Категория – Импульсные источники питания. Шим стабилизатор напряжения Для схемы "Импульсный блок питания"
Таймеры так же заслуживают внимания в деле строительства лабораторных источников питания. Обладая универсальностью, хорошими нагрузочными свойствами и работая в достаточно широком диапазоне частот, таймеры, как нельзя лучше подходят для создания простых импульсных ЛБП. Отсюда, видимо, и любовь создателей наиболее популярных серий ШИ-регуляторов к «таймерным» задающим генераторам, ведь, как известно, времязадающая часть серии 38ХХ и многих семейств прочих производителей, включая легендарный Viper, выполнена именно на таком генераторе.
В отличии от своих более специфичных собратьев по «импульсно-силовому» цеху, знаменитый менее привередлив к условиям запуска, работая в диапазоне напряжений 3-18В, и не менее универсален, что позволяет на базе этой простой микросхемы создать самодостаточное «ядро» управления импульсным ЛБП с ничуть не худшими параметрами, чем на специализированных микросхемах.
Схема 6
На схеме 6 приведен несложный вариант импульсно-линейного концепта на .
Как видно, в схеме использованы практически все те же самые ключевые узлы и цепи регулировки, поэтому отдельно и вновь описывать их не имеет особого смысла.
Схема включения таймера так же не имеет секретов. Обращу внимание лишь на то, как организовано регулирование выходного напряжения. Выводы 5 и 6 таймера являются разнопролярными входами дифференциального каскада встроенного компаратора. На прямом входе (вывод 6) компаратора при помощи R3, C4 и разрядного транзистора, встроенного в таймер, формируется треугольное напряжение, уровень которого сравнивается с напряжением на инверсном входе компаратора (вывод 5).
Чем ниже уровень напряжения на инверсном входе (которое первоначально образовано встроенным делителем напряжения), тем ранее во времени происходит опрокидывание выхода (вывод 3) таймера в «0», тем короче выходной положительный импульс, тем меньшее время силовой ключ VT3 находится в открытом состоянии, насыщая контур L1-C6, тем меньше выходное напряжение ЛБП. Увеличивая напряжение на выводе 5, получаем обратную картину. В данном случае, применительно к схеме 6 и 7, управление напряжением на выводе 5 таймера осуществляется оптроном IC1.
При достижении на входе/выходе DA2 некоторого падения напряжения (2,9-3,3В приблизительно, зависит от типа оптрона, резистора R5), светодиод оптрона зажигается, провоцируя отпирание собственного транзистора, который, в свою очередь, обесточивает инверсный вход встроенного компаратора таймера. Выход таймера опрокидывается в «0», запирая силовой ключ VT3 (запирая драйвер VT1 в схеме 7).
Замечания по схеме. Для нормального функционирования данного ЛБП, ключ которого выполнен на мощном полевом транзисторе, не стоит пренебрегать наличием стабилизатора на VT1, т. к. в противном случае, качество управляющих импульсов может быть ухудшено из-за относительно больших импульсных токов в момент заряда затвора ПТ.
Это замечание справедливо и для других схем (предыдущих и последующих, где этот стабилизатор «прописан»), описанных в данной статье.
Схема 7
Схема 7 является прототипом схемы 1 и ничего нового сказать о макете ЛБП, показанном на схеме 7, я не могу. Испытывался этот вариант при тех же входных напряжениях, способен обеспечить те же выходные параметры (в условиях, ограниченных макетной сборкой), что и прототип, построенный на семействе микросхем 38ХХ.
Схема 8
Простейший вариант импульсного ЛБП с применением таймера изображен на схеме 8. Никаких особенностей, если не считать, что в качестве элемента, следящего за напряжением в средней точке делителя P1-R8, применен маломощный полевой транзистор КП501А , который справляется со многими задачами в приведенных схемах лучше своих биполярных собратьев. Он же гораздо дешевле своих зарубежных прототипов.
Осциллограммы
На осциллограммах 1-4 показаны ШИ и релейные режимы в зависимости от регулировок выходного напряжения при практически нулевой нагрузке. Видно, что при смещении диапазона регулировки в сторону низких напряжений, ШИ-регулирование сочетается с релейным. Такой режим характерен для всех приведенных в статье схем.
Осциллограмма 1
Осциллограмма 2
Осциллограмма 3
Осциллограмма 4
Фотки
На Рис1, 2 показан участок макетки, на которой отрабатывались схемы ЛБП.
Несмотря на несвойственный для силовых импульсных устройств монтаж, монтируемые схемы выдавали заявленные результаты.
Для работы телевизора, компьютера, радиоприемника обязательно требуется блок стабилизированного питания. Устройства, включенные в сеть круглосуточно, а также схемы, собранные начинающим радиолюбителем, требуют абсолютно надежного (БП), чтобы не было повреждения схемы или возгорания питания. А теперь несколько "страшных" историй: у одного моего друга при пробое регулирующего транзистора "вылетело" много микросхем в самодельном компьютере; у другого после замыкания ножкой стула проводов, идущих к импортному радиотелефону, расплавился блок питания; у третьего то же с питанием "советского" промышленного ТА с АОН; у начинающего радиолюбителя после КЗ блок начал дарить на выход большое напряжение; на производстве КЗ линии измерительных приборов почти обязательно приводит к прекращению работы и необходимости срочного ремонта. Схемы импульсных блоков мы затрагивать не будем вследствие их сложности и невысокой надежности, а рассмотрим компенсационного последовательного стабилизатора (рис.1). Очень мошне зарядне устройство схема ...
Для схемы "УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ БЛОКА ПИТАНИЯ"
ЭлектропитаниеУСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ Имеющиеся в продаже блоки питания китайского производства на несколько напряжений при подключении к плейеру или приемнику дают большой фон переменного тока, так как в фильтре после диодного моста стоит лишь электролитический конденсатор 470 мкФ. Предлагаю простую доработку блока, немаловажно снижающую уровень пульсации. Дополнительные детали размещаются в корпусе самого блока. Схема усовершенствованного особых пояснений не требует. Транзистор желательно установить на небольшой радиатор из куска жести. Переключатель напряжений SB1 после доработки схемы дает "сдвинутые" на 1,5В уровни. При желании можно перепаять проводники, подходящие к SB1, и воссоздать соответствие между указанными на переключателе и выходными напряжениями, но тогда верхнего предела (12 В) не будет. О.КЛЕВЦОВ, 320129, г.Днепропетровск, ул.Шолохова, 19 - 242.(РЛ-7/96)...
Для схемы "Импульсный блок питания"
Для схемы "Сетевой блок питания для плеера"
В наше час у многих имеются плееры различных фирм. Все они питаются от батареек типа "пальчик". Эти батарейки имеют небольшую емкость и при эксплуатации плейера быстро "садятся". Поэтому лучше в стационарных условиях плееры питать от сети через блок питания, так как цена(у) батареек в наше час "кусается". В радиотехнической литературе имеются описания различных блоков питания для радиотехнических устройств, в том числе и для плееров с 3-вольтовым питанием. Описанный ниже блок обеспечивает выходное напряжение 3 В при токе нагрузки до 400 мА, что полностью довольно для питания любого плейера или радиоприемника. Для этого блока питания используют трансформатор и корпус от блока питания микрокалькулятора типа МК-62 ("Электроника Д2-10м). У трансформатора оставляют первичную (сетевую) обмотку, а вторичную перематывают. Теперь она содержит 270 витков провода ПЭЛ или ПЭВ 0,23. ...
Для схемы "Блок питания импортного кнопочного телефона с советской логикой (А"
На просторах СНГ "живут" и кнопочные ТА с логикой АОН на 155 серии микросхем. Эта "дикая" комбинация слаботочной импортной схемы с мощной (по ваттах!) логикой требует и соответствующего питания, тем более что "родной" БП легко перегорает! ...
Для схемы "Малогабаритный простой блок питания"
Для схемы "Ремонт блока питания СВЧ печи"
Около года тому назад мне пришлось ремонтировать СВЧ печь марки Bork модели MB IIEI 2623 S1, вышедшую из строя из-за значительного перенапряжения в электросети. Неисправность была совершенно обычная - вышел из строя трансформатор менеджмента. Заменить - полчаса, от силы - час работы. Но основная проблема заключалась в отсутствии нужного мне для ремонта трансформатора в продаже. Пришлось слегка переделывать схему. Работа облегчалась тем, что на трансформаторе была нанесена схема его обмоток с указанием значения их переменного напряжения. Правда, их выходной ток не был указан. На рис.1 приводится этого трансформатора с выпрямителями питания. На ней полностью сохранена заводская нумерация деталей.Как видно из схемы - она очень простая и не содержит в своем составе стабилизаторов напряжения. Дроздов схемы трансиверов Судя по всему, напряжение под нагрузкой верхнего по схеме выпрямителя составляет приблизительно 5 В, а нижнего - порядка 20...22 В. Судя по диаметру вторичных обмоток проводов трансформатора выходной ток пятивольтового выпрямителя вряд ли превышает 0,5...0,6 А, а второго - 0,1 А. В ходе дальнейшей работы все эти предположения полностью подтвердились.Схема нового блока питания показана на рис.2. Основой ее послужил до сих пор довольно просторно применяемый многими радиолюбителями в своем творчестве довольно "древний" выходной трансформатор кадровой развертки ТВК-110-ЛМ. Вывод 5 данного трансформатора не используется. Ввиду другого количества обмоток по сравнению со сгоревшим пришлось изменить схему выпрямителей и ввести стабилизатор нап...
Для схемы "ЗАПУСК ИМПУЛЬСНЫХ ИСТОЧНИКОВ ПИТАНИЯ"
ЭлектропитаниеЗАПУСК ИМПУЛЬСНЫХ ИСТОЧНИКОВ Импульсные источники питания, работающие в неавтоколебательном режиме, имеют по сравнению с автоколебательными определенные преимущества: - более жесткую нагрузочную характеристику; - вероятность менеджмента дискретными цифровыми сигналами:- улучшенную ремонтопригодность. Запуск таких источников питания осуществляется задающим генератором (ЗГ), обычно в микросхемном, исполнении. Для работы самого ЗГ нужно обеспечить его первоначальное питание от какого-либо внешнего источника. Иногда в этих целях используют сетевое питание с последовательно включенным разделительным конденсатором, дальше - выпрямитель, сглаживающий конденсатор и стабилитрон (рис.1).Puc.1Однако при значительной мощности, потребляемой задающим генератором, такой вариант неприемлем, так как схема как бы "зависает", увеличив падение напряжения на конденсаторе С1 и не достигнув напряжения питания ЗГ, определяемого стабилитроном VD5. Регулятор мощности на тс122 25 Увеличение емкости С1 не является эффективным. Питание же ЗГ от дополнительного сетевого трансформатора снижает достоинства схемотехнического решения импульсного источника. Предлагаем для первоначального запуска использовать бестрансформаторную с накопительным конденсатором и диодно-тиристорной оптопарой (рис.2). В данном варианте, по сравнению со схемой рис. 1, отсутствует "зависание" схемы при значительном токопротреблении ЗГ. Накопительным конденсатором является емкость С2. Она заряжается через С1 и выпрямитель VD1...VD4 до величины, определяемой ст...
Для схемы "УМЗЧ ДЛЯ ПЛЕЙЕРА"
AUDIO техникаУМЗЧ ДЛЯ ПЛЕЙЕРА Бывает, хочется послушать музыку во дворе с друзьями. Но тащить большой магнитофон неудобно, а плейер предназначен для одного. Предлагаю простую схему усилителя с выходной мощностью приблизительно 3 Вт (рис.1). Главное достоинство схемы - низкое напряжение питания (как и у плейера - 3...6 В). Эту схему можно использовать в минимагнитофоне, чтобы повысить его мощность. Динамики можно использовать любые, но с мощностью не менее 3 Вт и с сопротивлением 4 Ом. Вместо КА2206 можно использовать ИМС ТА8227Р. Цоколевка микросхемы приведена на рис.2.Н.ХАЦКЕВИЧ, г. Белове Кемеровской обл....
Как подключить реостат к зарядному устройству Если падение напряжения на резисторе R2станет больше, чем на резисторе R3, напряжение на выходе микросхемы DA2уменьшится, откроется диод VD4 и выходное напряжение уменьшится дозначения, соответсвующего установленному ограничению тока. Переход врежим стабилизации тока индицируется включением светодиода HL1. Поскольку в режиме короткого замыкания выходноенапряжение ОУ должно быть меньше -1.25 В примерно на 2.4 В (падение напряжения на диоде VD4 и светодиоде HL1), напряжение отрицательногоисточника питания ОУ выбрано равным -6 В. Такое роль нужно при всехположениях переключателя SA2, поэтому пришлось переключать и входвыпрямителя VD2, VD3....
Схема регулятора основанного на широтно-импульсной модуляции или просто , может быть использована для изменения оборотов двигателя постоянного тока на 12 вольт. Регулирование частоты вращения вала при помощи ШИМ дает большую производительность, чем при использовании простого изменения постоянного напряжения подаваемого на двигатель.
Шим регулятор оборотов двигателя
Двигатель подключен к полевому транзистору VT1, который управляется ШИМ мультивибратором, построенным на популярном таймере NE555. Из-за применения схема регулирования оборотов получилась достаточно простой.
Как уже было сказано выше, шим регулятор оборотов двигателя выполнен с помощью простого генератора импульсов вырабатываемого нестабильным мультивибратором с частотой 50 Гц выполненного на таймере NE555. Сигналы с выхода мультивибратора обеспечивают смещение на затворе MOSFET транзистора.
Длительность положительного импульса можно регулировать переменным резистором R2. Чем больше ширина положительного импульса поступающего на затвор MOSFET транзистора, тем больше мощность поступает на двигатель постоянного тока. И наоборот чем уже ширина его, тем меньше мощности передается и как следствие понижаются обороты двигателя . Данная схема может работать от источника питания в 12 вольт.
Характеристики транзистора VT1 (BUZ11):
- Тип транзистора: MOSFET
- Полярность: N
- Максимальная рассеиваемая мощность (Вт): 75
- Предельно допустимое напряжение сток-исток (В): 50
- Предельно допустимое напряжение затвор-исток (В): 20
- Максимально допустимый постоянный ток стока (А): 30
Потребовалось мне сделать регулятор скорости для пропеллера. Чтобы дым от паяльника сдувать, да морду лица вентилировать. Ну и, для прикола, уложить все в минимальную стоимость. Проще всего маломощный двигатель постоянного тока, конечно, регулировать переменным резистором, но найти резюк на такой малый номинал, да еще нужной мощности это надо сильно постараться, да и стоить он будет явно не десять рублей. Поэтому наш выбор ШИМ + MOSFET.
Ключ я взял IRF630
. Почему именно этот MOSFET
? Да просто у меня их откуда то завелось штук десять. Вот и применяю, так то можно поставить что либо менее габаритное и маломощное. Т.к. ток тут вряд ли будет больше ампера, а IRF630
способен протащить через себя под 9А. Зато можно будет сделать целый каскад из вентиляторов, подсоединив их к одной крутилке — мощи хватит:)
Теперь пришло время подумать о том, чем мы будем делать ШИМ
. Сразу напрашивается мысль — микроконтроллером. Взять какой-нибудь Tiny12 и сделать на нем. Мысль я эту отбросил мгновенно.
- Тратить такую ценную и дорогую деталь на какой то вентилятор мне западло. Я для микроконтроллера поинтересней задачу найду
- Еще софт под это писать, вдвойне западло.
- Напряжение питания там 12 вольт, понижать его для питания МК до 5 вольт это вообще уже лениво
- IRF630 не откроется от 5 вольт, поэтому тут пришлось бы еще и транзистор ставить, чтобы он подавал высокий потенциал на затвор полевика. Нафиг нафиг.
Операционные усилители можно отбросить сразу. Дело в том, что у ОУ общего назначения уже после 8-10кГц, как правило, предельное выходное напряжение
начинает резко заваливаться, а нам надо полевик дрыгать. Да еще на сверхзвуковой частоте, чтобы не пищало.
ОУ лишенные такого недостатка стоят столько, что на эти деньги можно с десяток крутейших микроконтроллеров купить. В топку!
Остаются компараторы, они не обладают способностью операционника плавно менять выходное напряжение, могут только сравнивать две напруги и замыкать выходной транзистор по итогам сравнения, но зато делают это быстро и без завала характеристики. Пошарил по сусекам и компараторов не нашел. Засада! Точнее был LM339 , но он был в большом корпусе, а впаивать микросхему больше чем на 8 ног на такую простую задачу мне религия не позволяет. В лабаз тащиться тоже было влом. Что делать?
И тут я вспомнил про такую замечательную вещь как аналоговый таймер — NE555
. Представляет собой своеобразный генератор, где можно комбинацией резисторов и конденсатором задавать частоту, а также длительность импульса и паузы. Сколько на этом таймере разной хрени сделали, за его более чем тридцатилетнюю историю… До сих пор эта микросхема, несмотря на почтенный возраст, штампуется миллионными тиражами и есть практически в каждом лабазе по цене в считанные рубли. У нас, например, он стоит около 5 рублей. Порылся по сусекам и нашел пару штук. О! Щас и замутим.
 |
Как это работает
Если не вникать глубоко в структуру таймера 555, то несложно. Грубо говоря, таймер следит за напряжением на конденсаторе С1, которое снимает с вывода THR
(THRESHOLD — порог). Как только оно достигнет максимума (кондер заряжен), так открывается внутренний транзистор. Который замыкает вывод DIS
(DISCHARGE — разряд) на землю. При этом на выходе OUT
появляется логический ноль. Конденсатор начинает разряжаться через DIS
и когда напряжение на нем станет равно нулю (полный разряд) система перекинется в противоположное состояние — на выходе 1, транзистор закрыт. Конденсатор начинает снова заряжаться и все повторяется вновь.
Заряд конденсатора С1 идет по пути: «R4->верхнее плечо R1 ->D2
«, а разряд по пути: D1 -> нижнее плечо R1 -> DIS
. Когда мы крутим переменный резистор R1 то у нас меняются соотношения сопротивлений верхнего и нижнего плеча. Что, соответственно, меняет отношение длины импульса к паузе.
Частота задается в основном конденсатором С1 и еще немного зависит от величины сопротивления R1.
Резистор R3 обеспечивает подтяжку выхода к высокому уровню — так так там выход с открытым коллектором. Который не способен самостоятельно выставить высокий уровень.
Диоды можно ставить любые совершенно, кондеры примерно такого номинала, отклонения в пределах одного порядка не влияют особо на качество работы. На 4.7нанофарадах, поставленных в С1, например, частота снижается до 18кГц, но ее почти не слышно, видать слух у меня уже не идеальный:(
Покопался в закромах, которая сама расчитывает параметры работы таймера NE555 и собрал схему оттуда, для астабильного режима со коэффициентом заполнения меньше 50%, да вкрутил там вместо R1 и R2 переменный резистор, которым у меня менялась скважность выходного сигнала. Надо только обратить внимание на то, что выход DIS (DISCHARGE) через внутренний ключ таймера подключен на землю, поэтому нельзя было его сажать напрямую к потенциометру , т.к. при закручивании регулятора в крайнее положение этот вывод бы сажался на Vcc. А когда транзистор откроется, то будет натуральное КЗ и таймер с красивым пшиком испустит волшебный дым, на котором, как известно, работает вся электроника. Как только дым покидает микросхему — она перестает работать. Вот так то. Посему берем и добавляем еще один резистор на один килоом. Погоды в регулировании он не сделает, а от перегорания защитит.
Сказано — сделано. Вытравил плату, впаял компоненты:
Снизу все просто.
Вот и печатку прилагаю, в родимом Sprint Layout —
А это напряжение на движке. Видно небольшой переходный процесс. Надо кондерчик поставить в параллель на пол микрофарады и его сгладит.
Как видно, частота плывет — оно и понятно, у нас ведь частота работы зависит от резисторов и конденсатора, а раз они меняются, то и частота уплывает, но это не беда. Во всем диапазоне регулирования она ни разу не влазит в слышимый диапазон. А вся конструкция обошлась в 35 рублей, не считая корпуса. Так что — Profit!
С аналоговым интегральным таймером SE555/NE555 (КР1006), выпускаемым компанией Signetics Corporation с далекого 1971 года прекрасно знакомо большинство советских и зарубежных радиолюбителей. Трудно перечислить, для каких только целей не использовалась эта недорогая, но многофункциональная микросхема за почти полувековой период своего существования. Однако, даже несмотря на быстрое развитие электронной промышленности в последние годы, она по-прежнему продолжает пользоваться популярностью и выпускается в значительных объемах.
Предлагаемая Jericho Uno простенькая схемка автомобильного ШИМ-регулятора – не профессиональная, полностью отлаженная разработка, отличающаяся своей безопасностью и надежностью. Это всего лишь небольшой дешевый эксперимент, собранный на доступных бюджетных деталях и вполне удовлетворяющий минимальным требованиям. Поэтому его разработчик не берет на себя ответственности за все то, что может произойти с вашим оборудованием при эксплуатации смоделированной схемы.
Схема ШИМ регулятор на NE555
Для создания ШИМ-устройства вам понадобится:- электропаяльник;
- микросхема NE555;
- переменный резистор на 100 кОм;
- резисторы на 47 Ом и 1 кОм по 0,5W;
- конденсатор на 0,1 мкФ;
- два диода 1N4148 (КД522Б).
Пошаговая сборка аналоговой схемы
Построение цепи начинаем с установки перемычек на микросхему. Используя паяльник, замыкаем между собой следующие контакты таймера: 2 и 6, 4 и 8.
Дальше, руководствуясь направлением движения электронов, распаиваем на переменном резисторе «плечи» диодного моста (проход тока в одну сторону). Номиналы диодов подобраны из имеющихся в наличие, недорогих. Можно заменить их любыми другими – это практически не повлияет на работу схемы.
Во избежание короткого замыкания и перегорания микросхемы при выкручивании переменного резистора в крайнее положение, ставим по питанию шунтирующее сопротивление в 1 кОм (контакты 7-8).
Поскольку NE555 выступает в роли генератора пилы, для получения схемы с заданной частотой, длительностью импульса и паузой, осталось подобрать резистор и конденсатор. Неслышных 18 кГц нам даст конденсатор 4,7 нФ, но такое малое значение емкости вызовет перекос плеч при работе микросхемы. Ставим оптимальную в 0,1 мкФ (контакты 1-2).
Избежать противного «пищания» схемы и подтянуть выход к высокому уровню можно чем-то низкоомным, например резистором 47-51 Ом.
Осталось подключить питание и нагрузку. Схема рассчитана на входное напряжение бортовой сети автомобиля 12V постоянного тока, но для наглядной демонстрации вполне запустится и от 9V батареи. Подключаем ее на вход микросхемы, соблюдая полярность (плюс на 8 ножку, минус на 1 ножку).
Осталось разобраться с нагрузкой. Как видно из графика, при понижении переменным резистором выходного напряжения до 6V пила на выходе (ножки 1-3) сохранилась, то есть NE555 в данной схеме и генератор пилы и компаратор одновременно. Ваш таймер работает в а-стабильном режиме и имеет коэффициент заполнения меньше 50%.
Модуль выдерживает 6-9 А проходного постоянного тока, так что при минимальных потерях можно подключить к нему как светодиодную полосу в автомобиле, так и маломощный двигатель, который и дым развеет и лицо в жару обдует. Примерно так:
Или так:
