Содержание
Как включить блок питания (БП) от компьютера без компьютера
Итак, у нас в руках блок питания ATX компьютера. Прежде всего попробуем его включить. Но для этого нужно знать некоторые тонкости работы этого устройства. Предположим, перед нами компьютер. Включаем его в сеть, но внешне ничего не происходит. Это, казалось бы, понятно – машина отключена, а чтобы ее включить, нужно нажать кнопку питания на лицевой панели системного блока.
На самом деле это не совсем так. Как только мы вставили вилку в розетку, в блоке питания заработала небольшая часть схемы, вырабатывающая дежурное напряжение +5 В. Называется эта часть модулем дежурного питания. Напряжение поступает на материнскую плату и питает ее отдельные узлы, один из которых предназначен для включения компьютера.
Для подачи напряжения на этот БП служит механический выключатель
Нажимая кнопку на лицевой панели системного блока, мы тем самым подаем команду материнской плате (точнее, ее узлу включения) запустить блок питания. Узел подает на БП сигнал Power on, и БП, а значит, и сам компьютер включаются.
Поскольку компьютера у нас нет, этот сигнал нам придется подать самостоятельно. Сделать это несложно. Для этого достаточно найти разъем на блоке питания, который питает материнскую плату, и установить перемычку между зеленым и любым из черных проводов. Итак, устанавливаем перемычку, подключаем блок питания к сети, и он сразу же запускается – это слышно даже по шуму вентилятора.
Разновидности лабораторных блоков питания
Для начала, давайте разберёмся с существующими названиями. Чем отличается лабораторный блок питания от просто блока питания? Или в чём отличие блока питания от источника питания? Вот простые определения:
1. Лабораторным блоком питания называют прибор, который предназначен для формирования регулируемого напряжения или тока по одному или нескольким каналам. Лабораторный блок питания содержит дисплей, элементы управления, защиту от неправильного использования, а также полезные дополнительные функции. Весь материал на этой странице посвящён именно таким приборам.
2. Лабораторный источник питания — это то же самое, что и лабораторный блок питания.
3. Просто блоком питания называют электронное устройство, которое предназначено для формирования заранее заданного напряжения по одному или нескольким каналам. Блок питания, как правило, не имеет дисплея и кнопок управления. Типичный пример — это компьютерный блок питания на несколько сотен ватт.
4. Источники питания бывают двух типов: первичные источники питания и вторичные источники питания. Первичные источники электропитания преобразуют неэлектрические виды энергии в электрическую. Примеры первичных источников: электрическая батарейка, солнечная батарея, ветрогенератор и другие. Вторичные источники электропитания преобразуют один вид электрической энергии в другой для обеспечения необходимых параметров напряжения, тока, частоты, пульсаций и т.д. Примеры вторичных источников питания: трансформатор, AC/DC преобразователь (например, компьютерный блок питания), DC/DC преобразователь, стабилизатор напряжения и т.д. Кстати, лабораторный блок питания — это одна из разновидностей вторичного источника электропитания.
Теперь подробно обсудим разновидности и главные характеристики лабораторных блоков питания:
1. : линейные или импульсные.
2. : фиксированный или с автоматическим ограничением мощности.
3. : одноканальные или многоканальные.
4. : с гальванически изолированными каналами или с неизолированными.
5. : стандартные или большой мощности.
6. : от перегрузки по напряжению, по току, от перегрева и другие.
7. : постоянное напряжение и ток или переменное напряжение и ток.
8. : только ручное управление или ручное плюс программное управление.
9. Дополнительные функции: компенсация падения напряжения в проводах подключения, встроенный прецизионный мультиметр, изменение выхода по списку заданных значений, активация выхода по таймеру, имитация аккумулятора с заданным внутренним сопротивлением, встроенная электронная нагрузка и другие.
10. Надёжность: качество элементной базы, продуманность дизайна, тщательность выходного контроля.
Рассмотрим каждую из этих характеристик подробнее, поскольку все они важны для правильного и обоснованного выбора лабораторного блока питания.
Как все работает
Перед тем, как сделать ЛБП самому, необходимо определиться с принципом работы аппарата и используемыми деталями. В комплект входит трансформатор. На вторичной обмотке он имеет выход в 3 А и 24 В. Для контактов используются клемма 1 и 2
Важно учесть, что именно он оказывает влияние на качество выходного сигнала
Лабораторный БП на Ардуино
Собираемый прибор с предрегулятором имеет диодный мост, выпрямляющий напряжение. Он собран из элементов от D1 до D4. Избавиться от возможных пульсаций помогает установленный фильтр. Он включает в себя конденсатор и резистор. В цепи присутствуют определенные особенности, отличающие сборку его из компьютерного железа.
Обычно применяют для управления выходным напряжением обратную связь. В предлагаемой схеме для данной цели к блоку питания в лабораторной схеме предлагается использовать операционный усилитель. Это позволит сформировать необходимый константный вольтаж. На выходных клеммах он будет наддать до уровня U1.
Регулируемый блок питания лабораторный на lm317 (схема)
В цепи участвует диод D8 с напряжением 5,6 В (зенеровский). Он эксплуатируется с нулевым температурным коэффициентом. Также напряжение падает на выходе U1, выключая D8. После такого события происходит стабилизация цепи, а заряженный поток идет к точке сопротивления R5. Протекающий поток по оперусилителю варьируется незначительно, соответственно он тоже пойдет по точке R6, а также R5. При том, что один и другой рассчитаны для одинакового напряжения, то общий их показатель будет удвоен, ведь это сопоставимо с параллельным соединением.
В результате получим в блоке питания с предрегулятором на выходе из усилителя напряжение в 11,2 В. Схема будет иметь значение усиления в трехкратных пределах.
Корректировать выходные параметры в вольтах помогают элемент сопротивления R10 и RV1. Второй является триммером. В такой ситуации удается снизить вольтаж практически до нуля, несмотря на количество имеющихся потребителей.
С помощью такого агрегата удается сформировать наибольший ток на выходе, получаемый из PSU. Для обеспечения такого явления создаем падение вольт на R7. Он имеет прямую связь с нагрузкой. Выход U3 инвертирует сигнал с нулевым вольтажом, отправляя его на R21.
Схематическое изображение функционала
Предположим, что для последнего выхода имеется несколько вольт. Именно Р2 помогает своей установкой в схеме обеспечить на выходе сигнал в 1 В. При повышении нагрузки получим константное напряжение. После этого установленный R7 будет оказывать не такое существенное влияние на процессы. Этому способствует пониженное его значение. Когда потребители и вольтаж стабильны, то система работает слаженно. Если повышать количество потребителей, то вольтаж на R7 повысится более чем одного вольта. U3 функционирует и сбалансирует имеющиеся показатели к исходным значениям.
Основные узлы регулируемого блока питания
Трансформаторный источник питания в большинстве случаев выполняется по следующей структурной схеме.
Узлы трансформаторного БП.
Понижающий трансформатор снижает напряжение сети до необходимого уровня. Полученное переменное напряжение преобразуется в импульсное с помощью выпрямителя. Выбор его схемы зависит от схемы вторичных обмоток трансформатора. Чаще всего применяется мостовая двухполупериодная схема. Реже – однополупериодная, так как она не позволяет полностью использовать мощность трансформатора, да и уровень пульсаций выше. Если вторичная обмотка имеет выведенную среднюю точку, то двухполупериодная схема может быть построена на двух диодах вместо четырех.
Двухполупериодный выпрямитель для трансформатора со средней точкой.
Если трансформатор трехфазный (и имеется трехфазная цепь для питания первичной обмотки), то выпрямитель можно собрать по трехфазной схеме. В этом случае уровень пульсаций наиболее низок, а мощность трансформатора используется наиболее полно.
После выпрямителя устанавливается фильтр, который сглаживает импульсное напряжение до постоянного. Обычно фильтр состоит из оксидного конденсатора, параллельно которому ставится керамический конденсатор малой емкости. Его назначение – компенсировать конструктивную индуктивность оксидного конденсатора, который изготовлен в виде свернутой в рулон полоски фольги. В результате получившаяся паразитная индуктивность такой катушки ухудшает фильтрующие свойства на высоких частотах.
Далее стоит стабилизатор. Он может быть как линейным, так и импульсным. Импульсный сложнее и сводит на нет все преимущества трансформаторного БП в нише выходного тока до 2..3 ампер. Если нужен выходной ток выше этого значения, проще весь источник питания выполнить по импульсной схеме, поэтому обычно здесь используется линейный регулятор.
Выходной фильтр выполняется на базе оксидного конденсатора относительно небольшой емкости.
Обобщенная блок-схема импульсного БП.
Импульсные источники питания строятся по другому принципу. Так как потребляемый ток имеет резко несинусоидальный характер, на входе устанавливается фильтр. На работоспособность блока он не влияет никак, поэтому многие промышленные производители БП класса Эконом его не ставят. Можно не устанавливать его и в простом самодельном источнике, но это приведет к тому, что устройства на микроконтроллерах, питающиеся от той же сети 220 вольт, начнут сбоить или работать непредсказуемо.
Дальше сетевое напряжение выпрямляется и сглаживается. Инвертор на транзисторных ключах в цепи первичной обмотки трансформатора создает импульсы амплитудой 220 вольт и высокой частотой – до нескольких десятков килогерц, в отличие от 50 герц в сети. За счет этого силовой трансформатор получается компактным и легким. Напряжение вторичной обмотки выпрямляется и фильтруется. За счет высокой частоты преобразования здесь могут быть использованы конденсаторы меньшей емкости, что положительно сказывается на габаритах устройства. Также в фильтрах высокочастотного напряжения становится целесообразным применение дросселей – малогабаритные индуктивности эффективно сглаживают ВЧ пульсации.
Регулирование напряжения и ограничение тока выполняется за счет цепей обратной связи, на которые подается напряжение с выхода источника. Если из-за повышения нагрузки напряжение начало снижаться, то схема управления увеличивает интервал открытого состояния ключей, не снижая частоты (метод широтно-импульсного регулирования). Если напряжение надо уменьшить (в том числе, для ограничения выходного тока), время открытого состояния ключей уменьшается.
Импульсный источник питания
Драйвер светодиода использует импульсный стабилизатор для преобразования нерегулируемого постоянного тока в импульсную форму волны.
LED импульсный источник питания — это драйвер светодиода, в котором в качестве преобразователя постоянного тока используется импульсный стабилизатор. Импульсный стабилизатор работает путем переключения проходного элемента между его областями отсечки и насыщения на высокой частоте. Проходным элементом или переключающим устройством может быть один или несколько биполярных переходных транзисторов, металлооксидные полупроводниковые полевые транзисторы или другие типы транзисторов.
Регулятор также включает в себя индуктивность в качестве элемента накопления энергии. Когда силовой транзистор включен и передает энергию в нагрузку светодиода, тогда силовой транзистор выключен.
Рабочий цикл или частота переключения регулируется схемой управления выдает управляющие сигналы с частотно-импульсной модуляцией или с широтно-импульсной модуляцией. Импульсный стабилизатор имеет контур отрицательной обратной связи, который отслеживает изменения выходной нагрузки и изменения входного напряжения.
Импульсные регуляторы могут быть сконструированы с использованием различных технологий преобразователей, таких как понижающий, повышающий, понижающий-повышающий, и обратный ход для понижения или повышения напряжения питания.
Зачем использовать импульсные блоки питания?
Преимущество заключается в том, что они тратят гораздо меньше энергии и работают намного холоднее, чем линейные драйверы светодиодов, которые просто выбрасывают излишек электроэнергии в виде тепла. В коммутируемом режиме работы полупроводниковый переключатель имеет очень низкое сопротивление в состоянии «ВКЛ», и поэтому падение напряжения на его пути питания минимально.
Высокая эффективность преобразования мощности делает драйверы светодиодов особенно привлекательными для систем освещения высокой мощности, которые имеют жесткие ограничения на эффективность системы и тепловые нагрузки. Импульсные источники питания способны выдавать точное выходное напряжение при различных условиях входного напряжения.
Это очень привлекательная функция в эпоху цифрового освещения, поскольку различные приложения для управления освещением, такие как настраиваемое белое освещение и смешение цветов, требуют точной регулировки выходной мощности. Используя такие топологии, как понижающее усиление и обратный ход.
Недостатки
Импульсный источник питания — это довольно сложная схема, в которой обычно используются катушки индуктивности (или трансформаторы), переключающие транзисторы, конденсаторы и связанная управляющая электроника. Для поддержания стабильного выхода часто требуется сложная схема компенсации.
Схема также может генерировать более сильные пульсации тока, которые необходимо сглаживать с помощью конденсаторов. Резко увеличиваются не только общая стоимость и объем драйвера светодиода, но и сложность схемы может привести к снижению надежности.
Электролитические конденсаторы, которые могут высохнуть при нагревании, являются основной причиной выхода из строя драйверов светодиодов. Поскольку импульсные источники питания работают в высокочастотном переключателе, неизбежно возникает относительно высокий уровень электромагнитных помех.
Диапазон значений напряжения и тока
У современных лабораторных блоков питания бывает два типа диапазонов выходных напряжений и токов: фиксированный и с автоматическим ограничением выходной мощности.
Фиксированный диапазон встречается у большинства недорогих лабораторных блоков питания. Такие блоки питания могут выдать любую комбинацию напряжения и тока в пределах своих максимальных значений. Например, одноканальный лабораторный блок питания на 40 В и 15 А может поддерживать на нагрузке напряжение 40 Вольт даже при токе потребления 15 Ампер. При этом, потребляемая нагрузкой мощность составит: 40 В * 15 А = 600 Вт. Всё просто и понятно, но с таким прибором Вы не сможете установить напряжение больше 40 В и ток больше 15 А.
Автоматическое ограничение выходной мощности существенно расширяет диапазон лабораторного блока питания по напряжению и току. Например, модель ITECH IT6952A с такой же максимальной мощностью 600 Вт, может формировать напряжение до 60 В и ток до 25 А в любых комбинациях, при которых выходная мощность ограничена значением 600 Вт. Это значит, что Вы сможете выдать в нагрузку не только 40 В при токе 15 А, а также 60 В при токе 10 А, 24 В при токе 25 А и много других комбинаций. Если сравнивать с лабораторным блоком питания на 600 Вт с фиксированным диапазоном, то очевидно, что лабораторный блок питания с автоматическим ограничением выходной мощности значительно универсальнее и может заменить несколько более простых приборов. На этом рисунке показан диапазон возможных напряжений и токов, которые обеспечивает модель ITECH IT6952A.
Рабочий диапазон напряжений и токов модели ITECH IT6952A, способной заменить несколько лабораторных блоков питания с фиксированным диапазоном.
Поскольку размеры, масса и цена лабораторного блока питания в основном зависят не от напряжения и тока, а от максимальной мощности, то есть смысл всегда выбирать модель с автоматическим ограничением выходной мощности. Это обеспечит универсальность решения за те же деньги.
Видео ролик подключения вольтамперметра DSN-VC288
на 100В и 10А (подробное описание дам в отдельной статье):
Инструменты, которые пригодятся при изготовлении нашего прибора:
1. Паяльник. 2. Отвертки. 3. Сверлильный станок или дрель. 4. Сверла. 5. Напильник или надфиль. 5. Наждачная шкурка. 6. Канцелярский нож. 7. Гаечные ключи. 8. Измерительный инструмент, как минимум линейка. 9. Начертательный инструмент, карандаш. 10. Кернер. 11. Пассатижи или плоскогубцы. 12. Отрезная машинка (болгарка) с отрезным кругом и шлифовальным.
Нужные Расходные материалы:
1. Припой. 2. Паяльная кислота. 3. Болты и гайки. 4. Монтажные провода. 5. Повышающий преобразователь напряжения. 6. Вольтамперметр 100В, 10А. 7. Вилочки, разъемчики и прочая мелочь. 8. Выключатель. 9. Переменный резистор. 10. Термоусадочные трубки.
Порядок изготовления регулируемого блока питания:
1. Найти старый, рабочий компьютерный блок питания. 2. Вскрыть, основательно, но аккуратно почистить от накопившейся пыли и грязи. 3. Выпаять из связки лишние провода, оставить черный минус питания, желтый 12В плюс, оранжевый 3.3В плюс, красный 5В плюс, и зеленый для включения блока питания. 4. На лицевой панели блока питания высверлить и развернуть напильником отверстия для монтажа приборов контроля, ручек управления и разъемов снятия напряжения с нашего прибора. 5. Выпаять из повышающего преобразователя напряжения подстроечный резистор, на его место впаять переменный резистор 10 ком. 6. Провести пайку проводов блока питания, подробно показано в видео ролике, не пугайтесь, все очень просто, главная проблема не обжечь пальцы паяльником :-). 7. На лицевой панели разместить и закрепить вольтамперметр, ручку управления, выключатель и разъемы снятия напряжения. 8. Подключить подготовленные провода к вольтамперметру, ручке управления, выключателю и разъемам снятия напряжения. 9. Подключенный через монтажные провода повышающий преобразователь напряжения разместить и зафиксировать в нашем блоке питания. Штатное место показано в видеоролике. 10. Собрать корпус получившегося блока питания. 11. Подключить блок питания к сети 220В. 12. Щелкнуть тумблером включения прибора. 13. На вольтамперметре должно высветится напряжение. 14. Провести настройку и тестирование регулируемого блока питания под нагрузкой.
Технический анализ:
Плюсы: 1. бюджетные затраты на комплектующие конструкции. 2. достаточная компактность. 3. Простота изготовления. 4. Простота эксплуатации.Минусы: 1. Недостаточная точность прибора, от 10 мА. 2. Напряжение регулируется от 12В. 3.3 и 5В фиксированное напряжение. Но над этим работаем.
Лучшие блоки питания начального уровня
Следующей ступенькой известного соотношения «цена-качество» являются адаптеры начального уровня. Они уже немного покачественней собраны, в ассортименте можно найти продукцию китайских, но более известных фирм бюджетного сектора, которые выдают недорогой, но добротный продукт. Радиаторы охлаждения не из «фольги» и дроссели хоть и шумят, но берегут контуры от колебательных искажений. Такими аппаратами часто оснащаются корпуса умеренной цены для средних и слабы игровых машин.
5. LinkWorld LW2-500W
В стандартный корпус этого блока китайцы по наитию поместили целых три вентилятора по 80 мм. С одной стороны, потока охлаждающего воздуха предостаточно, с другой, завихрения и три электромоторчика создают немалый шум. Впрочем, пользователи готовы с ним мириться — ведь даже в режиме бытового гейминга кулер процессора под нагрузкой всё равно будет шуметь больше.
LinkWorld LW2-500W
Характеристики:
- форм-фактор: ATX;
- мощность 500 Вт;
- кулер охлаждения 80 мм (3 шт.).
Плюсы
- сильно охлаждение;
- низкая цена;
- долговечный;
- простая конструкция;
- умудряется «тянуть» слабое игровое «железо».
Минусы
- сильно шумит за счёт трёх кулеров;
- нет 8-пинового питания процессора.
Блок питания LinkWorld LW2-500W
4. Ginzzu CB500 500W
В этом блоке питания радует качественное исполнение, несмотря на его приемлемую цену. Причём хорошее впечатление от тёмного корпуса с нормальной толщиной металла не теряется после разборки — перемычек минимум, компоновка довольно плотная, радиаторы с развитым оребрением, качественная пайка. Большим достоинством является то, что мощность почти не просаживается под нагрузкой.
Ginzzu CB500 500W
Характеристики:
- форм-фактор: ATX;
- мощность 500 Вт;
- кулер охлаждения 120 мм.
Плюсы
- качественная сборка;
- кулер средней шумности;
- аккуратная пайка платы;
- стабильная мощность.
Минусы
- мало разъёмов;
- слабый выключатель.
Блок питания Ginzzu CB500 500W
3. CROWN MICRO CM-PS500 Standart 500W
Оформлено изделия с претензией на дизайн: с ярко-жёлтым кулером в корпусе, и синтетическими чехлами несъёмной проводки в том же цвете. Выпускается уже не один год, за это время не претерпел никаких изменений, потому что максимально прост. Тянет средние игровые компьютеры, хотя иногда попадается заводской брак. Редкий среди бюджетных изделий 140-мм вентилятор хорошо обдувает радиаторы.
CROWN MICRO CM-PS500 Standart 500W
Характеристики:
- форм-фактор: ATX;
- мощность 500 Вт;
- кулер охлаждения 140 мм.
Плюсы
- большой вентилятор;
- простая и надёжная начинка;
- наличие необходимых уровней защиты.
Минусы
питание на процессор только 4 пина.
Блок питания CROWN MICRO CM-PS500 Standart 500W
2. FSP Group ATX-450PNR 450W
Пример качественной продукции от известной фирмы FSP. Блок предельно простой: стандартный серый корпус, пучки проводов средней длины, скромный набор разъёмов. Достоинство — в продуманной конфигурации печатной платы и отменой надёжности, которая позволяет эксплуатировать БП годами в штатных режимах без перерыва. Шумно, зато уверенно.
FSP Group ATX-450PNR 450W
Характеристики:
- форм-фактор: ATX;
- мощность 450 Вт;
- кулер охлаждения 120 мм.
Плюсы
- надёжный;
- отвечает заявленным характеристикам;
- долгий срок службы;
- качественная пайка и радиодетали.
Минусы
шум при работе.
Блок питания FSP Group ATX-450PNR 450W
1. AeroCool VX Plus 500W
Бюджетный БП, сделанный в формате более дорогого. Стильный дизайн с оригинальной решёткой, радикальный чёрный матовый корпус. Разъёмов много, на разные конфигурации системных блоков, длины проводов хватает для большого корпуса. Правда, пользователи неоднозначно оценивают данное устройство из-за высокого процента заводского брака. Но если вам попался исправный экземпляр, то проблем с ним не будет.
AeroCool VX Plus 500W
Характеристики:
- форм-фактор: ATX;
- мощность 500 Вт;
- кулер охлаждения 120 мм.
Плюсы
- дизайн;
- длина проводки;
- тихий в работе;
- большое разнообразие разъёмов.
Минусы
возможен заводской брак.
Блок питания AeroCool VX Plus 500W
Индикатор для блока питания
Провёл у себя ревизию, нашёл пару простеньких стрелочных головок М68501 для этого БП. Просидел пол дня над созданием экрана для него, но таки нарисовал его и точно настроил под требуемые выходные напряжения.
Сопротивление используемой головки индикатора и применённый резистор указаны в прилагаемом файле на индикаторе. Выкладываю переднюю панель блока, если кому понадобится для переделки корпус от блока питания АТХ, проще будет переставить надписи и что-то добавить, чем создавать с нуля. Если потребуются другие напряжения, шкалу можно просто подкалибровать, это уже проще будет. Вот готовый вид регулируемого источника питания:
Плёнка — самоклейка типа «бамбук». Индикатор имеет подсветку зелёного цвета. Красный светодиод Attention указывает на включившуюся защиту от перегрузки.
ЛАБОРАТОРНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ
Лабораторный блок питания ни что иное как высококачественный универсальный источник питания с нормированными и термостабильными характеристиками. Эти устройства имеются на любом предприятии, которое занимается разработкой, изготовлением или ремонтом и/или ремонтом радиоэлектронной аппаратуры.
Используют их во время проверки и/или калибровки различных приборов. Кроме того они необходимы в тех случаях, когда нужно с высокой точностью подать питающее напряжение и ток на радиотехническое устройство.
Как правило, лабораторные блоки питания оснащаются всевозможными устройствами защиты (перегрузка, защита от короткого замыкания и пр.) и органами регулировки выходных параметров (напряжение и ток).
Лабораторные блоки оснащают также специальными входами для подачи модулирующих сигналов, что позволяет пользователю формировать выходное напряжение и ток произвольной формы.
Серийно выпускаемые лабораторные источники питания могут быть как линейными, так и импульсными.
Линейные.
Линейные лабораторные БП строятся на базе больших низкочастотных трансформаторов, которые понижают сетевое напряжение ~220 В частотой 50 Гц до определенного значения. Частота переменного тока при этом остается без изменений. Затем синусоидальное напряжение выпрямляется, сглаживается емкостными фильтрами и доводится до заданного значения линейным полупроводниковым стабилизатором.
Приборы, работающие по такому принципу обеспечивают требуемое значение выходного напряжения с высокой точностью. Оно отличается стабильностью и отсутствием пульсаций. Однако они имеют ряд недостатков:
- большие габаритные размеры и вес, который может быть больше 20 кг. Из-за этого мощность на нагрузке у таких БП редко превышает 200 Вт.;
- низкий КПД (не более 60%), что обусловлено принципом работы линейного стабилизатора, где все избыточное напряжение преобразуется в тепло;
- наличие высокочастотных помех, проникающих из сети ~220 в, 50 Гц., для устранения которых необходим сетевой фильтр;
- относительно небольшое время наработки на отказ, вызванное старением электролитических конденсаторов.
Импульсные.
В основу работы импульсных лабораторных блоков питания положен принцип заряда сглаживающих конденсаторов импульсным током. Он образуется в момент подключения/отключения индуктивного элемента. Переключение происходит под действием специально оптимизированных транзисторов, а выходное напряжение регулируется путем изменения глубины широтно импульсной модуляции (ШИМ).
Основные преимущества импульсных лабораторных источников обеспечиваются за счет:
- плавного изменения глубины ШИМ, что в свою очередь, позволяет закачивать в сглаживающие конденсаторы такое количество энергии, которое соизмеримо с энергопотреблением нагрузки БП. При этом КПД блока питания может достигать 90 и более процентов;
- высокочастотной составляющей, которая дает возможность использования сглаживающих конденсаторов значительно небольшой емкости.
За счет этого габаритные размеры корпуса невелики. Кроме того, за счет более высокого КПД значительно уменьшается выделение тепла и улучшается температурный режим работы источника питания.
Существенным недостатком импульсных лабораторных блоков, несколько ограничивающих их применение являются:
- высокочастотные пульсации на выходе, которые достаточно тяжело отфильтровать;
- радиочастотные наводки и их гармоники, вызванные периодическими токовыми импульсами.
При работе с радиочастотными схемами импульсные блоки питания необходимо располагать на максимальном расстоянии от них или использовать трансформаторные схемотехнические решения.
Основным техническим параметром лабораторных источников электро энергии является мощность. Здесь существует такое подразделение:
- стандартные, мощностью до 700 Вт. Их максимальный вес не превышает 15 кг.;
- большой мощности.
Стандартные исполнения могут быть как трансформаторными, так и импульсными. Предназначены они для работы с напряжениями в диапазоне от 15 до 150 В. При этом максимальный ток ограничивается величиной порядка 25 А. Как правило, они имеют от одного до трех каналов, из которых два являются регулируемыми.
Переделка БП ATX в регулируемый или лабораторный блок питания
А теперь самое время сделать своими руками импульсный лабораторный блок питания из компьютерного блока питания. Доработаем блок питания, ШИМ-контроллер которого собран на специализированной микросхеме TL494 (также известной как μA494, μPC494, M5T494P, KIA494, UTC51494, AZ494AP, KA7500, IR3M02, AZ7500BP, KR1114EU4, MV3759 и тому подобное).
Мнение эксперта Алексей Бартош Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники. Задайте вопрос Сразу оговоримся — хотя типовые схемы включения этих микросхем одинаковы, все же есть некоторые отличия в зависимости от модели блока питания. Поэтому универсального решения по переделке всех блоков питания не существует.
Например, доработаем блок питания, схема которого представлена ниже. Поняв идею происходящих изменений, не составит труда выбрать алгоритм для изменения любого другого блока.
Разбираем блок питания, вытаскиваем плату. Сразу отпаиваем все ненужные провода силовых цепей, оставляя один желтый, один черный и один зеленый.
Также паяем сглаживающие электролитические конденсаторы на всех линиях электропередачи. На схеме они обозначены как C30, C27, C29, C28, C35. Значительно увеличим (до 25 В на шине +12 В) выходное напряжение, на которое эти конденсаторы не рассчитаны. На место того, что был на шине +12 В, устанавливаем конденсатор такой же или большей емкости на напряжение не менее 35 В. Остальные места оставляем пустыми. Припаиваем зеленый провод в том месте, где должен был быть черный провод, для подачи питания. Теперь вы можете приступить к модификации контроллера.
Давайте посмотрим на назначение контактов микросхемы TL494. Нас интересуют два узла: усилитель ошибки 1 и усилитель ошибки 2. На первом собран регулятор напряжения, на втором — регулятор тока. То есть нас интересует обвязка шпилек 1, 2, 3, 4, 13, 14, 15, 16.
Мы меняем трубопровод так, чтобы усилитель ошибки 1 отвечал за регулирование выходного напряжения, а усилитель 2 — за регулирование тока. Сначала нарежем крестиками следы, указанные на схеме ниже.
Теперь находим резисторы R17 и R18. Первый имеет сопротивление 2,15 кОм, второй — 27 кОм. Меняем их на номиналы 1,2 кОм и 47 кОм соответственно. Добавьте в схему два переменных резистора, постоянный 10 кОм (обозначен зеленым), клеммы для подключения внешнего потребителя, амперметр и вольтметр. В итоге получаем следующую схему.
Как видно из схемы, резистор 22 кОм позволяет плавно регулировать напряжение в пределах 3-24 В, резистор 330 Ом — ток от 0 до 8 А. Для подключения нагрузки используются Cl1 и CL2. Вольтметр имеет предел измерения 25-30 В, амперметр — 10 А. Приборы могут быть как циферблатами, так и цифровыми шкалами, особенно маленькими — ведь они должны помещаться в корпусе блока питания. Можно начинать тестирование и калибровку.
Все отлично? Включаем питание напрямую в сеть, резисторные моторы выводим в нижнее положение по схеме. Подключаем нагрузку к клеммам КЛ1, Кл2 — 2 лампы дальнего света, соединенные последовательно. Вращаем резистор регулирования напряжения и с помощью встроенного вольтметра убеждаемся, что напряжение плавно меняется от 3 до 24 вольт. На всякий случай подключаем к клеммам контрольный вольтметр, например тестер. Градуируем ручку регулятора напряжения, руководствуясь показаниями приборов.
Возвращаем мотор в нижнее положение по схеме, отключаем питание и параллельно подключаем лампы. Включите питание, установите регулятор тока в среднее положение, а регулятор напряжения на отметку 12 В. Поверните ручку регулятора тока. При этом показания амперметра должны постепенно изменяться от 0 до 8 А, а яркость ламп должна постепенно меняться. Градуируем регулятор тока, руководствуясь показаниями амперметра.
Отключите устройство и соберите его. Наш лабораторный блок питания готов. С его помощью мы можем получить любое напряжение от 3 до 24 вольт и установить ограничение тока через нагрузку в диапазоне 0-10 А.
