Простий імпульсний джерело живлення 5 В, 4А

  • Час 30-09-2015, 10:12
  • Автор admin
  • Коментарів 0 Комент.
  • Силка url

У статті описано нескладний і недорогий мережевий блок живлення з вихідною напругою 5 В і струмом навантаження до 4 А.

Джерело живлення являє собою однотактний обратноходовый перетворювач напруги з самозбудженням. Відмітна особливість пропонованого пристрою - відсутність спеціалізованих мікросхем, простота і дешевизна виготовлення.

Основні технічні характеристики

Максимальна вихідна потужність, Вт 20
Вихідна напруга, В 5
Максимальний струм навантаження, А 4
Інтервал вхідної напруги мережі, В 187...242
Частота вхідної напруги, Гц 50
Нестабільність вихідної напруги, %, не більше 2
Амплітуда пульсацій, % 1
Інтервал робочої температури, °З -40...+70
Габарити, мм 80x65x20
Маса з тепловідводом, м 120

Схема пристрою показана на малюнку 1. Джерело живлення містить мережевий випрямляч VD1-VD4, мехоподавляющий фільтр l 1 c 1-СЗ, перетворювач на комутуючим транзисторі VT1 і імпульсному трансформаторі Т1, вихідний випрямляч VD8 з фільтром C9C10L2 і вузол стабілізації, виконаний на стабілізаторі DA1 і оптрон U1.

Простий імпульсний джерело живлення 5 В, 4А

Рис.1. Принципова схема пристрою

Пристрій працює наступним чином. Після включення джерела живлення відкривається комутує транзистор VT1 і по первинній обмотці імпульсного трансформатора Т1 починає протікати струм. В обмотці зворотного зв'язку II трансформатора наводиться ЕРС, яка по ланцюзі позитивного зворотного зв'язку - резистор R9, діод VD5, конденсатор С5 надходить на затвор польового транзистора VT1. В результаті чого розвивається лавиноподібний процес, що приводить до повного відкривання комутуючого транзистора. Починається накопичення енергії в трансформаторі Т1. Струм через комутує транзистор VT1 лінійно наростає, а напруга з датчика струму резистора R10 через діод VD6 і конденсатор С7 впливає на базу фототранзистора оптрон U1.1, відкриваючи його, з-за чого зменшується напруга на затворі польового транзистора. Починається зворотний процес, що приводить до закривання комутуючого транзистора VT1. У цей момент відкривається діод VD8 і енергія, накопичена в трансформаторі Т1, передається в конденсатор вихідного фільтра С9.

Коли вихідна напруга з якої-небудь причини перевищить номінальне значення, стабілізатор DA1 відкриється і через нього і послідовно включений випромінюючий діод оптрона U1.2 починає протікати струм. Випромінювання діода призводить до більш раннього відкривання транзистора оптрона, в результаті чого час відкритого стану комутуючого транзистора зменшується, енергії в трансформаторі запасається менше, а отже, вихідна напруга зменшується.

Якщо ж вихідна напруга знижується, струм через випромінюючий діод оптрона зменшується, а транзистор оптрона закривається. У результаті час відкритого стану комутуючого транзистора збільшується, енергії в трансформаторі запасається більше і вихідна напруга відновлюється.

Резистор R3 необхідний для зменшення впливу темнового струму транзистора оптрона та покращання термостабільності всього пристрою. Конденсатор С7 підвищує стійкість роботи джерела живлення. Ланцюг C6R8 форсує процеси перемикання транзистора VT1 і збільшує ККД пристрою.

За наведеною схемою були виготовлені кілька десятків джерел живлення з вихідною потужністю 15...25 Вт.

На місці комутуючого транзистора VT1 можна використовувати як польові, так і біполярні транзистори, наприклад, серій 2Т828, 2Т839, КТ872, КП707, BUZ90 і т. д. Транзисторний оптрон 4N35 замінимо будь-яким із серій АОТ110, АОТ126, АОТ128, а стабілізатор КР142ЕН19А - TL431. Однак кращі результати вийшли з імпортними елементами (BUZ90, 4N35, TL431).

Всі резистори в джерелі живлення - для поверхневого монтажу типорозміру 1206 потужністю 0,25 Вт, конденсатори С1-СЗ, С8 - К10-47в на напругу 500 В, С5-С7 - для поверхневого монтажу типорозміру 0805, інші - будь-які оксидні.

Трансформатор Т1 намотують на двох, складених разом, кільцевих магнітопроводах К19х11х6,7 з пермаллоя МП 140. Первинна обмотка містить 180 витків дроту ПЕВ-2 0,35, обмотка II - 8 витків дроту ПЕВ-2 0,2, обмотка III на вихідну напругу 5В - 7 витків з п'яти провідників ПЕВ-2 0,56. Порядок намотування відповідає їх нумерації, причому витки кожної обмотки необхідно рівномірно розподілити по всьому периметру магнітопровода.

Дроселі L1 і L2 виконані на кільцевих магнітопроводах К15х7х6,7 з пермаллоя МП140. Перший містить дві обмотки по 30 витків в кожній, намотаних проводом ПЕВ-2 0,2 на різних половинах магнітопровода, другий намотують проводом ПЕВ-2 0,8 в один шар по всій довжині магнітопровода скільки вміститься.

Щоб зменшити пульсації вихідної напруги, загальну точку конденсаторів С2 і СЗ спочатку слід з'єднати з мінусовим висновком конденсатора С10, а потім з іншими деталями - обмоткою III трансформатора Т1, мінусовим висновком конденсатора С9, резистором R12 і висновком 2 стабілізатора DA1.

Пристрій зібрано на друкованій платі розмірами 80x60 мм. На одній стороні плати розташовані друковані провідники та елементи для поверхневого монтажу, а також комутує транзистор VT1 і діод VD8, які притиснуті до алюмінієвій пластині-тепловідводу таких же розмірів, а на іншій - всі інші.

Перше включення приладу краще виробляти від джерела харчування з обмеженням струму, наприклад, Б5-50, причому слід подавати відразу робоча напруга, а не підвищувати її поступово. Налагодження пристрою полягає в підстроювання вихідної напруги дільником R11R12 і, якщо необхідно, встановлення датчиком струму R10 порогу обмеження вихідної потужності (початку різкого падіння вихідної напруги при збільшенні струму навантаження).

Для отримання іншої вихідної напруги потрібно пропорційно змінити число витків обмотки III трансформатора Т1 і коефіцієнт розподілу дільника R11R12.

При експлуатації пристрою слід пам'ятати, що його мінусовий висновок гальванічно пов'язаний з мережею.

Список радіоелементів

Позначення Тип Номінал Кількість DA1 VT1 VD1-VD4, VD7 VD5, VD7 VD8 U1 С1-С3, С7 С4 С5, С8 С6 С9 С10 R1, R2, R4-R7 R3 R8 R9 R10 R11, R12 R13, R14 L1 L2 T1
Лінійний регуляторКР142ЕН19А1
ТранзисторКП707В11
ДіодКД258Г5
ДіодКД629АС92
ДіодКД238ВС1
Оптопара4N35M1
Конденсатор3300 пФ4
Електролітичний конденсатор10 мкФ 400 В1
Конденсатор0.022 мкФ2
Конденсатор680 пФ1
Електролітичний конденсатор1000 мкФ 16 В1
Електролітичний конденсатор100 мкФ 16 В1
Резистор180 кОм6
Резистор100 кОм1
Резистор82 Ом1
Резистор3.6 кОм1
Резистор1.8 Ом1
Резистор3.3 кОм2
Резистор1.5 кОм2
Котушка індуктивності1
Котушка індуктивності1
Трансформатор1 див. статтю
Мережева Вилка1
Tags

Коментарі до новини