки s9015 и s9014. Оптопара 817а1. Третий транзюк вообще без маркировки. Если нужно ещё какое фото — пишите.

Дубликаты не найдены

Судя по фото выходное напряжение задается с помощью стабилитрона (отметил на фото). Или его менять, или как вариант последовательно(в разрыв) к нему подключить 2-4 обычных диода соблюдая полярность, по сути подойдут любые, исключение диоды шоттки, тоже подойдут, но их надо больше, но у них падение напряжения 0,3v, против 0,5-0,7v у обычных.

Минус обозначается что у диодов, что у стабилитронов цветной полоской, но стоит учитывать что стабилитрон подключается «против шерсти», иначе он будет работать как обычный диод.

Диоды можно взять распотрошив аналогичный бп. Там на входе(со стороны 220v) как правило диодный мост собран на 4 диодах, вот их можно смело брать. В этом бп их отметил на фото, в других бп аналогично искать 4 одинаковых диода около проводов 220v.

Плохо штудировал. Все равно придётся обмотку докидывать, т.к. там что-то наподобие такого:

А зачем транс трогать? Напряжение задается обратной связью.

Ну, если он, к примеру, без ОС и так вольт 8 даёт, т.к. производители на проводе сэкономили, то обратная связь «сделай мне монтаж 14 вольт» сделает «трели сверчка» и от помех даже электрочайник фонить начнёт 🙂

Очень далекие представления.

Флайбэк даёт очень сильную импульсную помеху (экспотенциальная зависимость вверх и квадратичная вниз) при отклонении от номинального напряжения (в попытке вытянуть напругу к требуемой). Сраная магнитострикция и «pulse bunching».

Не хочу вдаваться в полемику. Если интересно, то тут http://www.bludger.narod.ru/smps/Flyback-R01.pdf все доходчиво написано. А что происходит если входное упадет вольт на 20? Такой БП держит как минимум +30-30В от 220В. Его можно разогнать вольт до 18 без проблем.

В обратноходе ТСа — УЖЕ напруга задрана. Пара витков медного провода, в масштабах завода — это нехилая экономия.

Работать, если ОС накрутить — будет. Но помеха (т.н. «звон») значительно увеличится.

Я говорил о помехе, а не о том, что увеличить без домотки нельзя.

ЭМИ фильтра на входе нет (он в обе стороны работает) — самоделкина проклянут все обладатели соседних розеток, особенно гитаристы. Конечно, всяческие гираторы и снабберы немножко спасут ситуацию, но это будет неоправданная потеря входной мощности. И всего этого можно легко избежать, если докинуть виток на вторичку и добавить к трансу экран.

Пока дочитывал коменты думал: старый мужик жмот чёт экономить пытается. ))

А если так, то молодец учись, не зыбывай про ТБ!

По вопросу: уже посоветовали, есть DC=DC преобразователи, стоят копейки и регулируется. Если есть комп бп, он хороший ток держит, много линий. Из этого Китай бп много не выжмеш, он заявленым врядли соответствует.

Хрен ты его теперь восстановишь. Наптши лучше что хочешь добиться (как использовать) и думаю предложим более простое и дешевое решение.

Блок без шимки, транзюк раскачивает транс по средствам заряда кондюка возле оптопары и граничивается резюком, вобщем кондюк и резюк надобно подбирать, может транзистор менять на более шустрый. цена бп регулируемого на 14в 2 а 800р. Спалить транзюки, резюки, бахнуть кондеры, хапнуть опыта — бесценно. 🙂

Вопрос в другом, накой тебе 14В?

Это стабилизированный блок питания у него 12в на выходе под любой нагрузкой. А на 12в ничего «чувствительного» не делают. Все микроконтроллеры работают на 3-5В. А если хочешь питать операционный усилитель, то этот блок питания не подойдет. Все остальное будет работать без всяких проблем, можно только воткнуть еще 1000мкФ электролит на выход БП.

Читайте также  Какой стабилизатор напряжения выбрать для холодильника?

Ему стало страшно от предстоящей перспективы, и он решил сделать харакири. Прости его и похорони с честью.

Это могет быть микруха ШИМ, которая всем рулит, и если так, то плясать закономерно следует от неё. Регулировка в её цепи обратной связи. Можно поплясать от оптопары, подкрутить обратку с нижней стороны.

Вам выше про стабилитрон написали. Посмотрите еще в ту сторону.

Это силовик. А два остальных генератор скорее всего.

Че было у ТС на том опыты и ставит. Че за манера предлагать сразу что-то купить. Купить любой дурак может.

Больше вопросов нет, просто будьте аккуратнее с электричеством

Что-то он не особо импульсный. Судя по всему там понижающий таки транс, а не дроссель.

Поправка — обратно схему прочитал — транс то транс, но импульсный, но примитив. Далее по схеме. Резистор найди на базе ключа и стабилитрон на выходе нафиг.

Челябинец Павел, который отшлепал девушек ремнём, рассказал свою версию событий

Мужчина уверяет, что около двух часов слушал «тусовку» девушек.

Дом Павла расположен в 70-100 метрах от места всех событий. Но из-за того что дома вдоль улицы 40-летия Челябинску создают туннель, звук сильно резонирует, и шум с этой вечеринки в его доме был хорошо слышен.

Вот версия мужчины:

«В 04:15 девушки вышли из дома. Это, наверное, было окончание дня рождения в квартире. Вышли они на угол дома, сели на пандусе и начали свои разговоры. От этих разговоров я и проснулся. Время было 04:15–04:20. Как обычно, я думал: «Ну ладно. Наверное, просто выходят, сядут в машину. Ничего страшного, можно еще уснуть». Попытался уснуть, пошла музыка из машины. Ладно, бог с ним. Кому там делать замечание? Замечание-то не сделаешь людям, которые сидят в машине, музыку слушают. Подождал спокойно, попытался уснуть. А оказывается, в 05:20 приехал кальян, и начались ор, крики.

В 6 часов уже просто я не выдержал, пришлось уже выкрикнуть, выйти. Потому что ничего не происходит, никаких действий ни со стороны полиции, ни со стороны того же самого «Академ Безопасности». Всё же под камерами [«Академ Безопасности»] происходит, самое интересное.

Ситуация накалялась, и другие [соседи] уже выходили. Но она не менялась, ситуация. Я просто понял, что уже не могу это терпеть, это прямо под моим окном происходит (Павел живет на пятом этаже. — Прим. ред.).

Мне пришлось непосредственно выйти, гаркнуть, потому что расстояние [между домами] не маленькое, и каждый раз выкрикивать из окна — то же самое, что по стояку бить по батарее, когда тебя кто-то сверху беспокоит. Мне пришлось так поступить. Я, конечно, выкрикнул эмоционально, потому что у меня весь сон сбился. [Они мои слова восприняли] с такими насмешками, ответ был понятен. Когда я спустился вниз, меня эмоции, конечно, переполняли. Преподносят как «вот, посмотрите, какой безумный человек», но я же не просто так в 6 утра с таким надрывом, на эмоциях [вышел]. Какие-то четыре девочки тебя, взрослого мужчину, отправляют, на твои замечания не реагируют, с «тыканьем», «давай-давай-выходи». Конкретная была провокация с их стороны.

Когда я их начал отчитывать, вместо того чтобы извиниться, мы берем и прикрываемся мужем-полицейским. Всё это потом мы убираем из видео, все понимают, что это нельзя выносить на общее обсуждение. Было четыре девушки, видно, что трое из них под алкогольным опьянением. Ремень был взят для того, чтобы… Ну не прекращают! Я же отдаю себе отчет, что стоят четыре девушки, я же не могу заниматься рукоприкладством, словесное уговаривание ни к чему не приводит, пришлось применить старый добрый русский метод ремня. По-другому я не видел решения этой ситуации. Тем более еще когда люди прикрываются мужем-полицейским. Она конкретно подчеркнула, что если у нее муж — полицейский, то у нее вседозволенность, они могут вот так себе позволять сидеть. Интерпретация была такая, что ей всё можно с мужем-полицейским. Как ты, жена полицейского, стоишь тут с 4 утра? И вообще у меня много вопросов к мужу-полицейскому, как он тебя вообще отпустил. Дело не в кальяне, мне на него всё равно. Но стоять, записывать видео, орать, гоготать в четыре рта? У нас два высоких здания зеркалят звуковые волны. Не хватало воспитания у людей, пришлось довоспитывать. Да, конечно, агрессивно было, но люди нарушают закон и прикрываются мужем-полицейским. Я вижу надменное, просто надменное отношение людей! Если бы у меня было желание сделать им что-то плохое, я бы там остался», – рассказывает Павел.

Что такое импульсный блок питания и чем он отличается от обычного аналогового

Во многих электрических приборах уже давно применяется принцип реализации вторичной мощности за счет использования дополнительных устройств, на которые возложены функции обеспечения электроэнергией схем, нуждающихся в питании от отдельных типов напряжений, частоты, тока…

Для этого создаются дополнительные элементы: блоки питания, преобразующие напряжение одного вида в другой. Они могут быть:

встроены внутрь корпуса потребителя, как на многих микропроцессорных приборах;

или изготовлены отдельными модулями с соединительными проводами по образцу обычного зарядного устройства у мобильного телефона.

В современной электротехнике успешно уживаются два принципа преобразования энергии для электрических потребителей, основанные на:

1. использовании аналоговых трансформаторных устройств для передачи мощности во вторичную схему;

2. импульсных блоках питания.

Они имеют принципиальные отличия в своей конструкции, работают по разным технологиям.

Трансформаторные блоки питания

Первоначально создавались только такие конструкции. Они изменяют структуру напряжения за счет работы силового трансформатора, питающегося от бытовой сети 220 вольт, в котором происходит понижение амплитуды синусоидальной гармоники, направляемой далее на выпрямительное устройство, состоящее из силовых диодов, включенных, как правило, по схеме моста.

После этого пульсирующее напряжение сглаживается параллельно подключенной емкостью, подобранной по величине допустимой мощности, и стабилизируется полупроводниковой схемой с силовыми транзисторами.

За счет изменения положения подстроечных резисторов в схеме стабилизации удается регулировать величину напряжения на выходных клеммах.

Импульсные блоки питания (ИБП)

Подобные конструктивные разработки массово появились несколько десятилетий назад и стали пользоваться все большей популярностью в электротехнических приборах благодаря:

доступностью комплектования распространенной элементной базой;

надежностью в исполнении;

возможностями расширения рабочего диапазона выходных напряжений.

Практически все источники импульсного питания незначительно отличаются по конструкции и работают по одной, типичной для других устройств схеме.

В состав основных деталей источников питания входят:

сетевой выпрямитель, собранный из: входных дросселей, электромеханического фильтра, обеспечивающего отстройку от помех и развязку статики с конденсаторами, сетевого предохранителя и диодного моста;

накопительная фильтрующая емкость;

ключевой силовой транзистор;

схема обратной связи, выполненная на транзисторах;

импульсный источник питания, со вторичной обмотки которого исходит напряжение для преобразования в силовую цепь;

выпрямительные диоды выходной схемы;

цепи управления выходного напряжения, например, на 12 вольт с подстройкой, изготовленной на оптопаре и транзисторах;

силовые дроссели, выполняющие роль коррекции напряжения и его диагностики в сети;

Пример электронной платы подобного импульсного блока питания с кратким обозначением элементной базы показан на картинке.

Как работает импульсный блок питания

Импульсный блок питания выдает стабилизированное питающее напряжение за счет использования принципов взаимодействия элементов инверторной схемы.

Напряжение сети 220 вольт поступает по подключенным проводам на выпрямитель. Его амплитуда сглаживается емкостным фильтром за счет использования конденсаторов, выдерживающих пики порядка 300 вольт, и отделяется фильтром помех.

Входной диодный мост выпрямляет проходящие через него синусоиды, которые затем преобразуются транзисторной схемой в импульсы высокой частоты и прямоугольной формы с определенной скважностью. Они могут преобразовываться:

1. с гальваническим отделением сети питания от выходных цепей;

2. без выполнения подобной развязки.

Импульсный блок питания с гальванической развязкой

В этом случае высокочастотные сигналы направляются на импульсный трансформатор, осуществляющий гальваническую развязку цепей. За счет повышенной частоты увеличивается эффективность использования трансформатора, снижаются габариты его магнитопровода и вес. Чаще всего для материала подобного сердечника применяют ферромагнетики, а электротехнические стали в этих устройствах практически не используются. Это также позволяет минимизировать общую конструкцию.

Один из вариантов исполнения схемы импульсного блока питания с трансформаторной развязкой цепей показан на картинке.

В таких устройствах работают три взаимосвязанных цепочки:

2. каскад из силовых ключей;

3. импульсный трансформатор.

Как работает ШИМ-контроллер

Контроллером называют устройство, которое управляет каким-либо технологическим процессом. В рассматриваемых нами блоке питания им выступает процесс преобразования широтно-импульсной модуляции. В его основу заложен принцип выработки импульсов одинаковой частоты, но с разной длительностью включения.

Подача импульса соответствует обозначению логической единицы, а отсутствие — нуля. При этом они все равны по величине амплитуды и частоте (имеют одинаковый период колебаний Т). Продолжительность включенного состояния единицы и его отношение к периоду меняются и позволяют управлять работой электронных схем.

Типовые изменения ШИП-последовательностей показаны на графике.

Контроллеры обычно создают подобные импульсы с частотой 30÷60 кГц.

В качестве примера можно привести контроллер, выполненный на микросхеме TL494. Для настройки частоты выработки его импульсов используется схема, состоящая из резисторов с конденсаторами.

Работа каскада из силовых ключей

Он состоит из мощных транзисторов, которые подбираются из биполярных, полевых или IGBT-моделей. Для них может быть создана индивидуальная система управления на других маломощных транзисторах либо интегральных драйверах.

Силовые ключи могут быть включены по различным схемам:

со средней точкой.

Импульсный трансформатор

Первичная и вторичная обмотки, смонтированные вокруг г магнитопровода из феррита или альсифера, способны надежно передавать высокочастотные импульсы с частотой вплоть до 100 кГц.

Их работу дополняют цепочки из фильтров, стабилизаторов, диодов и других компонентов.

Импульсные блоки питания без гальванической развязки

Читайте также  Как проверить стабилизатор напряжения 7805 мультиметром?

В импульсных блоках питания, разработанных по алгоритмам, исключающим гальваническое разделение, высокочастотный разделительный трансформатор не используется, а сигнал поступает сразу на фильтр нижних частот. Подобный принцип работы схемы показан ниже.

Особенности стабилизации выходного напряжения

Все импульсные блоки питания имеют в своем составе элементы, осуществляющие отрицательную обратную связь с выходными параметрами. За счет этого они обладают хорошей стабилизацией выходного напряжения при изменяющихся нагрузках и колебаниях питающей сети.

Способы реализации обратной связи зависят от применяемой схемы для работы блока питания. Она может осуществляться у блоков, работающих с гальванической развязкой за счет:

1. промежуточного воздействия выходного напряжения на одну из обмоток высокочастотного импульсного трансформатора;

2. применения оптрона.

В обоих случаях эти сигналы управляют скважностью импульсов, подаваемых на выход ШИМ-контроллера.

При использовании схемы без гальванической развязки обратная связь обычно создается за счет подключения резистивного делителя напряжения.

Преимущества импульсных блоков питания над обычными аналоговыми

При сравнении конструкций блоков с равными показателями выходных мощностей импульсные блоки питания обладают следующими достоинствами:

1. уменьшенный вес;

2. повышенный КПД;

3. меньшая стоимость;

4. расширенный диапазон питающих напряжений;

5. наличие встроенных защит.

1. Пониженный вес и габариты импульсных блоков питания объясняются переходом от преобразований низкочастотной энергии мощными и тяжелыми силовыми трансформаторами с управляющими системами, расположенными на больших радиаторах охлаждения и работающими в постоянном линейном режиме, к технологиям импульсного преобразования и регулирования.

За счет повышения частоты обрабатываемого сигнала сокращается емкость конденсаторов у фильтров напряжения и, соответственно, их габариты. Также упрощается их схема выпрямления вплоть до перехода к самой простой — однополупериодной.

2. У низкочастотных трансформаторов значительная доля потерь энергии создается за счет выделения и рассеивания тепла при выполнении электромагнитных преобразований.

В импульсных блоках наибольшие потери энергии создаются во время возникновения переходных процессов при коммутациях каскадов силовых ключей. А в остальное время транзисторы находятся в устойчивом положении: открыты или закрыты. При таком их состоянии создаются все условия для минимальной потери электроэнергии, когда КПД может составлять 90÷98%.

3. Цена на импульсные блоки питания постепенно снижается за счет постоянно проводимой унификации элементной базы, которая производится широким ассортиментом на полностью механизированных предприятиях со станками-роботами. К тому же режим работы силовых элементов на основе управляемых ключей позволяет использовать менее мощные полупроводниковые детали.

4. Импульсные технологии позволяют запитывать блоки питания от источников напряжения с разной частотой и амплитудой. Это расширяет область их применения в условиях эксплуатации с различными стандартами электрической энергии.

5. Благодаря использованию малогабаритных полупроводниковых модулей, работающих по цифровым технологиям, в конструкцию импульсных блоков удается надежно встраивать защиты, контролирующие возникновение токов коротких замыканий, отключения нагрузок на выходе прибора и другие аварийные режимы.

У обычных трансформаторных блоков питания такие защиты создавались на старой электромеханической, релейной, полупроводниковой базе. Применять сейчас для них цифровые технологии в большинстве схем не имеет смысла. Исключение составляют случаи питания:

маломощных цепей управления сложной бытовой техники;

слаботочных устройств управления высокой точности, например, используемых в измерительной технике или метрологических целях (цифровые счетчики электроэнергии, вольтметры).

Недостатки импульсных блоков питания

В/ч помехи

Поскольку импульсные блоки питания работают по принципу преобразования высокочастотных импульсов, то они в любом исполнении вырабатывают помехи, транслируемые в окружающую среду. Это создает необходимость их подавления различными способами.

В отдельных случаях помехоподавление может быть неэффективным, что исключает использование импульсных блоков питания для отдельных типов точной цифровой аппаратуры.

