Setting96.ru

Строительный журнал
43 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Простой блок питания

Простой блок питания

Простой блок питания собирая новые устройства, радиолюбителю понадобится для них источник питания и чаще всего на разное напряжение. Такой прибор можно купить, а можно и собрать собственными силами. Представленный здесь блок питания может устанавливать напряжение от 1,2 до 30 В, а его максимальный ток — достигать 1,5 А.

Простой блок питания

Простой блок питания мы будем использовать трансформатор — устройство для повышения или понижения переменного напряжения. Простейший трансформатор состоит из двух обмоток, одна из которых называется первичной, а другая — вторичной. Обмотки трансформатора расположены на общем сердечнике из электротехнической стали; обычно он изготовляется наборным из листов для уменьшения потерь на вихревые токи. Принцип действия трансформатора основан на явлении электромагнитной индукции. Когда на первичную обмотку подается переменное напряжение, возникающий в результате этого переменный магнитный поток возбуждает во вторичной обмотке (катушке) переменное напряжение той же частоты.

Однако напряжение на обмотках будет различным в зависимости от числа витков в каждой из них. Простой блок питания использован понижающий трансформатор на 30В, т.е. напряжение электросети, которое поступает на первичную обмотку трансформатора T1 через вилку VLK1, выключатель S1 и предохранитель F1 (см. Рис.1), понижается до 30В, которые мы получаем на вторичной обмотке. Переменное напряжение с вторичной обмотки поступает на диодный мост, который преобразует его в постоянное. Таким образом, мы получили выпрямленное напряжение, но обладающее массой пульсаций. Чтобы избавится от них, был введен конденсатор С1 большой емкости.

Здесь сделаю отступление и расскажу подробнее о пульсациях. Диодный мост выпрямляет переменный ток: «пропускает» его положительные полуволны и «задерживает» отрицательные. В результате переменный ток становится пульсирующим — током одного направления, но изменяющимся по силе. Для того чтобы сгладить пульсации тока и сделать его практически постоянным, на выходе выпрямителя подключают электрический фильтр. При прохождении тока через фильтр конденсаторы заряжаются и накапливают большой заряд. Как только ток через выпрямитель прекращается, конденсаторы отдают накопленный заряд, поддерживая ток в цепи.

Для уменьшения резких колебаний выпрямленного тока в фильтр иногда включают дроссель, который всегда препятствует нарастанию тока и, наоборот, поддерживает убывающий ток. Пульсации постоянного напряжение очень хорошо можно было услышать в советской звуковоспроизводящей аппаратуре. Припоминаете пульсирующий фон в колонках. Но вернемся к схеме простой блок питания. В принципе это типичная схема включения микросхемного стабилизатора LM317T, которое нам предлагает зарубежный производитель.

Отличие лишь в том, что был введен светодиод LED1, который выступает в качестве индикатора включения устройства. LM317T — это специализированная микросхема, которая выполняет функцию стабилизатора напряжения. Если вы обратитесь к инструкции к данной микросхеме, то увидите, что эта небольшая деталь с тремя выводами содержит в себе целое, совсем не маленькое устройство. Простой блок питания можно использовать практически любые, схожие по параметрам детали. Резисторы мощностью 0,25 Вт, конденсаторы на напряжение не ниже 35 В.

Микросхему стабилизатора LM317T необходимо закрепить на радиаторе – кусочке алюминиевой пластины, т.к. при максимальном токе в 1,5 А, она сильно нагревается. На монтажной схеме (Рис. 1б) предохранитель F1 находится в специальном держателе. Предохранитель (обычно выполнен в виде трубочки — керамической или стеклянной) — это защитное устройство, отключающее электрическую цепь от источника питания, если ток в ней превысит допустимое значение. Основа предохранителя — вставка из легкоплавкого металла (включается последовательно с защищаемой цепью), которая плавится при определенном токе. Как видите, на схеме появилось новое обозначение. Это так называемый общий провод (в народе — «земля», в английской версии — GROUND). Все выводы, отмеченные данным обозначением, необходимо соединить вместе. Таким простым решением принципиальная схема избавлена от лишних линий. Перед включением блока питания в сеть, проверьте ещё раз правильность соединений, отсутствие коротких замыканий.

Проверьте полярность подключения электролитических конденсаторов, несоблюдение этого требования, особенно, для С1, может закончиться (после включения устройства в электросеть) взрывом. Подключите мультиметр к выходным гнёздам блока питания, предварительно установив измерение постоянного напряжения. Включив блок питания, должен засветиться светодиод LED1. Покрутите переменный резистор R3. На индикаторе мультиметра должны изменяться показания.

Если ничего не происходит или вы почувствовали дым, немедленно выключите устройство и внимательно проверьте все соединения. Как упоминалось ранее, в блоке питания мы использовали микросхемный стабилизатор, который необходимо установить на радиатор. Для лучшей теплоотдачи нужно использовать теплопроводящую пасту. Она должна быть нанесена между корпусом микросхемы и пластиной алюминия. Паста представляет собой белую вязкую массу. Продается обычно в шприцах.

Лабораторный блок питания с ампер-вольтметром на базе компьютерного БП (0-30В, 11А max)

Выходной выпрямитель переделан по мостовой схеме. Использованы три диодных сборки MBR20100CT. Дроссель перемотан — диаметр кольца 27 мм, 50 витков в 2 провода ПЭЛ 1 мм. В качестве нелинейной нагрузки применена лампа накаливания 26V 0,12A. С ней напряжение и ток хорошо регулируются от нуля.
Для обеспечения устойчивой работы микросхемы изменены цепи коррекции. Для грубой и точной регулировок напряжения и тока применено особое подключение потенциометров. Такое подключение позволяет плавно изменять напряжение и ток в любом месте при любом положении потенциометра грубой регулировки.

Особого внимания требует шунт, провода для регулировки и измерения должны подключатся непосредственно к его выводам, так как напряжение, снимаемое с него невелико. На схеме эти подключения показаны фиолетовыми стрелками. Измеряемое напряжение для цепи регулирования снимается с делителя с коррекцией для устранения самовозбуждения в цепях управления.
Верхний предел установки напряжения подбираются резисторами R38, R39 и R40. Верхний предел установки тока подбирается резистором R13.


3. Для измерения тока и напряжения применен вольтметр-амперметр


4. Программа для микроконтроллера написана на СИ (mikroC PRO for PIC)и снабжена комментариями.

↑ Конструкция и детали

Конструктивно все элементы размещены в корпусе блока AT. Плата зарядного устройства закреплена на радиаторе с силовыми транзисторами. Сетевые разъемы убраны и на их месте установлен выключатель и выходные зажимы. Сбоку на крышке блока находятся резисторы установки напряжения и тока и индикатор вольтметра-амперметра. Закреплены они на фальшпанели с внутренней стороны крышки.

Чертежи выполнены в программе Frontplatten-Designer 1.0. Междукаскадный трансформатор блока AT не переделывается. Выходной трансформатор блока AT тоже не переделывается, просто средний отвод, выходящий из катушки, отпаивается от платы и изолируется. Выпрямительные диоды заменены на новые, указанные в схеме.
Шунт взят от неисправного тестера и закреплен на изоляционных стойках на радиаторе с диодами. Плата для вольтметра-амперметра использована от «Суперпростого амперметра и вольтметра на супердоступных деталях (автовыбор диапазона)» от Eddy71 с последующей доработкой (перерезаны дорожки, согласно схемы).

↑ Замеченные особенности недостатки

В качестве базового блока использован блок AT 200 W. К сожалению, он имеет довольно маленький радиатор для силовых транзисторов. При этом вентилятор подключен к напряжению 8 Вольт (для уменьшения создаваемого шума), поэтому токи больше 6 – 7 Ампер , снимать можно только кратковременно, во избежание перегрева транзисторов.

Как понизить напряжение?

За счет наличия большого количества международных стандартов и технических решений питание электронных устройств может осуществляться от различных номиналов. Но, далеко не все они присутствуют в свободном доступе, поэтому для получения нужной разности потенциалов придется использовать преобразователь. Такие устройства можно найти как в свободной продаже, так и собрать самостоятельно из радиодеталей.

В связи с наличием двух родов электрического тока: постоянного и переменного, вопрос, как понизить напряжение, следует рассматривать в ключе каждого из них отдельно.

Понижение напряжения постоянного тока

В практике питания бытовых приборов существует масса примеров работы электрических устройств от постоянного тока. Но номинал рабочего напряжения может существенно отличаться, к примеру, если из 36 В вам нужно получить 12 В, или в ситуациях, когда от USB разъема персонального компьютера нужно запитать прибор от 3 В вместо имеющихся 5 вольт.

Для снижения такого уровня от блока питания или другого источника почти вполовину можно использовать как простые методы – включение в цепь дополнительного сопротивления, так и более эффективные – заменить стабилизатор напряжения в ветке обратной связи.

Читать еще:  Как регулировать напряжение симистором

Замена резистора или стабилитрона

Рис. 1. Замена резистора или стабилитрона

На рисунке выше приведен пример схемы блока питания, в котором вы можете понизить вольтаж путем изменения параметров резистора и стабилитрона. Этот узел на рисунке обведен красным кругом, но в других моделях место установки, как и способ подсоединения, может отличаться. На некоторых схемах, чтобы понизить напряжение вы сможете воспользоваться лишь одним стабилитроном.

Если у вас нет возможности подключаться к блоку питания – можно обойтись и менее изящными методами. К примеру, вы можете понизить напряжение за счет включения в цепь резистора или подобрать диоды, второй вариант является более практичным для цепей постоянного тока. Этот принцип основан на падении напряжения за счет внутреннего сопротивления элементов. В зависимости от соотношения проводимости рабочей нагрузки и полупроводникового элемента может понадобиться около 3 – 4 диодов.

Понижение постоянного напряжения диодами

Рис. 2. Понижение постоянного напряжения диодами

На рисунке выше показана принципиальная схема понижения напряжения при помощи диодов. Для этого они включаются в цепь последовательно по отношению к нагрузке. При этом выходное напряжение окажется ниже входного ровно на такую величину, которая будет падать на каждом диоде в цепи. Это довольно простой и доступный способ, позволяющий понизить напряжение, но его основной недостаток – расход мощности для каждого диода, что приведет к дополнительным затратам электроэнергии.

Понижение напряжения переменного тока

Переменное напряжение в 220 Вольт повсеместно используется для бытовых нужд, за счет физических особенностей его куда проще понизить до какой-либо величины или осуществлять любые другие манипуляции. В большинстве случаев, электрические приборы и так рассчитаны на питание от электрической сети, но если они были приобретены за рубежом, то и уровень напряжения для них может существенно отличаться.

К примеру, привезенные из США устройства питаются от 110В переменного тока, и некоторые умельцы берутся перематывать понижающий трансформатор для получения нужного уровня. Но, следует отметить, что импульсный преобразователь, которым часто комплектуется различный электроинструмент и приборы не стоит перематывать, так как это приведет к его некорректной работе в дальнейшем. Куда целесообразнее установить автотрансформатор или другой на нужный вам номинал, чтобы понизить напряжение.

С помощью трансформатора

Изменение величины напряжения при помощи электрических машин используется в блоках питания и подзарядных устройствах. Но чтобы понизить вольтаж источника в такой способ, можно использовать различные типы преобразовательных трансформаторов:

  • С выводом от средней точки – могут выдавать разность потенциалов как 220В, так и в два раза меньшее – 127В или 110В. От него вы сможете взять установленный номинал на те же 110В со средней точки. Это заводские изделия, которые массово устанавливались в старых советских телевизорах и других приборах. Но у этой схемы преобразователя имеется существенный недостаток – если нарушить целостность обмотки ниже среднего вывода, то на выходе трансформатора получится номинал значительно большей величины.
  • Автотрансформатором – это универсальная электрическая машина, которая способна не только понизить вольтаж, но и повысить его до нужного вам уровня. Для этого достаточно перевести ручку в нужное положение и проследить полученные показания на вольтметре.
  • Понижающим трансформатором с преобразованием 220В на нужный вам номинал или с любого другого напряжения переменной частоты. Реализовать этот метод можно как уже готовыми моделями трансформаторов, так и самодельными. За счет наличия большого количества инструментов и приспособлений, сегодня каждый может собрать трансформатор с заданными параметрами в домашних условиях. Более детально об этом вы можете узнать из соответствующей статьи: https://www.asutpp.ru/transformator-svoimi-rukami.html

Выбирая конкретную модель электрической машины, чтобы понизить напряжение, обратите внимание на характеристики конкретной модели по отношению к тем устройствам, которые вы хотите запитать.

Наиболее актуальными параметрами у трансформаторов являются:

  • Мощность – трансформатор должен не только соответствовать, подключаемой к нему нагрузке, но и превосходить ее, хотя бы на 10 – 20%. В противном случае максимальный ток приведет к перегреву обмоток трансформатора и дальнейшему выходу со строя.
  • Номинал напряжения – выбирается и для первичной, и для вторичной цепи. Оба параметра одинаково важны, так как, выбрав модель с входным напряжением на 200 или 190В, на выходе вы при питании от 220В получится пропорционально большая величина.
  • Защита от поражения электротоком – все обмотки и выводы от них должны обязательно иметь достаточную изоляцию и защиту от прикосновения.
  • Класс пыле- влагозащищенности – определяет устойчивость оборудования к воздействию окружающих факторов. В современных приборах обозначается индексом IP.

Помимо этого любой преобразователь напряжения, даже импульсный трансформатор, следовало бы защитить от токов короткого замыкания и перегрузки в обмотках. Это существенно сократит затраты на ремонт при возникновении аварийных ситуаций.

С помощью резистора

Для понижения напряжения в цепь нагрузки последовательно включается делитель напряжения в виде активного сопротивления.

Основной сложностью в регулировке напряжения на подключаемом приборе является зависимость от нескольких параметров:

  • величины напряжения;
  • сопротивления нагрузки;
  • мощности источника.

Если вы будете понижать от бытовой сети, то ее можно считать источником бесконечной мощности и принять эту составляющую за константу. Тогда расчет резистора будет выполняться таким методом:

  • R – сопротивление резистора;
  • RН – сопротивление прибора нагрузки;
  • I – ток, который должен обеспечиваться в номинальном режиме прибора;
  • UC – напряжение в сети.

После вычисления номинала резистора можете подобрать соответствующую модель из имеющегося ряда. Стоит отметить, что куда удобнее менять потенциал при помощи переменного резистора, включенного в цепь. Подключив его последовательно с нагрузкой, вы можете подбирать положение таким образом, чтобы понизить напряжение до необходимой величины. Однако эффективным способ назвать нельзя, так как помимо работы в приборе, электрическая энергия будет просто рассеиваться на резисторе, поэтому этот вариант является временным или одноразовым решением.

Варианты изготовления блоков питания для шуруповерта 18 В

Самодельное зарядное устройство

Мобильный шуруповерт на аккумуляторной батарее получил широкое распространение в строительстве. Одним из существенных недостатков модели является износ аккумулятора, при износе которого приходится покупать новый шуруповерт или искать аккумулятор. Нестандартное решение предлагают радиолюбители — сделать своими руками блок питания для шуруповерта 18 В.

Простое восстановление инструмента

Основным преимуществом аккумуляторного шуруповерта является его мобильность. Применяется в таких инструментах литий-ионный аккумулятор, который защищен от перегрузки и полной разрядки. Кроме того, существует защита и от перезарядки в виде отдельной схемы, встроенной в сам элемент. Основным источником питания (первичным) является 220 В, выполняется и подзарядка аккумуляторной батареи.

В зависимости от модели шуруповерта на аккумулятор поступает напряжение зарядки от 14 В до 21 В. На выходе батареи получается напряжение питания от 12 до 18 В. Этот тип АКБ служит долго, но если инструментом не пользоваться продолжительное время, не поможет и встроенная защита от разрядки элементов батареи: разрядка происходит постоянно.

Для увеличения срока службы необходимо постоянно разряжать и заряжать батарею. Если по какой-то причине не удалось «уследить» за инструментом, часто выходит из строя какой-либо конкретный элемент аккумулятора. Существуют основные способы решения этой проблемы:

  1. Заменить батарею на новую.
  2. Приобрести новый инструмент.
  3. Переделать шуруповерт с питанием от сети.

Самодельное зарядное устройство на 18 вольт

При замене аккумулятора необходимо учесть, что новый достаточно сложно найти. Инструменты делают так, чтобы тяжело было найти для них запчасти. Фирме невыгодно производить свое изделие с высокой ремонтоспособностью, так как ей нужны доходы от покупки продукции. Найти новый аккумулятор возможно только у дилеров. Кроме того, возможен еще вариант: разобрать аккумуляторную батарею и поменять неисправный элемент питания.

При покупке нового инструмента пользователь стремится купить модель более качественного образца, забывая о правилах эксплуатации аккумуляторов литий-ионного типа. Основные правила, которые помогут надолго сохранить срок службы инструмента:

  1. При покупке в зимний период «запускать» инструмент сразу категорически запрещается. Нужно подождать около часа, пока он не «прогреется» до уровня комнатной температуры.
  2. Поставить батарею на зарядку.
  3. Цикл зарядки и разрядки АКБ выполнить около 3 раз.

Если ни один из вариантов решения проблемы не подходит, нужно приступить к переделке шуруповерта на сетевой своими руками. Сделать это просто. Существует множество простых и сложных способов. Изменение модели инструмента имеет несколько положительных сторон:

  1. Нет необходимости подзарядки батареи.
  2. Снижается нагрузка на механическую часть.
  3. Множество вариантов блоков питания.
  4. Увеличение качественных характеристик изделия.

