Меню

Регулируемый блок питания с импульсным стабилизатором

Как выбрать регулируемый преобразователь напряжения

Подробное руководство преобразователей напряжения от Суперайс

В среде радиолюбителей и профессионалов очень популярны лабораторные блоки питания, а именно регулируемые источники напряжения и тока. Кроме привычных регулировок они содержат дополнительные функции, например, триггерную защиту от перегрузки, память режимов, возможность удаленного управления с ПК или смартфона. В любом случае они все равно остаются регулируемыми блоками питания.

Конечно, если у вас достаточно денег, то можно просто купить что-то из продукции Rigol, ITECH, Siglent, но часто это дорого, а иногда излишне, особенно если речь идет о «домашнем» использовании или небольшом бюджете начинающего радиолюбителя.

Время чтения: 16 минут
Автор статьи — Андрей Кириченко

Топология блоков питания

Чтобы не ошибиться при выборе блоков питания, рассмотрим их топологию.

Линейные — в качестве регулирующего узла применен линейный стабилизатор.

Преимущества — быстрая реакция на изменение нагрузки, малая емкость по выходу, отсутствуют пульсации по выходу.

Недостатки — большое тепловыделение, небольшая выходная мощность. Так как в них обычно применяется трансформатор 50 Гц, то добавляется вес и цена.

Импульсные — регулируемый импульсный блок питания или инвертор с ШИМ регулировкой.

Преимущества — хорошее соотношение мощность/объем/цена, высокий КПД. Данные блоки питания активно развиваются, встречаются сложные, программируемые источники.

Недостатки — повышенный уровень ВЧ пульсаций, большая емкость выходного конденсатора, возможен бросок тока при подключении нагрузок.

Гибридные — блок, где основная регулировка производится импульсной схемой, но на выходе стоит линейный стабилизатор. Схема настроена так, что на выходе импульсного модуля питания немного (1-3 Вольта) выше, чем на выходе линейного.

Преимущества — КПД уступает импульсным устройствам, уровень пульсаций, скорость реакции почти такие же, как у линейных.

Недостатки — выше сложность устройства, цена, что сдерживает распространение таких блоков питания.

Импульсные блоки питания

Линейные и гибридные блоки на время отставим в сторонку, рассказ пойдет о импульсных. Ассортимент их очень широк и позволяет сделать все самостоятельно или купить готовое устройство, которое надо только установить в корпус.

Примеры импульсных преобразователей

На некоторых платах инверторов вы увидите один, два или три регулятора, обычно если он один, то это регулировка напряжения, если два, то добавлена регулировка тока.

Первый преобразователь популярен среди начинающих радиолюбителей, стоит недорого, подстроечные резисторы выводятся на проводах. Если добавить ампервольтметр и блок питания, то получится простой регулируемый источник для тестирования различных поделок, причем ток нагрузки достигает предела до 8-10 Ампер.

Применяя плату на базе LTC3780, можно получить то же самое, но выбор блоков питания будет шире, так как модуль универсальный.

Иногда производители сразу выпускают преобразователи с внешним переменным резистором, а бывают модели со встроенным индикатором тока и напряжения, остается только блок питания и корпус.

Импульсные преобразователи напряжения

Импульсные преобразователи напряжения

Пара ZK-SJVA-4X и D3806 более интересна, но если у первой добавили индикатор, а регулировка производится все равно подстроечными резисторами, то вторая показанная справа, более любопытна.

У D3806 полностью цифровое управление, съемная плата с индикатором и кнопкам, что выводит её на переднюю панель вашего будущего блока питания без сложностей. Конвертор является повышающе-понижающим. Единственный существенный недостаток — нельзя одновременно видеть значение тока и напряжения.

Импульсные преобразователи ZK-SJVA-4X и D3806

Импульсные преобразователи ZK-SJVA-4X и D3806

Принципы регулировки модулей питания

Самое время пояснить про отличия в принципах регулировки:

Аналоговая — при помощи переменных резисторов, для установки тока надо сначала закоротить клеммы, выставить необходимый максимальный ток, только потом подключить нагрузку.

Цифровая — при помощи кнопок или энкодера, можно установить напряжение и максимальный ток при неактивном выходе блока питания, что гораздо удобнее.

Преобразователи с расширенным функционалом

Модули питания с расширенными функциями стали очень популярны. Делают их с универсальным входом. Например, использовать блок питания 19 Вольт от ноутбука и получить на выходе как 5, так 35 Вольт. Но к сожалению конверторы с топологией SEPIC имеют повышенный уровень пульсаций и рекомендуется применять меры по их подавлению, но для не критичных нагрузок нормально.

Пример известной модели — XYS3580, выходное напряжение до 36 Вольт, ток до 5 Ампер, мощность 80 Ватт.

Читайте также:  Стабилизатор для gopro шлем

Регулируемый SEPIC преобразователь напряжения XYS3580

Популярна в этом сегменте продукция молодой фирмы Fnirsi, выпускающей компактные DC-DC конвертеры.

Регулируемый источник питания FNIRSI DC-580

DC-580 — характеристики подобны XYS3580, только минимальное напряжение 1,8 Вольт, а не 0,6. Такие модели обычно имеют стандартные размеры, потому устройство легко переделать на более мощную без замены передней панели устройства.

При этом есть DC-DC модули питания без корпуса.

Но объединяет их не сходство характеристик, универсальное питание или стандартный корпус, а то, что здесь помимо простой регулировки тока и напряжения расширен функционал. Например, измерять выходную мощность, отданную емкость, поворачивать изображение на экране, настраивать порог срабатывания защиты.

Цифровые преобразователи напряжения

Цифровые преобразователи напряжения

Среди популярных есть менее известные блоки, несправедливо забытые, хотя по-своему удобные, надежные в работе:

DPX6012S от YIYIELECTRONIC, 60 Вольт 12 Ампер, но кроме неё есть вариант 60 Вольт 5 Ампер и 32 Вольт 3 Ампер, индекс S означает управление с ПК.

ZXY-6005S производства MingHe, с напряжением 60 Вольт и током 5 Ампер. Как у DC-DC инверторов DPX существует три модели, все на 60 Вольт, но ток 5, 10 и 20 Ампер. Также, как у DPX индекс S это поддержка управления с компьютера.

Регулируемые преобразователи DPX6012S и ZXY-6005S

Регулируемые преобразователи DPX6012S и ZXY-6005S

Регулируемые преобразователи фирмы RDtech серии DPS и DPH

Самым известным производителем регулируемых источником питания называют фирму RDtech, которая выпускает большое количество источников питания. Мало того, разработчики стараются прислушиваться к пользователям и предлагают обновления прошивок своих устройств.

Первые модели, где производитель скорее «тренировался», приводить смысла нет, а вот о последующих стоит рассказать подробно, они того стоят.

Стабилизаторы серии DPS и DPH. Сюда входят три основные модели, несколько их модификаций:

DPS3005, DPS5005, DPS8005 — компактные, скорее даже сверхкомпактные, понижающие стабилизаторы, выходной ток до 5 Ампер, напряжение 30, 50, 80 Вольт. Цена отличается мало, то DPS8005 популярней.

Понижающие стабилизаторы DPS3005, DPS5005 и DPS8005

Понижающие стабилизаторы DPS3005, DPS5005 и DPS8005

DPS3012, DPS3015, DPS5020 — понижающие конвертеры с выходным током 12, 15, 20 Ампер и напряжением 30, 50 Вольт. Первая модель считается устаревшей, вторая стоит почти как третья, потому лучше взять старший вариант — DPS5020.

Понижающие конвертеры DPS3012, DPS5015 и DPS5020

Понижающие конвертеры DPS3012, DPS5015 и DPS5020

DPH3205, DPH5005 — повышающе-понижающие стабилизаторы с выходным током 5 Ампер и напряжением 32, 50 Вольт. Эти модули не сильно мощные, но позволяют проще подобрать подходящий блок питания. Для получения полной мощности надо использовать блок питания на 19-20 Вольт в первом случае и 30-32 во втором.

Повышающе-понижающие стабилизаторы DPH3205 и DPH5005

Повышающе-понижающие стабилизаторы DPH3205 и DPH5005

Программа управляет стабилизатором, строит графики, задает несложные алгоритмы работы, например, автоматическое ступенчатое повышение напряжения или тока.

Программное обеспечение стабилизатора напряжения DPH5005

Программное обеспечение стабилизатора напряжения DPH5005

Регулируемые преобразователи фирмы RDtech серии RD60xx

Прорывом стал выпуск понижающих преобразователей серии RD60xx, в которую входят три модели — RD6006, RD6012, RD6018, все они имеют выходное напряжение до 60 Вольт и ток 6, 12, 18 Ампер. Ожидается выпуск RD6024 с током до 24 Ампер линейки Pro RD6006P, отличающаяся точностью измерения, установки параметров.

Все приборы подключаются к компьютеру через USB, с индексом W комплектуются модулем WiFi, а при желании докупается адаптер для подключения через промышленный интерфейс RS485.

Производитель опять не стал плодить разнообразие корпусов и выпустил все модели не только в одном дизайне, размере, а с одним принципом управления.

Понижающие преобразователи RD6006, RD6012 и RD6018

Понижающие преобразователи RD6006, RD6012 и RD6018

Корпус здесь заметно больше чем у предыдущей серии, но значительно больше стал дисплей, а также прямой выбор величины тока и напряжения.

Все модели этой серии дополнены необычной функцией, заряда аккумуляторов, причем с защитой от подключения в неправильной полярности. В отличие от обычных лабораторных блоков питания, при подключении аккумулятора к отдельной клемме включается режим заряда с полным отключением при падении тока до 10 миллиампер у модели RD6006 или до 100 миллиампер у моделей RD6012 и RD6018.

Но RDTech пошел еще дальше и теперь инвертор можно купить с корпусом.

Всего есть четыре типа корпуса, два для линейки DPS/DPH, имеющие небольшие отличия, два для линейки RD60xx, разного размера. Корпус собирает лабораторный программируемый блок питания буквально «из кубиков».

Читайте также:  Список мышцы стабилизаторы это

Разновидности корпусов для линейки преобразователей DPS/DPH и RD60xx

Разновидности корпусов для линейки преобразователей DPS/DPH и RD60xx

Регулируемые преобразователи фирмы Juntek

Отдельного упоминания заслуживает фирма Juntek, которая выпускает серию стабилизаторов напряжения с разными параметрами. Концепция знакомая, но имеет существенные отличия.

Распространенные модели имеют верхний лимит по напряжению в 60 Вольт, за исключением DPS8005, у которого 80 Вольт и серия ZXY60xx, которая хоть и имеет 60 в названии модели, но реально выдает 62 Вольт. Была еще модель ZXY12010 на 120 Вольт 10 Ампер, но её никто не видел и вряд ли теперь увидит, а жаль, хорошие преобразователи.

Линейка DPM примечательна моделями на 24, 50 Ампер, а серия DPH выходным напряжением до 96 Вольт.

Выглядят DC-DC конверторы аскетично, несколько кнопок, пара семисегментных дисплеев и четыре светодиода. Дизайн у всех одинаков, небольшое различие в месте установки вентилятора.

Стабилизаторы напряжения серии DPM и DPH

Стабилизаторы напряжения серии DPM и DPH

Но так как мы живем в эпоху компьютеров, то в данном случае производитель решил «не отбиваться от коллектива», все преобразователи подключаются к ПК. При этом без индекса они имеют только порт TTL, с индексом 485 — RS485, а если указано RF, то здесь добавлена внешняя панель с большим дисплеем, кнопками, энкодером, беспроводным подключением.

Подключение DC-DC конвертеров к ПК

Подключение DC-DC конвертеров к ПК

Казалось бы, что на этом выбор ограничивается, но это не так. Если начать перечислять все что есть на рынке регулируемых преобразователей, то пока дойдешь до конца списка, успеют выпустить пару новых моделей.

Например, компактный, но устаревший преобразователь на базе XL4005E1 с парой индикаторов, регулировкой тока и напряжения.

Старенькая, но любопытная DP30V5A-L от RDtech, характеристики ничем не выделяются, но хитрость со съемными индикаторами выглядит необычно.

А как не сказать про отдельную серию разных регулируемых SEPIC модулей с питанием от USB и поддержкой QC, как например, ZK-DP2F. Преобразователь умеет регулировать напряжение, ограничивать ток — «лабораторник в кармане».

Конечно еще две интересные модели от фирмы Juntek, это мощный повышающий DC-DC стабилизатор B900W с током до 15 Ампер и малогабаритный понижающий B3603, как показанный ранее D3806 они все имеют съемную плату с индикатором и кнопками.

Регулируемые преобразователи напряжения

Регулируемые преобразователи напряжения

Особенности при выборе модуля питания DC-DC

Что важно знать и помнить при выборе регулируемого преобразователя?

Внутри это самый обычный инвертор, со всеми их тонкостями и нюансами, они также бывают понижающие, повышающие, универсальные, но первые встречаются гораздо чаще.

Надо помнить, что понижающим необходим запас по входному напряжению около 4-5 Вольт, повышающие и универсальные могут отдать полную мощность только при входном напряжении не ниже определенного предела.

На этом все, дальше выбираем подходящую модель и помним, что «кормить» ваши устройства лучше хорошей «пищей».

Источник



Регулируемый блок питания с импульсным стабилизатором напряжения

В статье рассказано о маломощном блоке питания с импульсным стабилизатором напряжения на специализированной микросхеме МС34063. В сравнении с линейными стабилизаторами импульсные обладают большим КПД, меньшими массой и габаритными размерами, но вместе с этим имеют и некоторые недостатки, один из основных — повышенный уровень пульсаций выходного напряжения.
Предлагаемый блок питания можно использовать для питания различных бытовых устройств многофункциональных телефонных аппаратов, игровых приставок, плейеров, квартирных звонков и т. д., где использование импульсного стабилизатора сделает сетевой блок питания не только более экономичным, но и значительно облегчит его температурный режим. Он обеспечивает выходное напряжение 3,3. 9 В при токе до 0,5 А. Амплитуда пульсаций выходного напряжения не превышает 30 мВ при максимальном токе нагрузки. Импульсный стабилизатор блока питания имеет защиту от перегрузки по току и от появления на выходе повышенного напряжения. Этот стабилизатор может быть использован как при конструировании новых источников питания, так и для замены линейных стабилизаторов в ранее изготовленных, например, с применением популярных в прошлом трансформаторов ТВК-110ЛМ, ТВК-110Л2 от лампово-полупроводниковых телевизоров. Во вновь изготавливаемых блоках питания использование импульсного стабилизатора напряжения позволит применить понижающий трансформатор с меньшими мощностью и габаритными размерами. Схема блока питания показана на рис.1.

Читайте также:  Kia ceed замена передних втулок стабилизатора

Схема БП

Напряжение сети через плавкую вставку FU2 и кнопочный выключатель SB1 поступает на первичную обмотку понижающего трансформатора Т1. Снимаемое с его вторичной обмотки напряжение переменного тока через самовосстанавливающийся предохранитель FU1 поступает на мостовой диодный выпрямитель VD1. Пульсации выпрямленного напряжения сглаживает конденсатор СЗ. Конденсаторы С1, С2, С4-С6 подавляют импульсные помехи, поступающие из сети, и предотвращают проникновение таких помех в сеть от импульсного стабилизатора. Он выполнен на специализированной интегральной микросхеме МС34063АР, которая включена по стандартной схеме понижающего стабилизированного преобразователя напряжения. Эта микросхема работоспособна при входном напряжении до 40 В и максимальном токе выходного транзистора до 1,5 А. При этом собственный потребляемый ток составляет 4. 8 мА. Микросхема содержит узел защиты от перегрузки и короткого замыкания в цепи нагрузки. Резистор R1 выполняет функции датчика тока для этого узла. Частоту преобразования задают конденсатором С7. Выходное напряжение зависит от соотношения сопротивлений резисторов R4 и последовательно соединенных резисторов R2, R3 и его можно изменять в пределах 3,3. 9 переменным резистором R2. Дроссель L1 — накопительный, двухзвенный фильтр низких частот на дросселях L2, L3 и конденсаторах С8-С13 сглаживают пульсации выходного напряжения. Светодиод HL1 сигнализирует о его наличии. Стабилитрон VD3 (напряжение стабилизации 11 В) защищает нагрузку от повреждения высоким напряжением при неисправности стабилизатора. При превышении выходным напряжением 11 В ток через стабилитрон резко возрастает и самовосстанавливающийся предохранитель FU1 скачкообразно переходит в состояние высокого сопротивления и ограничивает протекающий ток.

Все детали, кроме трансформатора Т1, держателя плавкой вставки FU2 и выключателя SB1, размещены на печатной плате из односторонне фольгированного стеклотекстолита, чертеж которой показан на рис.2.

Печатная плата

Если вы модернизируете готовый блок питания, то, возможно, подойдет уже используемый сетевой понижающий трансформатор, необходимо только, чтобы он обеспечивал напряжение на вторичной обмотке 12. 20 В и выходную мощность 8…10 Вт.

Постоянные резисторы — С1-14, С2-23, С1-4, МЛТ, МОН, переменный — СПЗ-9, подойдут СП4-1, ППБ-1А. Применять переменные резисторы серии СП-1 нежелательно из-за невысокой надежности. Оксидные конденсаторы — К50-35 или импортные аналоги, остальные — керамические К10-17, КМ-5. Самовосстанавливающийся предохранитель FU1 — MF-R050, LP60-050. Диодный мост D3SBA10 можно заменить на любой из КЦ422, DB101 — DB107, RB151-RB157 или на четыре диода, например, 1N4001-1N4007. Диод 1N5819 заменим диодами 1N5817, 1N5818, четырьмя такими диодами можно заменить диодный мост, при этом экономичность блока питания повысится. Взамен стабилитрона 1N5348 подойдут защитные диоды 1,5КЕ10, 1,5КЕ11. Светодиод может быть любого цвета свечения (немигающий) серий КИПД21, КИПД40, L-53.

Все дроссели намотаны проводом ПЭВ-2 0,56, L1, L2 содержат по 40 витков провода на магнитопроводе типоразмера К17,5×8,2×5 мм из феррита 2000НМ. Перед намоткой магнитопроводы обматывают лакотканью или в три слоя липкой лентой (скотчем). Дроссель L3 содержит 6 витков сложенного вдвое провода, намотанного на магнитопроводе диаметром 10 мм и длиной 11 мм из феррита 600НН или 400НН (от магнитной антенны переносного радиоприемника). Если микросхема DA1 будет значительно разогреваться, то для облегчения ее теплового режима работы и, следовательно, повышения надежности устройства в целом желательно приклеить небольшой теплоотвод из медной или латунной пластины размерами 60×4,5×0,5 мм. Ее изгибают буквой «П» и приклеивают к нижней части корпуса микросхемы клеем АлСил-5 или «Радиал». Склеиваемые поверхности предварительно подготавливают в соответствии с инструкцией по применению клея.

При входном напряжении преобразователя 12 В, выходном напряжении 5 и выходном токе 0,5 А потребляемый от выпрямителя ток не превышает 0,27 А. Это подтверждает, что КПД импульсного стабилизатора выше аналогичного на микросхеме КР142ЕН5А. Если необходим источник питания с фиксированным выходным напряжением, переменный резистор на плате заменяют проволочной перемычкой, а требуемое сопротивление резистора R3 находят из выражения Uвых = 1,25(1+R4/R3). При этом стабилитрон (или защитный диод) следует установить с напряжением стабилизации на 1. 2 В больше выходного напряжения.

Источник