Ограничения по мощности

Импульсные блоки питания имеют противопоказание к работе не только на повышенных, но и пониженных нагрузках. Если в выходной цепи произойдет резкое снижение тока за предел минимального критического значения, то схема запуска может отказать или блок станет выдавать напряжение с искаженными техническими характеристиками, не укладывающимися в рабочий диапазон.

Схема, принцип работы импульсного блока питания

Любой блок питания – это устройство, обеспечивающее формирование вторичной мощности посредством применения дополнительных электрических компонентов. Проще говоря, БП служит для преобразования напряжения из одного вида в другой, по номиналу или другим характеристикам. Существует два больших класса таких преобразователей:

  • использующие для преобразования напряжения аналоговые трансформаторы;
  • блоки питания (инверторы) импульсного типа.

Первый тип известен достаточно давно, несмотря на постоянное совершенствование, трансформаторные блоки питания имеют ряд ограничений, преодолеть которые оказалось под силу импульсным устройствам. Принцип действия у них разный, отличия принципиальные, но многие не видят разницы между трансформаторными и импульсными преобразователями. Мы попробуем внести ясность в этот вопрос, рассмотрев принцип работы, достоинства и недостатки, а также сферу применения импульсных БП. И, конечно, затронем основные отличия от блоков питания устаревшего типа.

Что это такое

Упрощённо трансформаторный БП можно представить в виде схемы, состоящей из собственно трансформатора, выпрямителя, фильтра для сглаживания параметров выходного напряжения и стабилизатора. Такие устройства обладают достаточно простой схемотехникой, недорогие и обеспечивают низкий уровень помех выходного сигнала.

Но у них есть серьёзные конструктивные недостатки – большой вес и невысокий КПД. Значительная часть энергии преобразовывается в тепловую, поэтому проблема перегрева для таких устройств, особенно мощных – одна из самых актуальных.

Принцип работы импульсных БП для начинающих тоже можно объяснить довольно просто: он также основан на использовании трансформатора, однако работает он на очень больших частотах, порядка 1-100 КГц и обладает гораздо меньшими габаритами и массой. Это, в свою очередь, делает задачу отвода тепла легко выполнимой. Функция фильтрации/стабилизации выходного напряжения упрощается, поскольку для этой задачи используются конденсаторы малой ёмкости.

Но и у инверторных оков питания имеются недостатки – сложная схемотехника, чувствительность к электромагнитным помехам. Что касается стоимости, то она вполне сравнима с трансформаторными устройствами.

Принцип работы импульсного (инверторного) блока питания

А теперь рассмотрим, как работает импульсный блок питания, на полупрофессиональном уровне.

Основной функционал устройства заключается в выпрямлении характеристик первичного напряжения с последующим преобразованием в непрерывную последовательность импульсов, следующих с частотой, существенно превышающую номинальные 50 Гц. Именно в этом и заключается основное отличие от БП трансформаторного типа. У инверторных устройств выходное напряжение прямо влияет на функционирование блока посредством обратной связи. Используя характеристики импульсов, можно более точно регулировать стабилизацию выходного напряжения, тока и других параметров. Фактически импульсный блок питания может использоваться в качестве стабилизатора и напряжения, и тока. При этом полярность и число выходных характеристик может варьироваться в широких пределах, в зависимости от конкретной конструкции ИБП.

Опишем принцип действия импульсного БП схематично.

На первый блок устройства, выпрямитель, подаётся бытовое напряжение номиналом 220 В, на трансформаторе амплитуда напряжения сглаживается, за что отвечает фильтр на основе конденсатора ёмкостного типа. Следующий этап – выпрямление синусоидного сигнала посредством диодного моста. После этого синусоидное напряжение преобразовывается в высокочастотные импульсы, при этом может быть использован принцип гальванического отделения питающего напряжения от выходного.

Если такая гальваническая развязка присутствует, высокочастотные сигналы по принципу обратной связи снова направляются на трансформатор, который использует их для осуществления гальванической развязки. Чтобы повысить КПД трансформатора, используется такой приём, как повышение его рабочей частоты.

Инверторный принцип обратной связи реализован посредством взаимодействия 3 базовых цепочек:

  • за широтно-импульсную модуляцию входного напряжения отвечает ШИМ-контроллер;
  • второй элемент – каскад силовых ключей, включающий собранные по специальным схемам транзисторы (схема со средней точкой Push-Pull, мостовая или полумостовая);
  • третья цепочка – собственно импульсный трансформатор.

Разновидности импульсных БП

По большому счёту классификация ИБП может включать немало схем, но мы рассмотрим только две из их:

  • бестрансформаторные импульсные устройства;
  • трансформаторные ИБП.

Мы уже рассматривали, чем отличается импульсный инвертор от обычного трансформаторного блока питания. Теперь можно рассказать об отличиях между этими двумя разновидностями импульсных преобразователей.

В бестрансформаторных ИБП высокочастотные импульсы следуют на выходной выпрямитель, и далее – на оконечную компоненту, сглаживающий фильтр. Основное достоинство такой схемы – простота конструкции. Большую роль здесь играет широтно-импульсный генератор, представляющий собой специализированную микросхему.

Главный минус таких устройств – отсутствие гальванической развязки, то есть обратной связи с питающей цепочкой. По этой причине уровень безопасности бестрансформаторных блоков не так высок – существует опасность поражения электрическим током высокой частоты. Поэтому блоки питания такого типа делают маломощными.

Трансформаторные БП более распространены. Здесь присутствует гальваническая развязка: высокочастотные импульсы подаются на трансформаторный блок, на первичную обмотку, при этом количество вторичных обмоток неограниченно. Другими словами, выходных напряжений может быть много, при этом каждая вторичная обмотка содержит собственную пару выпрямитель – фильтр. К КПД такого импульсного блока питания претензий нет, уровень безопасности – высокий. Неслучайно в компьютерах используют именно этот тип. Здесь для подачи сигнала на трансформатор по гальванической развязке используется напряжение номиналом 5/12 В, поскольку уровень точности и стабильности для работы компонентов ПК требуется очень высокий.

В числе основных отличий импульсного блока питания от классического трансформаторного является использование высокочастотных импульсов вместо стандартных 50 Гц. Такое решение позволило использовать ферромагнитные сплавы вместо электротехнических разновидностей железа. Они обладают высокой коэрцитивной силой, что предоставило возможность многократно уменьшить вес и размеры трансформаторной части и всего устройства.

Использование инверторных схем существенно упростило задачу преобразования напряжения и тока, хотя схематически ИБП намного сложнее трансформаторных аналогов.

Схема ИБП

Рассмотрим, как устроен не самый сложный импульсный блок питания в наиболее распространённой конфигурации:

  • помехоподавляющий фильтр;
  • диодный выпрямитель;
  • сглаживающий фильтр;
  • ШИП;
  • блок силовых ключевых транзисторов;
  • высокочастотный трансформатор;
  • выпрямители;
  • групповые/индивидуальные фильтры.

В зону ответственности помехоподавляющего фильтра входит функция фильтрация помех, источником появления которых является сам блок питания. Дело в том, что использование мощных полупроводниковых компонентов часто приводит к формированию кратковременных импульсов, наблюдаемых в обширном диапазоне частот. Чтобы снизить их влияние на выходной сигнал, применяются цепочки специальных проходных конденсаторов, служащих фильтром для подобных импульсов.

Назначение диодного выпрямителя – преобразование переменного напряжения на входе блока в постоянное на выходе. Возникающие паразитные пульсации сглаживает установленный долее по схеме фильтр.

Читайте также  Отличие сетевого фильтра от стабилизатора напряжения

Если устройство импульсного блока включает преобразователь постоянного напряжения, цепочка из выпрямителя и фильтра будет лишней, поскольку входной сигнал будет сглаживаться на участке помехоподавляющего фильтра.

Широтно-импульсный преобразователь (его ещё называют модулятором) – наиболее сложная часть устройства. Он выполняет несколько функций:

  • генерирует импульсы высокой частоты (от килогерца до сотен КГц);
  • на основании параметров сигнала обратной связи корректирует характеристики импульсной последовательности на выходе;
  • осуществляет защиту схемы от перегрузок.

С ШИМ импульсы подаются на ключевые транзисторы высокой мощности, чаще всего выполненные по мостовой/полумостовой схемам. Выводы ключевых транзисторов поступают на первичную обмотку трансформаторного блока. В качестве элементной базы используются транзисторы типа MOSFET или IGBT, отличающиеся от биполярных аналогов незначительным снижение напряжения на участке перехода, а также более высоким быстродействием. Это позволило снизить параметр рассеиваемой мощности при тех же габаритах.

Что касается принципа работы импульсного трансформатора, то он использует тот же способ преобразования, что и классические трансформаторные БП. Единственное, но важное отличие – он работает на гораздо более высоких частотах. Это и позволило при той же выходной мощности заметно уменьшить массу и размеры блока.

С вторичной обмотки трансформатора (напоминаем, их может быть несколько) импульс поступает на выходные выпрямители. В отличие от аналога на входе блока, здесь диоды должны обеспечивать работу на высоких частотах. Лучше всего с такой работой справляются диоды Шоттки. Они устроены так, что обеспечивают малую ёмкость p-n перехода и, соответственно, небольшое падение напряжения при высоком показателе рабочей частоты.

Последний элемент схемы, выходной фильтр, сглаживает пульсации поступающего на вход выпрямленного напряжения. Поскольку это высокочастотные импульсы, здесь отпадает необходимость в применении конденсаторов и катушек большой мощности.

Сфера применения ИБП

Эра классических трансформаторных БП уходит в небытие. Импульсные преобразователи на основе полупроводниковых стабилизаторов повсеместно их вытесняют, поскольку при тех же значениях выходной мощности характеризуются гораздо меньшими весогабаритными показателями, они надёжнее аналоговых оппонентов и обладают намного более высоким КПД, позволяя снизить тепловые потери. Наконец, ИБП могут функционировать с входным напряжением в обширном диапазоне значений. Импульсный блок такого же размера, как трансформаторный, обладает в разы большей мощностью.

В настоящее время в сферах, требующих преобразования переменного напряжения в постоянное, используются практически только импульсные инверторы, при этом они могут обеспечить и повышение напряжения, что недоступно для классических аналоговых блоков. Ещё одним достоинством ИБП является способность обеспечить смену полярности выходного напряжения. Работа на высоких частотах облегчает функцию стабилизации/фильтрации выходных импульсов.

Малогабаритные инверторы, построенные на специализированных микросхемах, являются основой зарядных устройств всевозможных мобильных гаджетов, а надёжность их такова, что срок службы существенно превышает ресурс мобильных устройств. О компьютерных блоках питания мы уже упоминали. Отметим, что принцип работы ИБП используется в 12-вольтовых драйверах питания светодиодов.

Помогла ли вам данная статья разобраться с тем, какой же всё-таки принцип работы импульсного блока питания? Если что-то осталось непонятным или вы просто хотите поблагодарить за информацию, ждём вас в комментариях.

Импульсный блок питания

Для обычного человека, не вникающего в электронику, был незаметен переход всех питающих устройств с линейных на импульсные. Именно импульсные источники (ИИП) питания устанавливаются во всей современной аппаратуре. Основная причина перехода на такой тип преобразователей напряжения — это уменьшение габаритов. Так как всё время, с начала появления и изобретения, электронные приборы требуют постоянного уменьшения их размеров. На рисунке изображен для сравнения габариты обычного и импульсного источника постоянного тока. Не вооруженным глазом видны различия в размерах.

Принцип действия ИИП и его устройство

Импульсный источник питания — это устройство, которое работает по принципу инвертора, то есть сначала преобразует переменное напряжение в постоянное, а потом снова из постоянного делает переменное нужной частоты. В конечном итоге последний каскад преобразователя всё равно основан на выпрямлении напряжения, так как большинство приборов всё же работают на пониженном постоянном напряжении. Суть уменьшения габаритов этих питающих и преобразующих устройств построена на работе трансформатора. Дело в том, что трансформатор не может работать с постоянным напряжением. Просто-напросто на выходе вторичной обмотки при подаче на первичную постоянного тока не будет индуктироваться ЭДС (электродвижущая сила). Для того чтобы на вторичной обмотке появилось напряжения оно должно меняться по направлению или же по величине. Переменное напряжение обладает этим свойством, ток в нём меняет своё направление и величину с частотой 50 Гц. Однако, чтобы уменьшить габариты самого блока питания и соответственно трансформатора, являющегося основой гальванической развязки, нужно увеличить частоту входного напряжения.

При этом импульсные трансформаторы, в отличие от обычных линейных, имеют ферритовый сердечник магнитопровода, а не стальной из пластин. И также современные блоки питания работающие по этому принципу состоят из:

  1. выпрямителя сетевого напряжения;
  2. генератора импульсов, работающего на основе ШИМ (широтно-импульсная модуляция) или же триггера Шмитта;
  3. преобразователя постоянного стабилизированного напряжения.

После выпрямителя сетевого напряжения генератор импульсов с помощью ШИМ генерирует его в переменное с частотой около 20–80 кГц. Именно это повышение с 50 Гц до десятков кГц и позволяет значительно уменьшить, и габариты, и массу источника питания. Верхний диапазон мог быть и больше, однако, тогда устройство будет создавать высокочастотные помехи, которые будет влиять на работу радиочастотной аппаратуры. При выборе ШИМ стабилизации обязательно нужно учитывать также и высшие гармоники токов.

Даже при работе на таких частотах эти импульсные устройства вырабатывают высокочастотные помехи. А чем больше их в одном помещении или в одном закрытом помещении тем больше их в радиочастотах. Для поглощения этих негативных влияний и помех устанавливаются специальные помехоподавляющие фильтры на входе устройства и на его выходе.

Это наглядный пример современного импульсного блока питания применяемого в персональных компьютерах.

A — входной выпрямитель. Могут применяться полумостовые и мостовые схемы. Ниже расположен входной фильтр, имеющий индуктивность;
B — входные с довольно большой емкостью сглаживающие конденсаторы. Правее установлен радиатор высоковольтных транзисторов;
C — импульсный трансформатор. Правее смонтирован радиатор низковольтных диодов;
D — катушка выходного фильтра, то есть дроссель групповой стабилизации;
E — конденсаторы выходного фильтра.
Катушка и большой жёлтый конденсатор, находящиеся ниже E, являются компонентами дополнительного входного фильтра, установленного непосредственно на разъёме питания, и не являющегося фрагментом основной печатной платы.

Если схему радиолюбитель изобретает сам то он обязательно заглядывает в справочник по радиодеталям. Именно справочник является основным источником информации в данном случае.

Обратноходовой импульсный источник питания

Это одна из разновидностей импульсных источников питания, имеющих гальваническую развязку как первичных, так и вторичных цепей. Сразу был изобретён именно этот вид преобразователей, который был запатентован ещё в далёком 1851 году, а его усовершенствованный вариант применялся в системах зажигания и в строчной развертке телевизоров и мониторов, для подачи высоковольтной энергии на вторичный анод кинескопа.

Основная часть этого блока питания тоже трансформатор или может быть дроссель. В его работе есть два этапа:

  1. Накопление электрической энергии от сети или от другого источника;
  2. Вывод накопленной энергии на вторичные цепи полумоста.

Во время размыкания и замыкания первичной цепи во вторичной появляется ток. Роль размыкающего ключа выполнял чаще всего транзистор. Узнать параметры которого нужно обязательно использовать справочник. управление же этим транзистором чаще всего полевым выполняется за счёт ШИМ-контроллера.

Управление ШИМ-контроллером

Преобразование сетевого напряжения, которое уже прошло этап выпрямления, в импульсы прямоугольной формы выполняется с какой-то периодичностью. Период выключения и включения этого транзистора выполняется с помощью микросхем. ШИМ-контроллеры этих ключей являются основным активным управляющим элементом схемы. В данном случае как прямоходовой, так и обратноходовой источник питания имеет трансформатор, после которого происходит повторное выпрямление.

Для того чтобы с увеличением нагрузки не падало выходное напряжение в ИИП была разработана обратная связь которая была заведена непосредственно в ШИМ-контроллеры. Такое подключение даёт возможность полной стабилизации управляемым выходным напряжения путём изменения скважности импульсов. Контроллеры, работающие на ШИМ модуляции, дают большой диапазон изменения выходного напряжения.

Микросхемы для импульсных источников питания могут быть отечественного или зарубежного производства. Например, NCP 1252 – ШИМ-контроллеры, которые имеют управление по току, и предназначены для создания обоих видов импульсных преобразователей. Задающие генераторы импульсных сигналов этой марки показали себя как надёжные устройства. Контроллеры NCP 1252 обладают всеми качественными характеристиками для создания экономически выгодных и надежных блоков питания. Импульсные источники питания на базе этой микросхемы применяются во многих марках компьютеров, телевизоров, усилителей, стереосистем и т. д. Заглянув в справочник можно найти всю нужную и подробную информацию обо всех её рабочих параметрах.

Преимущество импульсных источников питания перед линейными

В источниках питания на импульсной основе видны целый ряд преимуществ, которые качественно выделяют их от линейных. Вот основные из них:

  1. Значительное снижение габаритов и массы устройств;
  2. Уменьшение количества дорогостоящих цветных металлов, таких как медь, используемых в их изготовлении;
  3. Отсутствие проблем при возникновении короткого замыкания, в большей степени это касается обратноходовых устройств;
  4. Отличная плавная регулировка выходного напряжения, а также его стабилизация путём введения обратной связи в ШИМ-контроллеры;
  5. Высокие показатели КПД.

Однако, как и всё в этом мире, импульсные блоки имеют свои недостатки:

  1. Излучение помех, которые могут появляется при неисправных помехоподавляющих цепочек, чаще всего это высыхание электролитических конденсаторов;
  2. Нежелательная работа их без нагрузки;
  3. Более сложная схема с применением большего количества деталей для поиска аналогов которых необходим справочник.

Применение источников питания на основе высокочастотной модуляции (в импульсных) в современной электронике как в быту, так и на производстве, существенно повлияли на развитие всей электронной техники. Они давно вытеснили с рынка устаревшие источники, построенные на традиционной линейной схеме, и в дальнейшем будут только усовершенствоваться. ШИМ-контроллеры при этом являются сердцем этого аппарата и развитие их функциональности и технических характеристик постоянно улучшается.

Видео о работе импульсного источника питания