Кроме того, мобильность возможно сохранить, переделав зарядное устройство в блоковый вариант для зарядки практически любого аккумулятора.

Другие способы модернизации

Радиолюбители предлагают много вариантов модернизации инструмента. Одни из них очень просты и сводятся к применению готовых блоков питания, а другие требуют знаний в области электротехники и придают устройству универсальность. Классификация способов:

  1. Адаптер питания для ноутбука.
  2. Подключение компьютерного импульсного БП (блок питания).
  3. Применение автомобильный аккумулятор на 12 В.
  4. Сборка самодельного источника питания.
Читать еще:  Как отрегулировать поплавок в бачке унитаза с кнопкой

Схема работы зарядного устройства

Использование зарядника для ноутбука является оптимальным решением проблемы. Кроме того, необходимо знать параметры шуруповерта и зарядника (есть на 12 В и 19 В), а также учесть габариты последнего (для монтажа в аккумуляторный отсек). Нужно припаять выход адаптера питания ноута, к клеммам которого подсоединяется батарея.

При использовании импульсного БП (мощность от 350 Вт и выше) для персоналки (форм-фактор АТ) необходимо найти напряжение питания 12 В на разъемах, питающих винчестер или привод для чтения компакт-дисков. Вывести провода, а остальные аккуратно обрезать и заизолировать. Можно собрать корпус для БП, что позволит получить ток до 16 А. Кроме того, необходимо снять защиту от запуска. Для этого нужно соединить зеленый провод с черным из этого разъема. Эти два способа являются очень простыми и не требуют дополнительного описания.

Автомобильный аккумулятор является оптимальным источником электрической энергии. При модернизации модели ничего не изменилось, кроме подключения другой батареи. Существенным недостатком является его масса. Кроме того, нужно собрать зарядное устройство или приобрести в специализированном магазине.

Сборка своего БП является оптимальным решением для тех, кто поддерживает качество. Предыдущие варианты хороши, но не позволяют добиться гибкости применения. Например, они применимы только для шуруповертов с напряжением 12, а не 18 В. Есть зарядные устройства, рассчитанные на напряжение 19 В. Получение 18 В достигается путем последовательного соединения аккумуляторных батарей, например, 12 и 6 В. Следует учесть, что по характеристикам батареи должны отличаться только в плане напряжения. Именно поэтому часто и возникает необходимость собрать источник питания самостоятельно.

Схемы и их описание

Вариант самостоятельной сборки БП необходимо производить при условии знаний в области радиотехники. Кроме того, перед сборкой нужно хорошо все обдумать, найти корпус для монтажа и соответствующие радиоэлементы.

Простой вариант БП

Простая схема 1 БП (шуруповерта от сети 220 вольт), состоящая из трансформатора питания (вход диодного моста), выпрямителя и конденсаторного фильтра.

Схема зарядного устройства

Схема 1 — Блок питания для шуруповерта 18 В

Трансформатор нужно подобрать с мощностью от 300 Вт и выше, напряжение на II обмотке должно быть в диапазоне от 20 до 24 В и силой тока свыше 15 А. Для диодного моста следует использовать мощные диоды, подобранные под ток вторичной обмотки. Сложнее будет подобрать соответствующее питание для шуруповерта. На выходе выпрямителя необходимо поставить конденсатор емкостью от 2000 мкФ (можно ограничиться емкостью на 470) и напряжением от 25 В и выше. Детали необходимо брать с запасом по току и напряжению. Все радиоэлементы монтируются на гетинаксовую плату, которая крепится в корпусе.

Универсальный адаптер питания

Как сделать блок питания для устройство

Предложенный вариант универсального БП обладает отличными характеристиками и выдерживает ток нагрузки до 10 А. Напряжение на выходе составляет 18 В, хотя можно произвести расчеты и сделать блок питания для шуруповерта 12 В. Этот БП можно применять в качестве зарядного устройства для аккумуляторной батареи (АКБ) и резервного источника питания при обесточивании сети (схема 2).

Адаптер собран на стабилизаторе напряжения, состоящего из транзистора VT3 и VD2-VD5 (стабилитроны). При помощи тумблера SB1 включается питание и замыкает свои контакты реле К1. Питание идет на трансформатор, который преобразует переменный ток до необходимого номинала. Выходной ток с трансформатора поступает на выпрямитель. Далее выпрямленное напряжение поступает на стабилизатор. Присутствует в схеме и усилитель тока, собранный на транзисторах VT1 и VT2. К этому усилителю подключается нагрузка. Режим подзарядки аккумулятора (резервный источник питания) осуществляется через VD6 и ограничитель в виде резистора R4. При помощи SB2 можно отключить подзарядку батареи.

Схема 2 — Универсальный БП для шуруповерта и зарядки АКБ

При отсутствии напряжения питания 220 В реле обесточивается, и напряжение с батареи подается на другие контакты реле (питание напрямую от АКБ). Для защиты от токов КЗ и перегрузок используются предохранители. Такую систему можно использовать без резервного источника питания. Дополнительная наладка не требуется.

Перечень радиодеталей указан на соответствующей схеме 2, однако возможны и замены аналогами, например:

  1. VT1 и VT2 можно заменить на КТ808 или КТ819 по таким же параметрам. Транзисторы требуют охлаждения, и поэтому наличие радиатора обязательно. Транзисторы можно посадить на термопасту для улучшения теплоотдачи. Аналогом VT3 являются КТ815 или КТ817. Допустимы любые буквенные индексы.
  2. Трансформатор следует использовать с выходной мощностью более 150 Вт и с напряжением под нагрузкой на II обмотке 14-16 В. АКБ является стандартной на 12 В.
  3. Реле К1 необходимо использовать переменного тока на напряжение от 220 В и током в 3 А.
  4. Предохранитель FU1 на 3А, FU2 должен быть на 10 А.
  5. Выпрямитель используют уже готовый (КЦ405А, в крайнем случае — КЦ407А) или собранный на диодах Д231 и Д242 (буквенный индекс любой). Диод VD6 можно заменить аналогичным, руководствуясь справочником или интернетом.
  6. Стабилитроны желательно оставить такие же: от них зависят выходные параметры напряжения, хотя возможно и последовательное соединение на необходимый показатель U.
  7. Конденсаторы меняются на любые аналоги согласно справочной документации. Следует учитывать U в цепочке, к которой подсоединен конденсатор.
  8. Резисторы R2 и R3 (МЛТ-0,5), R1 и R4 (тип ПЭВ-10 или ВЗР-10).

После сборки осуществляется монтаж и приведение изделия к соответствующему виду, дизайн выбирается самостоятельно.

Адаптер на 12 В

Адаптер собирается на микросхеме 7912 и представляет собой линейный регулятор. Транзистор увеличивает мощность БП (схема 3). Этой самоделкой можно запитать и шуруповерт на 18 В, для чего необходимо рассчитать трансформатор.

Как работает блок питания для шуруповерта

Схема 3 — Блок питания для шуруповерта 12 В

Вторичный источник питания представляет собой трансформатор, на выходе которого 16 В (для модели с питанием на 12 В постоянного тока) или 22 В (питание шуруповерта 18 В). Выпрямитель собирается из обычных диодов с обратным напряжением свыше 50 В (возможно использовать уже готовые варианты). Сглаживающий фильтр представляет собой конденсатор высокой емкости около 10000 мкФ, но чем больше эта величина, тем лучше.

Микросхему нужно приобрести в специализированном магазине радиодеталей. Кроме того, в схеме использованы светодиоды, позволяющие производить диагностику при неисправностях БП. Радиоэлемент 2N3055 является транзистором p-n-p структуры и его можно заменить любым (аналог нужно подбирать из справочной литературы с напряжением около 50 В и током более 5 А). Возможно применение ЛУТ для изготовления монтажной платы. В интернете подробно описан процесс изготовления печатной платы по лазерно-утюжной технологии (ЛУТ).

Регулируемая модификация

Регулируемый БП очень удобен в использовании и является универсальным. Благодаря регулируемым значениям напряжений можно запитать любую технику, использовать для зарядки аккумулятора. Основным элементом является микросхема типа LM317. Усиление происходит при помощи двух транзисторов типа 2N3055, но можно применять и более мощные, ведь от этого мощность БП возрастает и позволяет получить ток до 20 А. Транзисторы устанавливаются на радиатор, и желательно применить в конструкции еще и вентилятор для охлаждения (кулер с персонального компьютера на 12 В).

