Приветствую, Самоделкины!
В этой статье мы рассмотрим процесс самостоятельного изготовления регулируемого блока питания, но не с двумя степенями понижения, а с одной. Автором данной самоделки является Роман (YouTube канал «Open Frime TV»).
Практически все лабораторные блоки питания представляют из себя следующее:
Т.е. сначала установлен простой блок питания, который понижает сетевое напряжение до определенного уровня, а уже следом за ним установлен dc-dc преобразователь, который уже производит непосредственную регулировку тока и напряжения. Но почему бы не сделать регулировку прямо по высокой стороне? Такое решение позволит уменьшить размеры устройства и значительно увеличить КПД. Но с этим не все так просто. В процессе построения данной самоделки автор столкнулся с множеством проблем. И забегая вперед стоит отметить, что удалось побороть почти все возникшие проблемы, осталась лишь одна, хоть незначительная, но все-таки проблема. Однако обо всем по порядку.
Для данного проекта автор изготовил печатную плату методом ЛУТ, а это означает, что самостоятельно повторить проект сможет практически любой желающий. Итак, а теперь с самого начала. Сама идеи достаточно простая. Требовалось сделать достойный лабораторный блок питания с минимальным количеством деталей.
В результате в голове автора родилась незамысловатая схема и с первого взгляда вроде бы все должно работать. Для испытаний была нарисована и изготовлена печатная плата. Итак, блок стартовал, но при попытке уменьшить напряжение появлялся ужасный писк и происходил перегрев транзисторов.
Так как автору было не понятно почему такое происходит, поэтому он установил щуп осциллографа на затвор транзистора и увидел вот такую картину:
На поиск причины данной проблемы автор потратил почти месяц, но в конце концов нашел решение на просторах интернета. Проблема крылась в накопленной энергии трансформатора гальванической развязки. Решений было несколько. Тут можно дополнительно нагрузить обмотки ТГР, или сделать другую схему управления. Был выбран второй вариант. Схему подкинул участник форума радиолюбителей под ником «Телекот».
И после изготовления очередной платы все завелось.
Импульсы красивые, нагрев практически полностью отсутствует. Снаппер по первичке справляется отлично, хотя немного греется. И как уже говорилось выше появилась проблема, которую до конца побороть так и не удалось. Проблема заключается в следующем: присутствует писк на низком напряжении. Все дело в том, что когда на выходе установлено напряжение от 0,6 до 2,5В управляющим импульсам просто некуда уменьшаться и микросхема начинает их пропускать, следовательно, понижается частота и в результате мы начинаем слышать как работает блок.
По сути в этом нет ничего страшного, при таком заполнении насытиться сердечник вряд ли сможет. Но давайте все же попробуем решить данную проблему. Итак, какие тут возможны варианты? Самый простой способ — это установить резистор в нагрузку, но так как у нас же регулируемый блок питания, поэтому при напряжении в 30В может просто напросто перегореть.
Второе решение — уменьшить количество витков дросселя, таким образом он будет меньше накапливать энергии и, следовательно, импульсы должны возрасти.
Автор предпочел остановиться на втором варианте, но это так называемый «костыль». Есть еще один вариант решения данной проблемы и он гораздо лучше.
Решение это называется динамическая нагрузка, она позволяет задать один и тот же ток потребление при низком и высоком напряжении. Но автор решил в очередной раз не переделывать плату, поэтому в данном случае использовал второй вариант решения возникшей проблемы.
Конечная схема выглядит вот так:
Тут у нас в прямоугольнике дежурка, ее можете сделать любую.
Автор решил использовать дежурку из своего недавнего проекта, так как она простая и надежная.
На дежурке не будем задерживаться, давайте перейдём к основной схеме.
Как видите деталей здесь не так уж и много, а функционал полноценного блока питания. Принцип работы довольно прост. Дежурка дает питание для tl494, она начинает формировать импульсы, которые поступают на ТГР.
ТГР в свою очередь гальванически отвязывает низкую сторону от высокой. Импульсы с ТГРа поступают на затворы транзисторов в противофазе.
Ну а далее стандартная схема полумоста.
Как видите принцип работы довольно простой. Следующим шагом будет изготовление печатной платы.
На плате предусмотрено управление кулером по температуре, но можно переделать плату, и сделать так, чтобы кулер вращался постоянно, и сюда поставить динамическую нагрузку, это уже на ваш выбор.
Плата получилась вот такая:
Теперь ее необходимо запаять. Когда все элементы на своих местах, приступаем к намоточным работам. Начнем, пожалуй, с дросселей. Входной дроссель защищает сеть от шума, который издает непосредственно сам блок питания. Мотать его будем на ферритовом кольце проницаемостью 2000, диаметр кольца составляет 22мм. Мотаем 2 по 10 витков проводом 0,5мм.
Далее выходной дроссель. Вначале было намотано около 15 витков миллиметрового провода сложенного вдвое на кольце из порошкового железа, но в итоге их пришлось снизить до 7, в результате чего писк почти полностью пропал.
Следующим шагом изготовим ТГР. Для этого автор использовал вот такой каркас и Е-образный сердечник Е16, но с таким же успехом можно намотать и на кольце.
Сердечник изготовлен из феррита с проницаемостью 2000-2200. Производим необходимые расчеты при помощи программы Старичка.
Входное напряжение нам известно, а на выходе хотим получить 12-15В. Схему управления выбираем мост, так как к обмотке будет приложено все напряжение, а не половина как в полу мосте.
Для улучшения магнитной связи первичную обмотку необходимо разделить на две части. Половина в самом низу, а половина поверх вторичной обмотке.
Непосредственно вторичку мотаем в 2 провода рядом, это позволит избежать перекоса напряжений. Также одной из проблем в данном случае является фазировка. Необходимо четко распределить начало и конец обмоток в соответствии с точками на плате.
Теперь осталось намотать основной трансформатор. Изначально расчет был произведен на напряжение 36В, но писк был уже до 5В, поэтому пришлось перемотать трансформатор на 30В выходного напряжения плюс запас для стабилизации.
В намотке трансформатора нет ничего сложного. Так же делим первичку на две части, а вторичку между ними. При этом стараемся мотать виток к витку по возможности избегая нахлестов, таким образом мы повышаем добротность трансформатора. Не забываем при этом изолировать обмотки с помощью специальной ленты.
С намоткой покончено, запаиваем получившиеся изделия на плату и наш самодельный лабораторный блок питания полностью готов.
Теперь настало время тестов. Подключаем мультиметр к выводам блока питания и начинаем регулировать напряжение.
Как видим, с этим никаких проблем нет, все отлично. Теперь давайте подключим нагрузку. В качестве нагрузки выступит лампа накаливания на 36В мощностью 100Вт.
Как видите прогон по всему диапазону напряжений прошел успешно, блок справился на отлично. Теперь пробуем ограничить ток. Для этого необходимо вращать второй потенциометр и регулировка тока тоже работает исправно. Как было сказано выше в данном варианте платы установлен термоконтроль, давайте проверим его работу тоже. Для этого к плате подключаем кулер и начинаем нагревать наш термистор с помощью фена.
Как видим, при достижении определенной температуры кулер включается и начинает вращаться при этом происходит охлаждение платы. Подводя итоги можно сказать, что данный блок не идеален, и его лучше использовать как зарядку или питание для неприхотливых схем, хотя в целом получилось неплохо. Благодарю за внимание. До новых встреч!
Видеоролик автора:
Источник (Source)
Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.
Источник: