Как сделать импульсный блок питания своими руками

В данной статье описан способ изготовления мощного сетевого БП для питания усилителя мощности низкой частоты. Блок питания — основная проблема, с которой приходится сталкиваться после сборки мощных усилителей. Мною было собрано огромное количество блоков питания и хочу поделиться конструкцией наиболее простого и стабильного сетевого ИБП.

Тип блока питания, как уже заметили — импульсный. Такое решение резким образом уменьшает вес и размеры конструкции, но работает не хуже обыкновенного сетевого трансформатора, к которому мы привыкли. Схема собрана на мощном драйвере IR2153. Если микросхема в DIP корпусе, то диод нужно ставить обязательно. На счет диода — обратите внимание, он не обычный, а ультрабыстрый, поскольку рабочая частота генератора составляет десятки килогерц и обычные выпрямительные диоды тут не подойдут.

В моем случае вся схема была собрана на «рассыпухе», поскольку собирал только для проверки работоспособности. Мной схема практически не настраивалась и сразу заработала как швейцарские часы.

Трансформатор — желательно взять готовый, от компьютерного блока питания (подойдет буквально любой, я взял трансформатор с косичкой от блока питания АТХ 350 ватт). На выходе трансформатора можно использовать выпрямитель из диодов ШОТТКИ (тоже можно найти в компьютерных блоках питания), или любые быстрые и ультрабыстрые диоды с током 10 Ампер и более, также можно ставить наши КД213А.

Схему подключайте в сеть через лампу накаливания 220 Вольт 100 ватт, в моем случае все тесты делал инвертором 12-220 с защитой от КЗ и перегруза и только после точной настройки решился подключить в сеть 220 Вольт.

Как должна работать собранная схема?

• Ключи холодные, без выходной нагрузки (у меня даже с выходной нагрузкой 50 ватт ключи оставались ледяными) .
• Микросхема не должна перегреваться в ходе работы.
• На каждом конденсаторе должно быть напряжение порядка 150 Вольт, хотя номинал этого напряжение может откланяться на 10-15 Вольт.
• Схема должна работать бесшумно.
• Резистор питания микросхемы (47к) должен чуть перегреваться во время работы, возможен также ничтожный перегрев резистора снаббера (100 Ом).

Высоковольтный блок питания из доступных компонентов

Основные проблемы, которые возникают после сборки

Проблема 1. Собрали схему, при подключении контрольная лампочка, которая подключена на выход трансформатора мигает, а сама схема издает непонятные звуки.

Решение. Скорее всего не хватает напряжения для питания микросхемы, попробуйте снизить сопротивление резистора 47к до 45, если не поможет, то до 40 и так (с шагом 2-3кОм ) до тех пор, пока схема не заработает нормально.

Проблема 2. Собрали схему, при подаче питания ничего не греется и не взрывается, но напряжение и ток на выходе трансформатора мизерные (почти ровны нулю)

Решение. Замените конденсатор 400Вольт 1мкФ на дроссель 2мГн.

Проблема 3. Один из электролитов сильно греется.

Решение. Скорее всего он нерабочий, замените на новый и заодно проверьте диодный выпрямитель, может именно из-за нерабочего выпрямителя на конденсатор поступает переменка.

Импульсный блок питания на ir2153 можно использовать для питания мощных, высококачественных усилителей, или же использовать в качестве зарядного устройства для мощных свинцовых аккумуляторов, можно и в качестве блока питания — все на ваше усмотрение.

Мощность блока может доходить до 400 ватт, для этого нужно будет использовать трансформатор от АТХ на 450 ватт и заменить электролитические конденсаторы на 470мкФ — и все!

В целом, импульсный блок питания своими руками можно собрать всего за 10-12 $ и то если брать все компоненты из радиомагазина, но у каждого радиолюбителя найдется больше половины радиодеталей, использованных в схеме.

Импульсные блоки питания на 12В сегодня все чаще применяются в быту. С их помощью заряжаются различные виды аккумуляторных батарей, реализуются некоторые виды освещения, даже бесперебойное электрическое питания для компьютерных и других сетей. Конечно, самый простой способ обзавестись необходимым импульсным блоком питания – это купить его в магазине. К примеру, импульсный блок питания на tl494.

Но нас интересует возможность собрать этот прибор своими руками. Итак, импульсный блок питания – схема, детализация и рекомендации по его сборке.

Если рассматривать структурную схему, то состоит она из четырех элементов:

• Сетевой выпрямитель.
• Высокочастотный преобразователь.
• Выпрямитель напряжения.
• Система управления.

Структура блока питания показана на нижнем рисунке.

Итак, какие функции выполняет каждый из этих элементов. Сетевой выпрямитель преобразует переменный ток в постоянный. То есть, происходит сглаживание пульсации напряжения. Высокочастотный преобразователь, наоборот, преобразует постоянное напряжение в переменное. При этом форма импульсов становится, во-первых, прямоугольной, во-вторых, с необходимой амплитудой.

Выпрямитель напряжения частично сглаживает напряжение. Кстати, в некоторых блоках питания этот элемент отсутствует, электрический ток поступает сразу на сглаживающий фильтр, который своим выходом соединяется с нагрузкой. На схеме показано, что система управления связана и с высокочастотным преобразователем, и с выпрямителем напряжения. Все дело в том, что управление ВЧП происходит за счет обратной связи с выпрямителем.

Эта структурная схема простого импульсного блока питания на 12В, кстати, имеет большое количество критиков, которые уверяют, что коэффициент полезного ее действия достаточно мал. В принципе, так оно и есть, но если правильно подойти к подбору всех элементов, если правильно провести расчеты, то импульсные блоки питания этого типа будут обладать КПД не ниже 90%. А это уже кое-что, да и значит.

Принципиальные схемы

Итак, в основе сборки импульсного блока питания лежит не только принципиальная схема, а точнее, ее обоснованный выбор, но и выбор ее основных элементов. В принципе, в данном случае необходимо точно подобрать два элемента:

• Высокочастотный преобразователь.
• Выпрямитель напряжения.

Читайте также:  Технические характеристики источника бесперебойного питания Powercom KIN-1500AP

О них и пойдет речь.

Высокочастотный преобразователь

По сути, это длинное название можно заменить коротким – инвертор. Он бывает одно- или двухтактным, в котором используется импульсный трансформатор. Вот несколько схем этого элемента:

Самая простая схема, в которой установлен только трансформатор, однотактная (первая позиция). Именно простота создает некоторые недостатки:

• Необходима установка трансформатора большого размера, потому что этот прибор действует по частной петле гистерезиса.
• Чтобы мощность тока на выходе была большой, надо увеличить его импульсную амплитуду.

Поэтому данная схема чаще всего применяется в блоках питания для маломощных приборов, где влияние этих недостатков не будет сказываться на работе самого прибора.

Вторая позиция – это схема двухтактная, которая носит название пушпульная. Здесь нет недостатков однотактной, но и у нее есть свои минусы: повышенные требования к максимальному значению напряжения ключей и более сложная конструкция самого трансформатора.

Третья позиция – двухтактная полумостовая. По сути, это предыдущая модель только с упрощенным трансформатором. Именно этот критерий стал основой импульсных источников питания, которые используются для электрических приборов мощностью не больше 3 кВт.

Четвертая позиция – мостовой импульсный блок питания. В нем увеличено количество силовых ключей в два раза, что дает возможность увеличить мощность. А этой выгодно и с технической точки зрения, и с экономической.

Выбор трансформатора

Импульсный блок питания, а точнее сказать, его мощность, будет зависеть от выбранного вида трансформаторного сердечника. Для источников питания до 1 кВт устанавливается трансформатор с ферритовым сердечником.

Внимание! Необходимо помнить, что в трансформаторах с ферритовым сердечником происходят большие потери напряжения, если его частота будет приближаться к 100 Гц.

Выпрямитель напряжения

Существует три основные схемы выпрямления напряжения номиналом 220 вольт.

• Однополупериодная.
• Двухполупериодная.
• Нулевая или, как и предыдущая, только со средней точкой.

Первая схема самая простая, в которой используется минимальное количество полупроводниковых элементов. Единственный ее минус – это высокая пульсация напряжения на выходе. Хотя можно было бы добавить и небольшой коэффициент выпрямления (0,45), поэтому, используя эту схему, придется устанавливать мощный фильтр.

Читайте также:  Как собрать солнечную батарею своими руками

Нулевая является обладателем высокого коэффициента выпрямления – 0,9. Правда, при этом необходимо увеличить число диодов выпрямления практически в два раза. Недостаток – наличие сетевого трансформатора. То есть, его габаритные размеры мало связаны с понятием малогабаритных приборов, тем более, когда это касается импульсного блока питания.

Третья позиция – это одно и то же, что и вторая, только без трансформатора. Его заменяет емкостной фильтр, который имеет свой недостаток – это высокий импульс выходного тока. Правда, данный недостаток не критичен.

Заключение по теме

Как видите, принципиальная схема для импульсных блоков питания имеет несколько разновидностей. Но чтобы каждая из них работала корректно, необходимо правильно подобрать ее составляющие. Конечно, все это не так просто как может показаться на первый взгляд, но если принять во внимание наши рекомендации, то можно самостоятельно собрать небольшой мощности блок, к примеру, для освещения помещений LED-лампами.

Содержание

В сегодняшней статье речь пойдет о таком БП, как импульсный блок питания регулируемого типа. Многие умельцы изготавливают его своими руками.

Информация о приборе

В жизни очень часто возникают ситуации, когда нужен такой прибор, как блок питания. От этого изделия можно запитать многие электрические приборы. Конечно, в такой ситуации можно использовать различные аналоги, например, автомобильные аккумуляторы. Но у них есть большой недостаток, который заключается в подаче постоянного напряжения в 12 В. А этого не хватает для подпитки стандартной бытовой аппаратуры. Отличным решением в таких ситуациях будет использование импульсного преобразователя тока (регулируемого блока питания). Особенность такого прибора является возможность преобразовывать имеющееся напряжение, например 12 В, в то, которое нам нужно – 220 В. Это стало возможным благодаря особому принципу работы. Он заключается в конвертировании переменного напряжения, имеющегося в сети с частотой 50 Гц, в аналогичное прямоугольного типа. После этого напряжение подвергается трансформации с целью достижения требуемого значения, выпрямляется и отфильтровывается. Схема работы такого прибора имеет следующий вид.

Схема

• управляемые извне. Такой блок питания используется в большинстве электрических приборов;
• автогенераторы импульсного типа.

Заводская модель

Заводские приборы такого типа функционируют в частотном диапазоне от 18 до 50 кГц. Но такую модель можно сделать при желании и своими руками. Некоторые любители радиоэлектроники могут даже переделать старый блок питания под новые потребности. Для новичков существует простая схема, которая позволит справиться с ней даже совсем неопытному человеку. Такая переделка ничем не будет уступать по качеству и техническим параметрам покупной модели.

Где используются

• обеспечение энергии всех вариантов электроприборов (вычислительной техники и бытовых приборов);
• бесперебойное питание зарядных устройств, применяемых к аккумуляторным батареям;
• обеспечение питания низковольтных систем освещения. К таким типам подсветки относится использование светодиодных лент.

Подсветка потолка

Во всех этих ситуациях собранный своими руками прибор будет функционировать не хуже заводских моделей. При этом вы можете сделать его более универсальным. Простой тип блока питания самостоятельной сборки станет незаменимой частью вашей домашней лаборатории.

Достоинства и недостатки

Трансформатор

Импульсный регулируемый блок питания имеет следующие преимущества:

• небольшой вес. Это связано с тем, что здесь нужен трансформатор меньшего размера;
• более удобная конструкция преобразователя;
• наличие фильтра для выходного напряжения, который также имеет небольшие габариты;
• наивысший показатель КПД, который может доходить до 90-98%.Благодаря этому данный тип прибора имеет минимальную потерю энергии;
• на порядок больше степень надежности стабилизаторов;
• расширенный диапазон частоты. Это параметр касается также напряжения тока. Обычно такие возможности имеются в дорогих линейных блоках;
• массовый выпуск комплектующих, а отсюда — доступная стоимость сборки блока.

Кроме этого, такой тип прибора может обладать несколькими степенями защиты от:

• перебоев питания;
• перепадов напряжения;
• отсутствия выходной нагрузки;
• короткого замыкания.

Но помимо преимуществ у этого изделия имеются и недостатки:

• ремонт такого прибора несколько усложнен. Это связано с тем, что элементы блока питания функционируют без гальванической развязки;
• могут возникнуть высокочастотные помехи;
• повышенная чувствительность к помехам.

Также здесь имеется ограничение по минимальной мощности, при которой блок питания начнет работать. Схема, используемая для сборки изделия своими руками, может потреблять значительное количество мощности.

Сложная схема

Также сборочная схема может требовать двухполярного питания. Для питания более мощных электрических систем следует использовать отдельный блок питания с необходимым количеством полюсов, мощность. При этом для напряжения также должно быть определены конкретные показатели. Поэтому для сборки своими руками, если вы являетесь любителем, нужна схема простого однополярного маломощного прибора.

Сборка

• изымаем схему из старого преобразователя;
• из нее следует вырезать часть, которая идет до трансформатора;

Примерный вид схемы

• далее из блока следует достать транзисторы для усиления сигнала, поступающего от генератора высокой частоты;
• для того чтобы сделать генератор, можно использовать самые простые схемы;
• для трансформатора, если его не получилось разобрать, можно использовать сердечник с внутренним сечением стержня в 25-30 мм2. Для первичной обмотки используем 40 витков, а для вторичной — 2х8 витков;

Печатная плата

Обратите внимание! Чтобы избежать проникновения посторонних шумов с высокой частотой, трансформатор следует залить лаком.

• развязывающий трансформатор также берем из компьютерного блока. Его можно намотать на любой малогабаритный сердечник. Используем для этого тонкий провод;
• для охлаждения устанавливаем вентилятор. Он будет включаться при достижении тока в 1,5 А. При меньших показателях будет достаточно естественного охлаждения. Для включения вентилятора устанавливаем резистор R20.

Все детали нужно установить на печатную плату.

После этого необходимо распаять все детали и установить их в корпус. Теперь остается только установить вольтметр и амперметр. В результате вы получите простой импульсный блок питания с возможностью регулировать напряжение.

Готовый БП

В результате напряжение прибора составит от 2В до напряжения на вторичной обмотке.Сделать импульсный блок питания регулируемого типа можно, используя разные схемы. При этом нужно точно следовать выбранной схеме и правильно припаять все составные части на плату. Используя качественные детали, вы своими руками изготовите нужный блок питания и сможете использовать его в самых разнообразных сферах, подключая к нему бытовые и вычислительные приборы.

Используемые источники:

• https://all-he.ru/publ/svoimi_rukami/ehlektronika/moshhnyj_impulsnyj_blok_pitanija_svoimi_rukami/2-1-0-538
• http://onlineelektrik.ru/eoborudovanie/blokpitaniya/impulsnyj-blok-pitaniya-sxema-i-vybor-elementov-pribora.html
• https://1posvetu.ru/ustrojstva/reguliruemyj-impulsnyj-blok-pitaniya-svoimi-rukami.html