HandMade32.ru - сделай своими руками

Лабораторный блок питания с регулировкой по высокой стороне

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:
Лабораторный блок питания с регулировкой по высокой сторонеТ.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.
Лабораторный блок питания с регулировкой по высокой сторонеТак как автору было не понятно почему такое происходит, поэтому он установил щуп осциллографа на затвор транзистора и увидел вот такую картину:
Лабораторный блок питания с регулировкой по высокой сторонеНа 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».
Лабораторный блок питания с регулировкой по высокой сторонеЛабораторный блок питания с регулировкой по высокой сторонеИ после изготовления очередной платы все завелось.
Лабораторный блок питания с регулировкой по высокой сторонеИмпульсы 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.
Лабораторный блок питания с регулировкой по высокой сторонеВторое решение – уменьшить количество витков дросселя, таким образом он будет меньше накапливать энергии и, следовательно, импульсы должны возрасти.
Лабораторный блок питания с регулировкой по высокой сторонеАвтор предпочел остановиться на втором варианте, но это так называемый «костыль». Есть еще один вариант решения данной проблемы и он гораздо лучше.
Лабораторный блок питания с регулировкой по высокой сторонеРешение 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:
Лабораторный блок питания с регулировкой по высокой сторонеТут у нас в прямоугольнике дежурка, ее можете сделать любую.
Лабораторный блок питания с регулировкой по высокой сторонеАвтор решил использовать дежурку из своего недавнего проекта, так как она простая и надежная.
На дежурке не будем задерживаться, давайте перейдём к основной схеме.
Лабораторный блок питания с регулировкой по высокой сторонеКак 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.
Лабораторный блок питания с регулировкой по высокой сторонеТГР в свою очередь гальванически отвязывает низкую сторону от высокой. Импульсы с ТГРа поступают на затворы транзисторов в противофазе.
Лабораторный блок питания с регулировкой по высокой сторонеНу а далее стандартная схема полумоста.
Лабораторный блок питания с регулировкой по высокой сторонеЛабораторный блок питания с регулировкой по высокой сторонеКак видите принцип работы довольно простой. Следующим шагом будет изготовление печатной платы.
Лабораторный блок питания с регулировкой по высокой сторонеНа 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.
Лабораторный блок питания с регулировкой по высокой сторонеЛабораторный блок питания с регулировкой по высокой сторонеПлата получилась вот такая:
Лабораторный блок питания с регулировкой по высокой сторонеТеперь 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.
Лабораторный блок питания с регулировкой по высокой сторонеЛабораторный блок питания с регулировкой по высокой сторонеДалее 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.
Лабораторный блок питания с регулировкой по высокой сторонеЛабораторный блок питания с регулировкой по высокой сторонеСледующим 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.
Лабораторный блок питания с регулировкой по высокой сторонеСердечник изготовлен из феррита с проницаемостью 2000-2200. Производим необходимые расчеты при помощи программы Старичка.
Лабораторный блок питания с регулировкой по высокой сторонеВходное 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.
Лабораторный блок питания с регулировкой по высокой сторонеЛабораторный блок питания с регулировкой по высокой сторонеНепосредственно 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.
Лабораторный блок питания с регулировкой по высокой сторонеТеперь 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.
Лабораторный блок питания с регулировкой по высокой сторонеВ 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.
Лабораторный блок питания с регулировкой по высокой сторонеЛабораторный блок питания с регулировкой по высокой сторонеЛабораторный блок питания с регулировкой по высокой сторонеС намоткой покончено, запаиваем получившиеся изделия на плату и наш самодельный лабораторный блок питания полностью готов.
Лабораторный блок питания с регулировкой по высокой сторонеТеперь настало время тестов. Подключаем мультиметр к выводам блока питания и начинаем регулировать напряжение.
Лабораторный блок питания с регулировкой по высокой сторонеЛабораторный блок питания с регулировкой по высокой сторонеЛабораторный блок питания с регулировкой по высокой сторонеКак видим, с этим никаких проблем нет, все отлично. Теперь давайте подключим нагрузку. В качестве нагрузки выступит лампа накаливания на 36В мощностью 100Вт.
Лабораторный блок питания с регулировкой по высокой сторонеКак 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.
Лабораторный блок питания с регулировкой по высокой сторонеКак 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:

administrator

Только те, кто предпринимают абсурдные попытки, смогут достичь невозможного. - Альберт Эйнштейн

Follow us

Don't be shy, get in touch. We love meeting interesting people and making new friends.