Схема 4 — Регулируемый БП

Перечень деталей:

    Трансформатор двухобмоточный на 15 В и током в 10 ампер.
  1. Диоды D1-D4 (диодный мост): MR750 или другой аналог.
  2. Вставки плавкие на 1 А и 10 А. Второй показатель выбирается согласно реальной нагрузке (потребляемый ток).
  3. Резисторы: R1 (2,2 к на 2,5 Вт), R2 (240), R3 и R4 (0,1 на 10 Вт), R7 (6,8 к), R8 (10к), R9 (47 на 0,5 Вт), R10 (8,2 к).
  4. Конденсаторы: C1, C7 и C9 (47n), C11 (22n), C2 (4700 мк на 50 В), C3 и C5 (10 мк на 50 В), C4 и C6 (100n), C8 (330 мк на 50 В), C10 (1мк на 25 В).
  5. Диоды (возможно применение аналогов): D5 (1N4148, 1N4448 или 1N4151), D6 (1N4001), D10 (1N5401), D7, D8 и D9 (1N4001).
  6. Микросхема: LM317.
  7. Транзисторы: 2N3055.
  8. Переменные сопротивления: P1 (5к), P2 (47 или 230 мощностью 1 Вт), P3 (10к).

При сборке нужно изолировать транзисторы применением теплопроводящих прокладок. Кроме того, при любых сборках мощных БП следует использовать толстые провода.

Правила эксплуатации

Если шуруповерт обладает сравнительно небольшой мощностью, нужно произвести монтаж самодельного БП в аккумуляторном отсеке. При отдельной сборке во всех БП нужно обеспечить охлаждение, использовав вентилятор или двигатель с крыльчаткой. Корпус не должен быть герметичным, так как произойдет перегрев (горячему воздуху некуда будет выходить). При готовности БП нужно проверить шуруповерт в комплексе с источником питания. Основные требования к использованию инструмента, позволяющие продлить эксплуатационный период:

  1. Время работы: 30-40 минут, после чего необходимо сделать паузу до полного остывания.
  2. Избегать работ на больших высотах.
  3. Следить за состоянием питающего кабеля, аккумулятора (если он используется), температурой инструмента и самодельного БП.
Читать еще:  Nvidia inspector регулировка кулера

Таким образом, при выходе из строя аккумулятора шуруповерта на 18 В можно избежать лишних затрат. Если важна мобильность, то имеет смысл приобрести новый аккумулятор или сам инструмент. Существует множество вариантов, предложенных радиолюбителями для продления его срока службы . Необходимо выбрать оптимальный из них для конкретного случая применения устройства.

Стабильная работа в любых условиях: источники питания SITOP Power

SITOP Power – обширная линейка стабилизированных источников питания от Siemens, предназначенная для работы в самых разных областях промышленности – в химической, машиностроительной, робототехнической и других. Данные источники питания подойдут практически для любых задач благодаря мощному функционалу, широкому диапазону рабочих температур, работе с нестандартными напряжениями и многим другим преимуществам.

Ни для кого не секрет, что оборудование компании Siemens широко применяется на промышленных предприятиях России и ближнего зарубежья и по количеству установок занимает первое место. И это естественно, ведь промышленное оборудование производства Siemens отличается высочайшим качеством, и это доказано временем. Если «мозгом» любой автоматизированной системы управления технологическим процессом (АСУ ТП) является программируемый логический контроллер (ПЛК), то «сердцем» будет источник питания.

Чтобы правильно подобрать источники питания, необходимо понимать принципы работы блоков питания.

Как устроен стабилизированный блок питания

Стабилизированный источник питания – это источник питания, который содержит аналоговую, импульсную или цифровую схему регулирования, благодаря которой поддерживаются постоянные выходные параметры – ток и напряжение при скачках входного напряжения. Также схема обеспечивает защиту от короткого замыкания и перегрузок.

В нестабилизированном источнике питания такая схема отсутствует. Он состоит из входного и выходного фильтров, входного и выходного выпрямителей, генератора импульсов и трансформатора, защищающего нагрузку только от перенапряжений (рисунок 1). Как видно из этого рисунка, выходное напряжение получается неустойчивым. Его параметры очень сильно зависят от качества питающей электросети. Но при этом КПД выше, чем у стабилизированного источника питания, а нагрев ниже, так как нет контура регулирования, который требует дополнительной энергии.

Серия SITOP Power относится к стабилизированным импульсным блокам питания (рисунок 2).

