Простой регулятор мощности на 220 Вольт из 5 деталей.
Это схема прекрасно работает с такими приборами, как болгарки, дрели, простые лампочки, пылесосы, нагревательные плиты, тены, коллекторные двигатели, первичные обмотки трансформаторов и так далее…
Я лично для себя собирал данное устройство, чтобы регулировать питание первичной обмотки зарядного устройства для автомобильного аккумулятора, тем самым получая нужные мне параметры на выходе.
Итак, для этого нам потребуется симистор, у меня он был уже прикрученный к радиатору.
Симистор у меня был BТА41-600, можно взять и другой, под свои нужды.
- Резистор 560 ом
- Динистор, вытащил с энергосберегающей лампы.
- Конденсатор 0.1 мкф 400 вольт
- Переменный резистор на 470 кОм, можно взять поменьше.
Вот схема данного устройства, она довольно маленькая 🙂
Схема паяется навесным монтажом, так как делать под неё плату не вижу смысла. Вот приблизительно так…
Кстати полярность динистора не имеет значения, как поставите, так и будет, и конденсатор тоже.
Ну вот в принципе и всё, если правильно спаяли схему, то она начинает работать сразу, без каких-либо настроек.
Теперь осталось протестировать, схема подключается последовательно к нагрузке.
Мощный регулятор мощности | AUDIO-CXEM.RU
Здравствуй мой дорогой читатель. Сегодня я хочу рассказать про нюансы мощных симисторных регуляторов мощности, которые заполонили наш рынок. Теперь так называемые диммеры продают даже в отделах продажи дистилляторов, для регулировки температуры нагрева материала в перегонных аппаратах.
Схема мощного симисторного регулятора мощности
Внесу немного ясности о схеме. Схема симисторного регулятора мощности является типичной и в нее может быть включен любой, подходящий вам по параметрам симистор серии BTA, например BTA06-600, BTA16-600 и так далее. Номиналы элементов при этом пересчитывать не нужно. Работу схемы я описывал в статье «Диммер своими руками», и сейчас немного поговорим о другом.
В качестве полупроводника я применил BTA41-600 и мог бы заявить вам, что регулятор мощности рассчитан на 8.5кВт, как это делают большинство продавцов. Да, симистор BTA41-600 рассчитан на максимальный средний ток 40А. Но, во-первых, должен быть запас по току, а во-вторых не только от параметров симистора зависит мощность собранного устройства. От чего же еще может зависеть мощность диммера?
В первую очередь от запаса тока симистора. Для меня это примерно 30% запас. Разница по цене будет несущественной.
Вот пример симисторного регулятора из Китая. Продавец утверждает, что его мощность достигает 4кВт.
Сфотографировано так близко, чтобы выполнить обман зрения и внушить большие размеры теплоотвода. Если вы представляете, что такое 4000Вт, то подумайте, какое сечение провода нам необходимо для пропускания через себя тока 18А. Нет, конечно, если такой диммер включить на 30 секунд, то он может и выдержит, но обычно нагрузкой служат мощные лампы или ТЭН, которые работают часами. Теперь посмотрите ширину дорожек печатной платы этого самого китайского диммера.
Да не выдержат они 4кВт долговременно, будут до ужаса греться даже на 3кВт, а потом перегорят. Поэтому вторым критерием является сечение проводов и дорожек печатной платы. Чем шире и толще, тем лучше. И чем короче они, тем также лучше. В обязательном порядке необходимо их лудить оловом или паять вдоль дорог медную жилу.
Для сведения, медный провод сечением 2.5мм2 рассчитан на максимальный долговременный ток 27А. Из своего опыта скажу, что при использовании такого провода на нагрузке 3000Вт (ток 14А) в течение 1 часа, он хорошо нагревается. Но это нормально. А уже при 27А изоляция такого провода будет плавиться.
Еще, при такой мощности (3000Вт и более) я отказываюсь от всяких разъемов, зажимных клемм и стараюсь все провода паять сразу к печатной плате. Так как все эти клеммы и разъемы являются уязвимым местом, чуть контакт ослаб и происходит нагрев, а дальше обгорание проводов.
Третий критерий мощного регулятора это теплоотвод. Однажды я выполнял измерение температуры теплоотвода площадью 200см2 при эксплуатации диммера на нагрузку 1кВт в течение 5 часов. Температура достигла 900С. Для отвода тепла при эксплуатации на мощности 3кВт понадобится радиатор с внушительной площадью поверхности, если мы говорим про долговременную работу. Иначе получим настоящую печь.
Рекомендую в качестве теплоотвода использовать радиатор с вентилятором от ПК, даже небольшой такой теплоотвод с принудительным охлаждением дает отличный результат на мощности 4кВт.
Китайский радиатор, на мощности 4000Вт позволит лишь регулятору не выйти из строя за ближайшие минуты.
Также и наши продавцы, закупая диммеры в Китае, заявляют мощность, которую они долговременно регулировать не могут.
Множество видео роликов про регуляторы мощности имеется на одном из известных видео порталов. Практически все блоггеры демонстрируют их тест на лампах накаливания. Лампа накаливания 60-80Вт может работать через наше устройство без радиатора, это и я проверял. А вот на мощности 1000Вт и выше рисуется совсем другая картина.
Существуют вентиляторы на разное питающее напряжение, в продаже есть вентиляторы и с напряжением питания 220В переменного тока. У меня же напряжение питания 12В постоянного тока. И в качестве источника я применил небольшой импульсный блок питания 12В 1А.
О стеклянном предохранителе. Не советую. На заднюю панель регулятора мощности вывел держатель предохранителя с колпачком. Предохранитель установил на 15А, нагрузка составляла 3000Вт.
Это было что-то. Грелся весь узел, не притронуться рукой. Поэтому, вместо стеклянных предохранителей устанавливайте автоматический выключатель. Например, если нагрузка 3кВт, то выключатель на 16А.
В своем регуляторе мощности я использовал тумблер на 25 Ампер, у которого были две группы контактов. Чтобы повысить надежность я соединил их параллельно медным проводом, сечением 2.5мм2.
Корпус диммера я использовал из пластмассы. Для удобства я установил на корпус розетку с керамической вставкой на 16 Ампер.
Также я добавил еще один переменный резистор на 50кОм для более точной (плавной) подстройки.
Вентилятор, розетку и импульсный блок питания я прикрепил к корпусу винтами М3 и гайками, не забыв и про шайбы. В теплоотводе я выполнил отверстия и нарезал резьбу для крепления к нему симистора BTA41-600, а также отверстия с резьбой для крепления самого теплоотвода к корпусу. Как нарезать резьбу в радиаторе я описывал в статье «Нарезаем резьбу в радиаторе усилителя НЧ».
Вилка регулятора рассчитана на ток 16 Ампер. Ее провода припаяны напрямую к печатной плате, миную разъемы и клеммы.
Выводы симистора, при его монтаже, рекомендуется делать как можно короче.
Вывод.
Чтобы собрать мощный симисторный регулятор мощности, помимо выбора параметров симистора необходимо учесть такие конструктивные особенности, как ширина и толщина дорожек печатной платы, сечение соединительных проводов, замена разъемов и клемм пайкой, площадь поверхности теплоотвода, номинальная мощность вилок и розеток. Ведь для регулятора мощности 6кВт (27А) нужны совсем другие розетки, вилки, провода и так далее…
Печатная плата регулятора мощности СКАЧАТЬ
Похожие статьи
Регулятор напряжения своими руками — схемы сборки и расчет основных параметров
Стабилизированный регулятор напряжения на LM317 1.2-37В 1.5А
Сегодня проснулся с мыслью закинуть что то интересное на блог. Вспомнил про простенький регулятор напряжения на LM317T. Очень удобный регулятор за небольшую цену
Все собирается с десятка деталей и работает на ура. Собрал уже с десятка два таких регуляторов напряженияИ так смотрим схему
Схема регулятора напряжения на LM317 LM317T
Используемые в схеме компоненты:
C1 = 1000мФ выравнивает напряжение, кстати поднимает напряжения с моста в 1.4 раза, помните об этом прежде чем микросхему впаивать
C2 = 100нФ Фильтрующий высокие помехи. С номиналом можно немного поиграть, но для качественного подбора нужен осцик)))
C3 = 10µ Служит для подавления шумов с резистора R1 и для стабилизации напряжения опорного на ножке управления
C4 = 1мФ Нужен для подавления помех на выходе микры
R1 = 5к Переменный, если надо точно выставлять напряжение, берите многооборотный подстроечный резистор
R2 = 240 любой от 0,25Вт
VR1 = LM317T Аналог: КР142ЕН12А
Схема питается постоянным напряжением в 40В, не больше, можно пускать с диодного моста. После выхода Стабилизированное напряжение от 1.2В до 37В. Напряжение выставляется с помощью резисторного делителя R1 и R2 так, что бы на ножке управления было опорное напряжение 1.2В. Микросхема LM317 c максимальным током 1.5А, при условии что максимальная рассеиваемая мощность микросхемы не превышена. Рассчитать ее можно по формуле (Uвх-Uвых)/Iн
Параметры скажу честно меня устраивает. Я питал от такого стабилизированного блока питания 4 вентилятора больших по 0,33А 12В. На входе стояли тр-р 70Вт 15В 4А, мост 6А и емкость 2200мФ. Вы не думайте, всего 2А хватило бы с головой, просто ставил что есть под рукой. А после емкости предохранитель был на 2A. Работает и по сей день прибор.
В общем вот что я скажу вообще ор микре LM317 – эта микросхема работает уже во многих моих устройствах, к примере зарядке Зарядное устройство на LM317 , поэтому я практически везде сую эту регулируемую КренКУ
Печатная плата регулятора напряжения на LM317
Скачать печатную платуПрочитайте Получить пароль от архиваСобирайте, испытайте и пользуйтесь на здоровьеС ув.Админчек
Ограничители максимального и обратного тока
При заполнении сильно разряженного аккумулятора или одновременном включении всех потребителей автомобиля возможно разрушение обмотки возбуждения или якоря. В
Регулятор напряжения переменного тока 220 вольт » Полезные самоделки
Данную конструкцию я использую для самодельной электроплитки на которой готовим кашу для собак, а недавно применил к паяльнику.
Для изготовления данного регулятора нам понадобится:
Пару резисторов на 1 кОм можно даже 0,25w, один переменный резистор на 1 мОм, два конденсатора 0,01 мкФ и
47 нФ, один динистор который я взял с эконом лампочки, полярности динистор не имеет так-что припаивать его можно как угодно, также нам понадобится симистор с небольшим радиатором, симистор я использовал серии ТС в металлическом корпусе на 10 ампер, но можно использовать КУ208Г, еще нам понадобятся винтовые клемники.
Да, кстати немного о переменном резисторе если поставить на 500 кОм то будет регулировать довольно плавно, но только с 220 до 120 вольт, а если на 1 мОм то регулировать будет жестко с промежутком 5-10 вольт, но зато диапазон увеличится с 220 до 60 вольт.
Итак начнем сборку нашего регулятора мощности, для этого нам нужно сначала сделать печатную плату.
После того как печатная плата готова начинаем набор радиокомпонентов на печатную плату. Первым делом припаиваем винтовые клемники.
И в самую последнюю очередь устанавливаем радиатор и симистор.
Вот и все наш регулятор напряжения готов, помоем плату спиртом и проверяем.
Более подробный обзор симисторного регулятора в видео ролике. Удачной сборки.
Регулятор мощности своими руками — 90 фото постройки устройств разных типов
Стремление управлять электроприборами, влиять на их производительность привело к появлению диммеров. Наиболее популярный высоко востребованный – симисторный регулятор мощности, который при владении паяльником легко можно собрать своими руками.
Имея в своей конструкции катод и анод, регулятор мощности наиболее эффективно управляет направлением и силой тока, что напрямую отражается на управлении таких важных устройств как паяльник, сети освещения, динамики стереопроигрывателя, работа вентилятора.
Радиолюбители по достоинству оценили возможность разнообразного применения диммеров на основе симисторов. Некоторые вместо них используют реле, пускатели, контакторы, что в принципе, можно делать. Но преимущества в долговечности, прочности, в отсутствии искрения отодвигают все вышеназванные устройства на второй план.
Проанализировав схемы, в которых используется такая разновидность тиристоров, было выявлено, что их использование гораздо дешевле обходится, чем транзисторный сборки и микросхемы.
Краткое содержимое статьи:
Варианты монтажа
Схемы сборки регулятора мощности могут быть как простыми, так и сложными.
Понадобится:
- Коробка под диммер;
- Печатная плата;
- Радиодетали для сборки схемы;
- Паяльник;
- Припой;
- Флюс;
- Пинцет.
Корпус можно изготовить из пластика, вырезав заготовки и склеив коробку или подобрать по размеру платы, используя старое зарядное устройство, тройник, одинарную или двойную внешнюю розетку и прочее.
Важно, чтобы вся микросхема поместилась в нем и прибором было удобно работать. Подбор корпуса зависит как от мощности, так и задач регулятора напряжения.
Если диммер изготавливается под паяльник, то можно его вмонтировать в заранее приобретенную подставку для паяльника. Когда нужно регулировать мощность лампы накаливания или скорость вращения вентилятора, то его нужно разместить так, чтобы им было удобно пользоваться. Лучше установить в корпус устройства, когда внутри его есть место, или жестко прикрепить к нему.
Простой вариант монтажа регулятора мощности своими руками
Существуют различные варианты сборки диммеров. Отличия – в полупроводниках (тиристорах и симмисторах), регулирующих интенсивность подачи силы тока.
Когда в схеме присутствует микроконтроллер управление диммером – намного точнее. Таким образом, можно собрать простой регулятор мощности на тиристоре или симисторе своими руками.
Между этими полупроводниками есть отличия.
- Тиристор – позволяет течь току однонаправленно. При реверсе или отсутствии подачи напряжения он просто закрывается, работает как простой микровыключатель, точнее – пускатель. Только в отличие от последнего, не искрит и имеет более стабильные характеристики.
- Симистор – одна из его разновидностей. Проводит ток в любом направлении. Это 2 тиристора, спаянных вместе в одном корпусе.
Наиболее популярная схема, которую часто можно увидеть на фотографиях – сборка регулятора мощности для паяльника своими руками.
Инструкция как сделать регулятор мощности
Первоначально нам нужно изготовить и подготовить для монтажа печатную плату. Нет необходимости использовать специальные компьютерные программы для этого и распечатывать ее лазерным принтером на специальной бумаге. Схема не так уж сложна, чтобы использовать дорогостоящее оборудование для ее изготовления.
Самый простой путь – самостоятельно сделать печатную плату из куска текстолита в такой последовательности:
Отрезаем нужный размер, обезжириваем и зашкуриваем поверхность. Карандашом создаем контуры схемы, потом обводим их маркером. Производим травление хлористым железом для удаления остатков меди с поверхности платы.
Просверливаем нужные отверстия под концы радиодеталей. Протираем изготовленную плату жидким флюсом (растворенным в спирте канифолем). С помощью тонкого слоя припоя создаем токоведущие дорожки и площадки.
Когда плата готова, впаиваем в нее следующие радиодетали:
- Микроконтроллер;
- Симистор bta16;
- Динистор db3;
- Резистор, на 2 кОм;
- Конденсатор, на 100 нФ;
- Пластина со штырьками.
Также нам понадобится штепсельная вилка, шнур и розетка. И коробка, куда будет помещаться плата с микросхемой.
Монтаж диммера выполняем в такой последовательности:
Откусываем и впаиваем штырьки (4 шт.). Размещаем все детали кроме микроконтроллера. Тщательно пропаиваем. Тщательно зачищаем промежутки между токоведущими дорожками с помощью иглы и щеточки;
В алюминиевом радиаторе просверливаем отверстие. Закрепляем на нем симистор. Наносим термопасту КПТ-8 на поверхность радиатора. Подключаем переменный резистор.
Куском провода замыкаем средний и крайний выводы. К крайним выводам припаиваем провода. Противоположные подсоединяем к плате в соответствующем месте.
Берем розетку с подключенными к ней двумя проводами. Один конец жилы припаиваем к плате. Другой – к сетевому шнуру. Оставшуюся жилу (от вилки) припаиваем к плате. Помещаем всю собранную «начинку» в коробку.
Когда диммер собран, берем в руки мультиомметр и прозваниваем схему. Когда все в порядке, подключаем настольную лампу и вращением ручки на корпусе устройства изменяем ее интенсивность свечения. Ее яркость будет расти и падать в зависимости от направления вращения.
Если лампа ведет себя так, как описано, то регулятор мощности сделан правильно, и его можно использовать по-назначению.
Фото регулятора мощности своими руками
Основы электроники: регулятор напряжения
Создание регулятора напряжения
Теория предыстории: как работает регулятор напряжения?
Название говорит само за себя: регулятор напряжения. Аккумулятор в вашем автомобиле, который заряжается от генератора, розетка в вашем доме, которая обеспечивает все необходимое вам электричество, сотовый телефон , который вы, вероятно, будете держать под рукой каждую минуту дня, все они требуют определенного напряжения, чтобы функция. Колеблющиеся выходы, выходящие за пределы ± 2 В, могут вызвать неэффективную работу и, возможно, даже повредить ваши зарядные устройства.Существует множество причин, по которым могут возникать колебания напряжения: состояние электросети, включение и выключение других приборов, время суток, факторы окружающей среды и т. Д. Из-за необходимости стабильного постоянного напряжения введите регулятор напряжения.
Регулятор напряжения — это интегральная схема (ИС), которая обеспечивает постоянное фиксированное выходное напряжение независимо от изменения нагрузки или входного напряжения. Это можно сделать разными способами, в зависимости от топологии схемы внутри, но для того, чтобы этот проект оставался базовым, мы в основном сосредоточимся на линейном регуляторе.Линейный регулятор напряжения работает, автоматически регулируя сопротивление через контур обратной связи, учитывая изменения как нагрузки, так и входа, при этом сохраняя постоянное выходное напряжение.
Микросхема стабилизатора напряжения в корпусе ТО-220 С другой стороны, импульсные регуляторы, такие как понижающий (понижающий), повышающий (повышающий) и понижательно-повышающий (повышающий / понижающий), требуют большего количества компонентов, а также повышенной сложности как различные компоненты повлияют на результат. Импульсные регуляторы намного более эффективны с точки зрения преобразования энергии, где эффективность играет большую роль, но линейные регуляторы очень хорошо работают как регуляторы напряжения в низковольтных приложениях.
В зависимости от приложения, стабилизатору напряжения может также потребоваться больше внимания для улучшения других параметров, таких как пульсирующее напряжение на выходе, переходная характеристика нагрузки, падение напряжения и выходной шум. Такие приложения, как аудиопроекты, более чувствительны к шуму и помехам, поэтому потребуется дополнительная фильтрация, особенно в импульсных регуляторах, где пульсации на выходе могут быть значительными. Большую часть информации, включая схемы, можно найти в техническом описании микросхемы стабилизатора напряжения, с которой вы работаете, в разделе «Примечания по применению».
Рекомендации по применению регулятора 7805T
Afrotechmods также имеет информативное видео о работе с популярным регулятором напряжения LM317T для получения регулируемого выхода.
Проект
Комплект регулятора напряжения макетной платы — отличный набор для пайки для любого новичка. Он выдает чистое 5 В постоянного тока с максимальным выходным током 500 мА. Он способен принимать диапазон входного напряжения от 6 до 18 В постоянного тока и имеет контакты, размер которых идеально подходит для любой стандартной макетной платы с 0.Расстояние 1 дюйм.В комплект входит:
(1) Печатная плата
(1) Выключатель питания
(1) Разъем питания постоянного тока 2,1 мм
(1) Электролитический конденсатор 10 мкФ
(1) Монолитный конденсатор 0,1 мкФ
(1) Резистор 1 кОм
(1) Красный источник питания светодиодный индикатор
(1) Разъемы контактов
(1) Руководство пользователя
Вам понадобятся:
• Паяльник
• Припой
• Фрезы
• Блок питания от сетевого адаптера 6-18В (Mean Well GS06U-3PIJ)
Комплект стабилизатора напряжения макетной платы Solarbotics 34020
Направление:
1.Резистор и конденсатор 0,1 мкФ:
Снимите ленту и согните выводы резистора, затем вставьте его в положение, обозначенное R1. Припаяйте его с другой стороны и отрежьте лишние выводы. Проделайте то же самое с конденсатором 0,1 мкФ в позиции C2. Неважно, как эти детали установлены — они не поляризованные .
2. Регулятор напряжения и цилиндрический домкрат:
Припаяйте регулятор напряжения в положение V-REG. Убедитесь, что сторона табуляции выровнена с жирной линией на символе — обратное направление не работает! Затем обрежьте лишние провода.Защелкните цилиндрический домкрат в положение B1 и припаяйте его на место.
3. Конденсатор 10 мкФ и индикатор питания:
Установите электролитический конденсатор 10 мкФ в положение C1. Позиционирование имеет решающее значение. Убедитесь, что более длинный провод входит в площадку, отмеченную (+). Убедитесь, что он находится в правильном положении, убедившись, что полоса на стороне конденсатора находится ближе всего к этикетке PWR. Сделайте то же самое со светодиодом; более длинный вывод входит в круглую площадку.Вы можете убедиться, что светодиод находится в правильном положении, заметив небольшую выемку на светодиоде, расположенную на стороне символа светодиода с линией (рядом с квадратной площадкой).
4. Контакты выключателя питания и макетной платы:
Выключатель питания просто устанавливается в положение PWR. С выводами на макетной плате посложнее — они идут снизу, и их сложнее удерживать при пайке. Тщательно припаяйте их как можно ровнее вручную или, если вы уверены, вставьте длинную сторону контактов в макет так, чтобы они совпали с отверстиями в печатной плате, затем припаяйте их, пока макетная плата удерживает все выровненные.
5. Настройка шин питания:
ЭТО ВАЖНО. Если вы забудете это сделать, ваша доска не будет работать! Выберите, с какой стороны макета вы хотите установить плату (в этом примере мы используем левую сторону). Обратите внимание на полярность направляющих макетной платы «+» внизу и «-» вверху. Найдите, какой набор контактных площадок на плате соответствует этому расположению, и нанесите каплю припоя на маленькие полумесяцы.
Если вы планируете переключать полярность питания на направляющих, вы можете установить номер детали SWT7 на контактные площадки между контактными площадками. Не допускайте попадания капель на подушечки в этом случае. Обратите внимание, что это не рекомендуемая модификация.
Подайте питание на плату от любого источника постоянного тока 2,1 мм с номинальным напряжением 6–18 В — не превышайте максимальное значение 35 В постоянного тока! Регулятор мощности нагревается при питании от более 12 В (это нормально). Если вы не хотите использовать его на макетной плате, используйте контактные площадки с маркировкой «+ -» на конце, ближайшем к цилиндрическому разъему, для регулируемой выходной мощности 5 В.
Шаг 5
SWT7 Навесной
Вопросы для обсуждения
1.Какое влияние на выход цепи окажут тепло и шум?
2. Как конденсаторы помогают отфильтровывать помехи?
3. Каковы преимущества и недостатки линейных и импульсных регуляторов? .
Как спроектировать схему источника питания SMPS 5 В, 2 А
Блок питания (PSU) является жизненно важной частью любого электронного продукта. Для работы большинства бытовых электронных продуктов, таких как мобильные зарядные устройства, динамики Bluetooth, блоки питания, умные часы и т. Д., Требуется схема источника питания, которая могла бы преобразовывать сетевое питание переменного тока в 5 В постоянного тока. В этом проекте мы построим аналогичную схему переменного тока в постоянный источник питания с номинальной мощностью 10 Вт. То есть наша схема преобразует сеть 220 В переменного тока в 5 В и обеспечит максимальный выходной ток до 2 А.Этой мощности должно хватить для питания большинства электронных устройств, работающих от 5 В. Также схема 5V 2A SMPS довольно популярна в электронике, так как существует множество микроконтроллеров, работающих от 5V.
Идея проекта состоит в том, чтобы сделать сборку максимально простой, поэтому мы спроектируем полную схему на точечной плате (перфорированной плате), а также построим наш собственный трансформатор, чтобы любой мог воспроизвести эту конструкцию или построить аналогичные. В восторге! Итак, приступим.Ранее мы также построили схему SMPS 12 В 15 Вт с использованием печатной платы, поэтому люди, которые интересуются, как спроектировать печатную плату для проекта блока питания (блока питания), также могут это проверить.
Цепь ИИП, 5 В, 2 А — проектные характеристики
Различные типы источников питания по-разному работают в разных средах. Также SMPS работает в определенных границах ввода-вывода. Надлежащий анализ спецификации необходимо выполнить до того, как приступить к фактическому проектированию.
Входная спецификация:
Это будет SMPS в области преобразования переменного тока в постоянный. Следовательно, на входе будет переменный ток. В качестве значения входного напряжения хорошо использовать универсальный входной рейтинг для SMPS. Таким образом, напряжение переменного тока будет 85-265 В переменного тока с номинальной частотой 50 Гц. Таким образом, SMPS можно использовать в любой стране, независимо от значения сетевого напряжения переменного тока.
Технические характеристики выхода:
Выходное напряжение выбрано 5 В с номинальным током 2 А.Таким образом, будет на выходе 10Вт . Поскольку этот SMPS будет обеспечивать постоянного напряжения независимо от тока нагрузки, он будет работать в режиме CV (постоянное напряжение). Это выходное напряжение 5 В должно быть постоянным и устойчивым даже при самом низком входном напряжении при максимальной нагрузке (2 А) на выходе.
Крайне желательно, чтобы хороший блок питания имел пульсации напряжения менее 30 мВ пик-пик . Целевое напряжение пульсаций для этого ИИП составляет менее 30 мВ пик-пик пульсаций.Поскольку этот SMPS будет построен на плате с использованием коммутирующего трансформатора ручной работы , мы можем ожидать немного более высокие значения пульсации. Этой проблемы можно избежать, используя печатную плату.
Характеристики защиты:
Существуют различные схемы защиты, которые могут быть использованы в SMPS для безопасной и надежной работы. Схема защиты защищает SMPS, а также связанную с ним нагрузку. В зависимости от типа схема защиты может быть подключена к входу или выходу.
Для этого SMPS будет использоваться защита от перенапряжения на входе с максимальным рабочим входным напряжением 275 В переменного тока. Кроме того, для устранения проблем с электромагнитными помехами будет использоваться синфазный фильтр для подавления генерируемых электромагнитных помех. На стороне выхода мы будем включать защиту от короткого замыкания , защиту от перенапряжения и защиту от перегрузки по току .
Выбор микросхемы управления питанием
Для каждой цепи SMPS требуется ИС управления питанием, также известная как ИС переключения, ИС SMPS или ИС осушителя.Давайте подведем итоги проектных соображений, чтобы выбрать идеальную ИС управления питанием, которая будет подходить для нашей конструкции. Наши требования к дизайну:
- Мощность 10 Вт. 5В 2А при полной нагрузке.
- Универсальный входной рейтинг. 85-265 В переменного тока при 50 Гц
- Защита от перенапряжения на входе. Максимальное входное напряжение 275 В переменного тока.
- Выходная защита от короткого замыкания, перенапряжения и перегрузки по току.
- Работа с постоянным напряжением.
Из вышеперечисленных требований существует широкий выбор ИС, но для этого проекта мы выбрали Power integration .Power Integration — это компания, производящая полупроводники, которая предлагает широкий спектр микросхем драйверов питания в различных диапазонах выходной мощности. Исходя из требований и доступности, мы решили использовать TNY268PN из семейства крошечных коммутаторов II. Ранее мы использовали эту ИС для построения схемы 12 В SMPS на печатной плате.
На изображении выше показана максимальная мощность 15 Вт. Однако мы сделаем ИИП в открытом корпусе и для универсального входного рейтинга.В таком сегменте TNY268PN может обеспечить выходную мощность 15 Вт. Давайте посмотрим на схему контактов.
Проектирование цепи SMPS 5 В 2 А
Лучший способ собрать 5V 2A SMPS Schematic — использовать экспертное программное обеспечение PI Power Integration. Загрузите программное обеспечение PI expert и используйте версию 8.6. Это отличное программное обеспечение для проектирования источников питания. Схема, показанная ниже, построена с использованием экспертного программного обеспечения PI Power Integration. Если вы новичок в этом программном обеспечении, вы можете обратиться к разделу проектирования этой схемы 12 В SMPS, чтобы понять, как использовать программное обеспечение.
Прежде чем приступить к созданию прототипа, давайте рассмотрим принципиальную схему SMPS 5v 2A и его работу.
Схема состоит из следующих участков —
- Защита от перенапряжения и отказа SMPS
- Преобразование переменного тока в постоянное
- ПИ-фильтр
- Схема драйвера или схема переключения
- Защита от пониженного напряжения.
- Цепь зажима.
- Магниты и гальваническая развязка.
- Фильтр электромагнитных помех
- Вторичный выпрямитель и демпферная цепь
- Секция фильтра
- Раздел обратной связи.
Защита от перенапряжения и отказа SMPS :
Эта секция состоит из двух компонентов, F1 и RV1. F1 — это плавкий предохранитель на 1 А, 250 В переменного тока, а RV1 — это 7-миллиметровый, 275 В MOV ( Металлооксидный варистор ). Во время скачка высокого напряжения (более 275 В переменного тока) MOV резко замыкается и перегорает входной предохранитель. Однако благодаря функции медленного срабатывания предохранитель выдерживает пусковой ток через ИИП.
Преобразование переменного тока в постоянное :
Этот участок управляется диодным мостом. Эти четыре диода (внутри DB107) составляют полный мостовой выпрямитель. Диоды — 1N4006, но стандартный 1N4007 справится с этой задачей отлично. В этом проекте эти четыре диода заменены полным мостовым выпрямителем DB107.
ПИ-фильтр :
В разных штатах разные стандарты подавления электромагнитных помех. Эта конструкция соответствует стандарту EN61000-Class 3 , а фильтр PI разработан таким образом, чтобы уменьшить подавление синфазных электромагнитных помех .Этот раздел создается с использованием C1, C2 и L1. C1 и C2 — конденсаторы 400 В 18 мкФ. Это нечетное значение, поэтому для этого приложения выбрано 22 мкФ 400 В. L1 — это синфазный дроссель, который принимает дифференциальный сигнал электромагнитных помех для устранения обоих.
Схема драйвера или схема переключения :
Это сердце ИИП. Первичная обмотка трансформатора управляется схемой переключения TNY268PN. Частота переключения 120-132 кГц. Благодаря этой высокой частоте коммутации можно использовать трансформаторы меньшего размера.Схема переключения состоит из двух компонентов: U1 и C3. U1 — основной драйвер IC TNY268PN. C3 — это байпасный конденсатор , который необходим для работы нашей микросхемы драйвера.
Защита от пониженного напряжения :
Защита от блокировки при пониженном напряжении обеспечивается резисторами R1 и R2. Он используется, когда SMPS переходит в режим автоматического перезапуска и определяет линейное напряжение. Значение R1 и R2 генерируется с помощью инструмента PI Expert .Два последовательно подключенных резистора — это мера безопасности и хороший способ избежать проблем с отказом резистора. Таким образом, вместо 2М в серии используются два резистора 1М.
Цепь зажимов :
D1 и D2 — цепь зажима. D1 — это TVS-диод , а D2 — — сверхбыстрый восстанавливающийся диод . Трансформатор действует через большую индуктивность на интегральную схему драйвера питания TNY268PN. Следовательно, во время выключения трансформатор создает скачков напряжения из-за индуктивности рассеяния трансформатора .Эти высокочастотные всплески напряжения подавляются диодным зажимом на трансформаторе. UF4007 выбран из-за сверхбыстрого восстановления, а P6KE200A выбран для работы TVS. В соответствии с конструкцией целевое напряжение ограничения (VCLAMP) составляет 200 В. Поэтому выбран P6KE200A, а для проблем, связанных со сверхбыстрой блокировкой, UF4007 выбран как D2.
Магниты и гальваническая развязка :
Трансформатор представляет собой ферромагнитный трансформатор, который не только преобразует переменный ток высокого напряжения в переменный ток низкого напряжения, но также обеспечивает гальваническую развязку.
Фильтр электромагнитных помех :
Фильтрация электромагнитных помех осуществляется конденсатором C4. Это увеличивает невосприимчивость схемы, чтобы уменьшить высокие помехи EMI. Это конденсатор Y-класса с номинальным напряжением 2 кВ.
Вторичный выпрямитель и цепь демпфера :
Выходной сигнал трансформатора выпрямляется и преобразуется в постоянный ток с помощью выпрямительного диода Шоттки D6. Демпферная цепь на D6 обеспечивает подавление переходных процессов напряжения во время операций переключения.Демпферная цепь состоит из одного резистора и одного конденсатора, R3 и C5.
Секция фильтра :
Секция фильтра состоит из конденсатора фильтра C6. Это конденсатор с низким ESR для лучшего подавления пульсаций. Кроме того, LC-фильтр, использующий L2 и C7, обеспечивает лучшее подавление пульсаций на выходе.
Отдел обратной связи :
Выходное напряжение измеряется U3 TL431 и R6 и R7. После измерения линии U2 оптопара управляется и гальванически изолирует часть измерения вторичной обратной связи с контроллером первичной стороны.Оптопара имеет внутри транзистор и светодиод. Управляя светодиодом, можно управлять транзистором. Поскольку связь осуществляется оптически, она не имеет прямого электрического соединения, что обеспечивает гальваническую развязку цепи обратной связи.
Теперь, когда светодиод напрямую управляет транзистором, обеспечивая достаточное смещение через светодиод оптопары, можно управлять транзистором оптопары , а точнее схемой драйвера. Эта система управления используется TL431.Шунтирующий регулятор. По мере того как параллельный стабилизатор имеет резистор делитель через него контрольный штифт, он может контролировать оптрон светодиод, который соединен через него. Контактная обратная связь имеет опорное напряжение 2.5V . Следовательно, TL431 может быть активен только при достаточном напряжении на делителе. В нашем случае делитель напряжения установлен на значение 5В. Следовательно, когда выходное напряжение достигает 5 В, TL431 получает 2,5 В через опорный вывод и, таким образом, активирует светодиод оптопары, который управляет транзистором оптопары и косвенно управляет TNY268PN.Если напряжение на выходе недостаточное, цикл переключения немедленно приостанавливается.
Сначала TNY268PN активирует первый цикл переключения, а затем определяет свой вывод EN. Если все в порядке, он продолжит переключение, если нет, через некоторое время он попытается еще раз. Этот цикл продолжается до тех пор, пока все не нормализуется, что предотвращает проблемы с коротким замыканием или перенапряжением. Вот почему эта топология называется flyback topology , так как выходное напряжение возвращается к драйверу для измерения связанных операций.Кроме того, цикл попыток называется режимом икоты в случае отказа.
D3 представляет собой диод с барьером Шоттки . Этот диод преобразует высокочастотный выход переменного тока в постоянный. Диод Шоттки 3A 60V выбран для надежной работы. R4 и R5 выбираются и рассчитываются PI Expert. Он создает делитель напряжения и передает ток на светодиод оптопары от TL431.
R6 и R7 — это простой делитель напряжения, рассчитываемый по формуле TL431 REF Voltage = (Vout x R7) / R6 + R7 .Опорное напряжение 2.5V и Vout является 12V. Выбрав значение R6 23,7k, R7 стал примерно 9,09k.
Создание коммутирующего трансформатора для нашей цепи SMPS
Обычно для цепи SMPS требуется коммутирующий трансформатор, эти трансформаторы можно приобрести у производителей трансформаторов в соответствии с вашими проектными требованиями. Но проблема здесь в том, что если вы изучаете материал по созданию прототипа, вы не можете найти на полках точный трансформатор для своего дизайна.Итак, мы узнаем, как построить переключающий трансформатор на основе проектных требований, предоставленных нашим экспертным программным обеспечением PI.
Рассмотрим построенную схему построения трансформатора.
Как показано на изображении выше, нам нужно выполнить 103 витка одного провода 32 AWG на первичной стороне и 5 витков двух проводов 25 AWG на вторичной стороне.
На изображении выше начальная точка обмотки и направление обмотки показаны в виде механической схемы.Для изготовления этого трансформатора необходимы:
- Сердечник EE19, NC-2H или эквивалентная спецификация и зазор для ALG 79 nH / T 2
- Шпулька с 5 штифтами на первичной и вторичной стороне.
- Барьерная лента толщиной 1 мил. Требуется лента шириной 9 мм.
- 32 AWG эмалированный медный провод с паяемым покрытием.
- 25AWG эмалированный медный провод с паяемым покрытием.
- Измеритель LCR.
Требуется ядро EE19 с NC-2H с зазором ядра 79nH / T2; как правило, это доступно парами.Шпулька стандартная с 4-мя первичными и 5-ю вторичными штифтами. Однако здесь используется шпулька с 5 штырями с обеих сторон.
Для барьерной ленты используется стандартная клейкая лента с базовой толщиной более 1 мил (обычно 2 мил). Во время операций, связанных с нарезанием резьбы, ножницами отрезают ленту до идеальной ширины. Медные провода закупаются у старых трансформаторов, а также их можно купить в местных магазинах. Сердечник и шпулька, которые я использую, показаны ниже
. 
Шаг 1: Добавьте припой на 1-й и 5-й штырьки на первичной стороне.Припаяйте провод 32 AWG к выводу 5, направление намотки — по часовой стрелке. Продолжайте движение до 103 оборотов, как показано ниже
. 
Это образует первичную обмотку нашего трансформатора, после того как 103 витка обмотки завершены, мой трансформатор выглядел так, как показано ниже.
Шаг 2: Наклейте изоленту в качестве изоляции, необходимо 3 витка изоленты. Это также помогает удерживать катушку на месте.
Шаг 3: Включите вторичную обмотку с выводов 9 и 10. Вторичная сторона сделана из двух жил из эмалированных медных проводов 25AWG. Припаяйте один медный провод к контакту 9, а другой — к контакту 10. Направление намотки снова по часовой стрелке. Продолжайте до 5 витков и припаяйте концы на штырях 5 и 6. Добавьте изоленту, применив изоленту так же, как и раньше.
После того, как первичная и вторичная обмотки были выполнены и изолента была использована, мой трансформатор выглядел так, как показано ниже.
Шаг 4: Теперь мы можем плотно закрепить две жилы изолентой.После завершения готовый трансформатор должен выглядеть так, как показано ниже.
Шаг 5: Также не забудьте обернуть клейкую ленту бок о бок. Это уменьшит вибрацию при передаче магнитного потока высокой плотности.
После выполнения вышеуказанных шагов и тестирования трансформатора с помощью измерителя LCR, как показано ниже. Измеритель показывает индуктивность 1,125 мГн или 1125 мкГн.
Создание цепи SMPS:
Когда трансформатор будет готов, мы можем приступить к сборке других компонентов на точечной плате.Детали, необходимые для схемы, можно найти в списке материалов ниже
.После пайки компонентов моя плата выглядит примерно так.
Тестирование цепи SMPS 5V 2A
Чтобы проверить схему, я подключил входную сторону к источнику питания через VARIAC для управления входным напряжением сети переменного тока. Выходное напряжение при 85 и 230 В переменного тока показано на рисунке ниже:
. 
Как вы можете видеть в обоих случаях, выходное напряжение поддерживается на уровне 5 В.Но затем я подключил выход к моему прицелу и проверил рябь. Измерение пульсации показано ниже
. 
Пульсации на выходе довольно высокие, они показывают пульсации 150 мВ пик-пик на выходе. Это совершенно не подходит для схемы питания. Согласно анализу, высокая пульсация связана с факторами ниже —
.- Неправильное проектирование печатной платы.
- Проблема с отскоком от земли.
- Неправильный радиатор печатной платы.
- Нет отключения на шумных линиях питания.
- Повышенные допуски на трансформаторе из-за ручного наматывания. Производители трансформаторов наносят лак окунанием на обмотки машин для лучшей устойчивости трансформаторов.
Если схема преобразована в надлежащую печатную плату, мы можем ожидать пульсации на выходе источника питания в пределах 50 мВ пик-пик даже с трансформатором с ручной обмоткой. Тем не менее, поскольку veroboard не является безопасным вариантом для создания импульсного источника питания в области переменного тока в постоянный, постоянно предлагается установить правильную печатную плату перед применением цепей высокого напряжения в практических сценариях.Вы можете проверить видео в конце этой страницы, чтобы проверить, как схема работает в условиях нагрузки.
Надеюсь, вы поняли руководство и научились создавать свои собственные схемы SMPS с трансформатором ручной работы. Если у вас есть какие-либо вопросы, оставьте их в разделе комментариев ниже или воспользуйтесь нашим форумом, чтобы задать дополнительные вопросы.
.Понимание того, как работает регулятор напряжения
Стабилизатор напряжения генерирует фиксированное выходное напряжение заданной величины, которое остается постоянным независимо от изменений входного напряжения или условий нагрузки. Есть два типа регуляторов напряжения: линейные и импульсные.
В линейном регуляторе используется активное (BJT или MOSFET) устройство прохода (последовательное или шунтирующее), управляемое дифференциальным усилителем с высоким коэффициентом усиления. Он сравнивает выходное напряжение с точным эталонным напряжением и регулирует проходное устройство для поддержания постоянного выходного напряжения.
Импульсный стабилизатор преобразует входное постоянное напряжение в коммутируемое напряжение, подаваемое на силовой MOSFET или BJT переключатель. Отфильтрованное выходное напряжение переключателя мощности возвращается в схему, которая контролирует время включения и выключения питания, так что выходное напряжение остается постоянным независимо от изменений входного напряжения или тока нагрузки.
Каковы некоторые топологии импульсных регуляторов?
Существует три распространенных топологии: понижающая (понижающая), повышающая (повышающая) и понижающая-повышающая (повышающая / понижающая).Другие топологии включают обратноходовые, SEPIC, Cuk, двухтактные, прямые, полномостовые и полумостовые топологии.
Как влияет на конструкцию регулятора частоты коммутации?
Более высокие частоты переключения означают, что в стабилизаторе напряжения можно использовать катушки индуктивности и конденсаторы меньшего размера. Это также означает более высокие коммутационные потери и больший шум в цепи.
Какие потери происходят с импульсным регулятором?
Потери происходят из-за мощности, необходимой для включения и выключения полевого МОП-транзистора, которые связаны с драйвером затвора полевого МОП-транзистора.Кроме того, потери мощности полевого МОП-транзистора возникают из-за того, что переключение из состояния проводимости в состояние непроводимости занимает конечное время. Потери также связаны с энергией, необходимой для заряда и разряда емкости затвора MOSFET между пороговым напряжением и напряжением затвора.
Каковы обычные применения линейных и импульсных регуляторов?
Рассеиваемая мощность линейного регулятора прямо пропорциональна его выходному току для данного входного и выходного напряжения, поэтому типичный КПД может составлять 50% или даже меньше.Используя оптимальные компоненты, импульсный регулятор может достичь КПД в диапазоне 90%. Однако выходной шум линейного регулятора намного ниже, чем импульсный стабилизатор с такими же требованиями к выходному напряжению и току. Обычно импульсный регулятор может управлять более высокими токовыми нагрузками, чем линейный регулятор.
Как импульсный регулятор управляет своим выходом?
Импульсным регуляторам требуется средство для изменения своего выходного напряжения в ответ на изменения входного и выходного напряжения.Один из подходов — использовать ШИМ, который управляет входом в соответствующий выключатель питания, который контролирует время его включения и выключения (рабочий цикл). В процессе работы отфильтрованное выходное напряжение регулятора подается обратно на ШИМ-контроллер для управления рабочим циклом. Если отфильтрованный выходной сигнал имеет тенденцию к изменению, обратная связь, подаваемая на ШИМ-контроллер, изменяет рабочий цикл, чтобы поддерживать постоянное выходное напряжение.
Какие проектные характеристики важны для ИС регулятора напряжения?
Среди основных параметров — входное напряжение, выходное напряжение и выходной ток.В зависимости от приложения могут быть важны другие параметры, такие как пульсирующее напряжение на выходе, переходная характеристика нагрузки, выходной шум и КПД. Важными параметрами для линейного регулятора являются падение напряжения, PSRR (коэффициент отклонения источника питания) и выходной шум.
Ссылки
Загрузить средства проектирования управления питанием
Инструмент для проектирования регуляторов напряжения ADIsimPower ™
.Повышающий (повышающий) стабилизатор напряжения от 5 В до 12 В с LM2577
Повышающий регулятор напряжения с LM2577
Интегральная схема LM2577 от National Semiconductor — это полезная ИС, которая обеспечивает все функции питания и управления для простого импульсного регулятора boost (повышающий), обратного хода и прямого преобразователя . Микросхема имеет широкий диапазон входного напряжения (от 3,5 В до 40 В) и доступна с различными версиями выходного напряжения: 12 В, 15 В и регулируемым.
Микросхема включает в себя переключающий транзистор 3A NPN и связанную с ним схему защиты, состоящую из ограничения тока и температуры, а также блокировки при пониженном напряжении. Другие особенности: , 52 кГц, внутренний генератор с фиксированной частотой, не требующий внешних компонентов, , режим плавного пуска, для снижения пускового тока во время запуска и , управление режимом тока для улучшенного подавления переходных процессов входного напряжения и выходной нагрузки.
LM2577 доступен в различных корпусах: TO-220 с 5 выводами (T), DIP с 16 выводами (N), с 24 выводами для поверхностного монтажа (M) и TO-263 (S) с 5 выводами для поверхностного монтажа.Существует также вариант этой ИС с 4 выводами TO-3 — LM1577.
Распиновка для варианта ТО-220 (LM2577T-12, LM2577T-15 или LM2577T-ADJ) представлена справа. Для других пакетов см. Техническое описание LM2577.
Повышающий импульсный стабилизатор с 5В на 12В
Схема проста, удобна в сборке и экономична, вырабатывает 12 В от нерегулируемого источника питания 5 В с максимальным выходным током 800 мА.Показанные номера контактов относятся к корпусу TO-220 (LM2577T-ADJ).
В конструкции используется регулируемая версия LM2577, но версия с фиксированным напряжением 12 В (LM2577T-12) также будет работать, если вы удалите R1 и R2 и подключите контакт обратной связи непосредственно к выходу регулятора. Также можно использовать UC2577 — совместимую замену от Texas Instruments.
Выбирая разные значения для R1 и R2, вы можете использовать LM1577-ADJ / LM2577-ADJ для получения разных напряжений.Выходное напряжение определяется по следующей формуле:
V OUT = 1,23 В (1 + R1 / R2)
Входной конденсатор (C1) должен быть хорошего качества, с низким ESR, емкостью 0,1 мкФ, с как можно более короткими выводами. Если ИС расположена далеко от конденсаторов фильтра источника питания, требуется дополнительный электролитический конденсатор большего размера (например, 10 мкФ-100 мкФ).
Выберите конденсатор типа с низким ESR для выходного фильтра (C3) с рабочим напряжением как минимум на 20% выше, чем выходное напряжение.Низкие значения ESR могут быть достигнуты за счет использования конденсаторов большей емкости или параллельного подключения нескольких конденсаторов меньшей емкости.
Вы можете спроектировать и изготовить собственный индуктор с использованием подходящего сердечника, восстановленного от старого оборудования, если у вас есть знания, практический опыт и оборудование для этой задачи. Но индуктор является одним из наиболее важных компонентов в схемах такого типа, поэтому гораздо безопаснее и проще использовать готовые готовые детали: 415-0930 (Inductive Technologies), 67127000 (Schott), PE-92108 (Pulse). Engineering) или RL2444 (Renco) или эквиваленты.
Деталь 415-0930 от Pulse имеет следующие характеристики:
Типичная индуктивность: 100 мкГн, ET op : 90 В мкСек, Номинальный ток: 2,6 А, DCR: 0,1 Ом.
Список запчастей:
- IC1: LM2577T-ADJ (National Semiconductor) или UC2577-ADJ (TI)
- L: 100 мкГн (415-0930, 67127000, PE-92108, RL2444)
- D: 1N5821 (выпрямительный диод с барьером Шоттки)
- C1: 0,1 мкФ (конденсатор с низким ESR)
- C2: 0.Конденсатор 33 мкФ
- C3: 680 мкФ / 25 В (электролитический с низким ESR)
- R1: резистор 17,4 кОм 1%
- R2: резистор 2 кОм 1%
Смотрите также:
Понижающие регуляторы с LM2576
Простой обратноходовой регулятор с LM2577
Изолированный обратный регулятор с LM2577