Рис. 1. Структурная схема простейшего блока питания

Рис. 1. Структурная схема простейшего блока питания

Рис. 2. Структурная схема стабилизированного блока питания

Рис. 2. Структурная схема стабилизированного блока питания

В таких блоках входное переменное или постоянное напряжение (Uвх) выпрямляется и преобразуется в импульсы высокой частоты. Эти импульсы подаются на первичную обмотку трансформатора. Соответственно, на вторичной обмотке появляются импульсы такой же частоты, но другого напряжения. Это напряжение снова выпрямляется и подается на блок стабилизации, и уже потом – на выход блока питания. Автоматическое регулирование заключается в коррекции номинального (Uвых.ном) и реального (Uвых) выходных напряжений.

Диапазон входных напряжений. Чем больше данный диапазон – тем надежней работа блока питания, например, при повышенном или пониженном напряжении. Линейка SITOP Power имеет очень широкий диапазон – 85…264 В постоянного тока и 400…500 В переменного тока. При этом, номинальное напряжение у однофазных блоков питания выбирается с помощью перемычки – 120 или 220 В.

Допустимое перенапряжение – кратковременный всплеск напряжения, при котором выходной ток (Iвых) все еще равен номинальному току (Iвых.ном). У семейства SITOP Power эта величина равна Uвх*2,3 в течение 1,3 мс.

Допустимый перерыв в питании – исчезновение входного тока (Iвх) до 3 мс, при которой Iвых = Iвых.ном.

Предельный импульсный ток включения. В момент включения блока питания происходит зарядка емкостей входного фильтра. Величина входного тока при этом может превышать номинальный в 3…4 раза. Если ток при запуске установки превышает значение импульсного тока включения, рассчитанный для конкретной модели – необходимо применять ограничитель пускового тока. Его отсутствие в таких случаях может привести к периодическому срабатыванию автоматического выключателя из-за больших пусковых токов.

Ограничитель пускового тока. Он необходим для уменьшения импульсных токов включения емкостей во входных цепях до безопасного уровня. Ограничитель устанавливается в разрыв цепи после автомата и перед одним или несколькими блоками питания и ограничивает их пусковые токи.

Корректор коэффициента мощности (PFC) или компенсатор реактивной мощности предназначен для снижения реактивной мощности, потребляемой блоком питания. Классическая схема выпрямления переменного тока состоит из диодного моста и конденсатора. Проблема в том, что ток заряда конденсатора представляет собой импульс и имеет очень большое значение. Например, сетевой ток импульсного источника питания при 300 Вт и 220 В будет примерно 1 А, импульсный – 4 А. А если источников будет несколько и большей мощности – скорее всего, начнутся проблемы с проводкой, розетками, поступят огромные счета за электричество. Для решения данной проблемы применяют специальный электрический модуль – корректор коэффициента мощности, который уменьшает импульсы. Он располагается между конденсатором и выпрямителем и обрезает амплитуду тока.

Коэффициент мощности – отношение активной мощности (потребляемой источником питания безвозвратно и уходящей в тепло) к полной. То есть, коэффициент мощности – отношение полезной к полученной мощности. Чем он ближе к единице – тем лучше.

Выходной номинальный ток. Величина номинального выходного тока является важнейшей характеристикой при подборе источника питания. Следует очень внимательно подсчитать потребляемый ток всех элементов, запитываемых от этого блока. Также необходимо обратить внимание на температуру, при которой будет работать блок питания. Линейка SITOP Power выдает номинальные параметры при температурах -25…70°С, в отличие от остальных производителей, когда ухудшение характеристик начинается уже с 40°С.

КПД. Величина КПД влияет на тепловыделение. Чем выше КПД – тем лучше, так как блок питания выделяет меньше тепла.

Диапазон настройки уровня выходного напряжения. Большинство моделей блоков питания SITOP Power позволяет регулировать величину номинального выходного напряжения. Это позволяет обеспечить электричеством оборудование с нестандартным питанием или компенсировать падение напряжения в распределенных линиях.

Возможность параллельного включения. Параллельное включение блоков питания дает возможность использования «горячего» резервирования или сложения мощностей. Серия SITOP Power поддерживает до двух параллельно включенных источников питания.

Диапазон рабочих температур. При выборе модели блока питания необходимо учитывать, при какой температуре он будет эксплуатироваться. Одно дело, если они находятся в обогреваемых помещениях, другое – если в шкафах наружной установки. Большая часть серии SITOP Power обеспечивает нормальную работу при температурах -20…70°С. Соответственно, если температура выходит за эти рамки – в шкаф необходимо будет поставить или охлаждающий вентилятор, или нагреватель.

Индикация и сигнализация. В основном, используются транзисторные нормально открытые выходы для дистанционного наблюдения за работой блока питания и светодиоды состояния, расположенные непосредственно на приборе.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector