Электрификация

Справочник домашнего мастера

Схемы мощных блоков питания на транзисторах

МОЩНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ

Это достаточно мощный блок питания на выходное напряжение 12V. В источнике питания используется обычная микросхема LM7812, но выходной ток может достигать 30A, он усиливается с помощью TIP2955 — транзисторов Дарлингтона (составных). Каждый из транзисторов может выдавать до 5 ампер, а при установке шести в итоге суммарный выходной ток 30 А. Вы можете увеличить или уменьшить число TIP2955, чтобы получить больше или меньше мощности на выходе.

Схема устройства

Принципиальная схема мощного БП на 30 А

Сама микросхема обеспечивает около 800 мА. Предохранитель подключен после LM7812 для защиты м/с от высоких бросков тока. Транзисторы и микросхема требуют адекватных радиаторов. В прекрасно понимаете, что большой ток нагрузки — это высокая мощность. Рассеиваемая транзисторами мощность также увеличивается, и избыток тепла может вызвать пробой транзисторов.

Для тока 30 ампер вам будет нужен очень большой радиатор или даже вентилятор охлаждения. 100 ОМ резисторы в эмиттерных цепях используются для стабильности и выравнивания токов каждого плеча, ведь уровень усиления будет различным для каждого транзистора. Может получиться, что один тянет на себя 8 А, а другой «отдыхает» с 3-мя амперами:)) Выпрямительные диоды, должны быть способны выдерживать ток не менее 60 ампер. Двойной запас не помешает. Сетевой трансформатор на ток вторички 30 ампер является наиболее дорогостоящей частью проекта. Входное напряжение стабилизатора должно быть, по крайней мере, на несколько вольт выше выходного напряжения 12 В.

Внешний вид самодельного МБП

Ещё раз напоминаем, что при сборке этого мощного БП закладывайте в конструкцию большой радиатор, ещё лучше оснастить его вентилятором или водяным охлаждением радиатора. Если хотя бы пара силовых транзисторов выйдет из строя, то результаты будут плачевны. Не используйте схему без предохранителей!

Испытания мощного блока питания

Для начального тестирования можно не подключать нагрузку. Сначала с помощью вольтметра через выходные клеммы, вы должны измерить 12 Вольт на выходе схемы, или напряжение к этому значению. Затем Подключите 100 ом, 3 Вт резистор или другую небольшую нагрузку. Показания вольтметра не должны меняться. Если отсутствует 12 вольт — выключите питание и внимательно проверьте все соединения. Внимание! Перед установкой деталей (диодов, транзисторов, резисторов) не поленитесь проверить их с помощью мультиметра.
Форум по мощным источникам питания

Схемы блоков питания

Самодельный блок питания на MOSFET транзисторе

Мощный лабораторный блок питания с MOSFET транзистором на выходе своими руками

В предыдущей статье мы рассматривали схемы ЗУ с использованием в качестве силового ключа мощные p-n-p или n-p-n транзисторы. Они позволяли получить достаточно большой ток при небольшом количестве радиодеталей, но у используемых биполярных транзисторов имеется существенный недостаток…

— это большое падение напряжения коллектор-эмиттер в режиме насыщения, достигающее 2 … 2,5 В у составных транзисторов, что приводит к их повышенному нагреву и необходимости установки транзисторов на большой радиатор.

Гораздо экономичней вместо биполярных транзисторов устанавливать силовые МОП (MOSFET) транзисторы, которые при тех же токах имеют гораздо меньшее (в 5 -10 раз) падение напряжения на открытом переходе сток-исток. Проще всего вместо силового p-n-p транзистора установить мощный p-канальный полевой транзистор, ограничив с помощью дополнительного стабилитрона напряжение между истоком и затвором на уровне 15В. Параллельно стабилитрону подключается резистор сопротивлением около 1 кОм для быстрой разрядки ёмкости затвор-исток.

Гораздо более распространены и доступней силовые n- канальные МОП транзисторы, но принципиальная схема устройства с такими транзисторами несколько усложняется, т.к. для полного открытия канала сток-исток на затвор необходимо подать напряжение на 15 В выше напряжения силовой части. Ниже рассмотрена схема такого устройства.

Мощный лабораторный блок питания 1,5 -30В, 0-5А на MOSFET транзисторе

Основа конструкции мало отличается от ранее рассмотренных устройств на биполярных силовых транзисторах. С помощью конденсаторов С1-С3 и диодов VD1-VD5 в схеме формируется повышенное на 15 В напряжение, которое с помощью транзисторов VT2, VT3 подаётся на затвор полевого транзистора VT1.

В схеме желательно использовать MOSFET с наиболее низким сопротивлением открытого канала, но максимальное допустимое напряжение этих транзисторов должно быть в 1,5 — 2 раза выше напряжения силовой цепи. В качестве диода VD8 желательно использовать диоды с барьером Шоттки с рабочим напряжением выше максимального в силовой цепи, в крайнем случае можно использовать КД213А или КД2997, КД2799, но их придётся установить на небольшой радиатор. Требования к изготовлению накопительного дросселя DR1 такие же как и в зарядных устройствах с биполярными ключевыми транзисторами.

При отсутствии подходящего проволочного резистора, используемого в качестве токового шунта R17 схему можно доработать, используя небольшой отрезок манганинового провода диаметром 2 мм или мощные проволочные резисторы сопротивлением 0,01 …0,05 Ом.

Следующая схема имеет нормализацию напряжения на токовом шунте и усилителя на ОУ.

Лабораторный блок питания с усилителем-нормализатором напряжения шунта

Предлагаемая схема отличается от описанной, выше наличием операционного усилителя DA2, что позволяет можно использовать как любой проволочный резистор сопротивлением 0,01 … 0,05 Ом и мощностью 1 — 2 Вт, так и кусок подходящего нихромового или манганинового провода диаметром 1,5 … 2 мм.

Операционный усилитель усиливает напряжение шунта до уровня, необходимого для нормальной работы компаратора микросхемы DA1. Коэффициент усиления ОУ DA2 определяется соотношением сопротивлений резисторов R15 и R18 и определяется из условия получения на выходе ОУ напряжения 0,5 … 3 В при выбранном максимальном выходном токе устройства.

Выходной ток регулируется переменным резистором R4, максимальное напряжение на движке которого должно быть равно напряжению на выходе ОУ DA2 при максимальном рабочем токе. Сопротивление переменного резистора R4 может быть любым в пределах 1 … 100 К, а максимальное напряжение на его движке определяется сопротивлением резистора R6.

Схема позволяет получить гораздо больший выходной ток, чем выбранный автором — максимальная величина тока определяется мощностью силового трансформатора, элементами силовой цепи и настройкой узла ограничения выходного тока. В качестве DA2 может быть использован практически любой доступный операционный усилитель, например КР140УД1408, КР140УД608, КР140УД708, mA741 и т.д.

Конденсатор частотной коррекции C9 может отсутствовать при использовании ОУ, не требующих его использования. В случае использования ОУ типа КР140УД1408 (LM308) его припаивают между выводами 1 и 8, у других ОУ выводы могут быть иными.

Лабораторный блок питания отличается от ранее описанного зарядного устройства гораздо большим максимальным выходным напряжением. Автором выбрано напряжение 30В, но если использовать трансформатор с большим выходным напряжением и применить более высоковольтные силовые элементы, можно получить гораздо более высокие значения.

Регулировка выходного напряжения осуществляется переменным резистором R16, сопротивление которого может быть в пределах 3,3 … 100кОм. Верхний предел выходного напряжения определяется сопротивлением резистора R17 из расчёта получения напряжения 1,5 В на движке переменного резистора R16 в его нижнем, по схеме, положении.

Схему можно упростить, исключив регуляторы тока и напряжения, а также измерительную головку, если устройство будет использоваться только для зарядки одного типа аккумуляторов. Вместо переменного резистора — регулятора выходного напряжения на печатной плате установлен многооборотный подстроечный резистор R15, а ограничение выходного тока задаётся делителем на резисторах R4, R5.

Для исключения выхода из строя диода VD11 при случайной переполюсовке аккумулятора установлен предохранитель FU2. В качестве транзисторов VT2, VT3 можно использовать любые маломощные транзисторы соответствующей структуры на напряжение 60В и ток коллектора 100мА, например КТ209Е, КТ3102Б и т.д.

В авторском варианте схема настраивалась на выходной ток 3,0 А, но его легко повысить до 6А и более, уменьшив номинал резистора R13 до 5,0 кОм.

Внешний вид платы и расположение элементов:

Предложенная схема лабораторного блока питания можно дополнить узлом защиты нагрузки от неконтролируемого повышения выходного напряжения, например, при пробое выходного транзистора или неисправности в схеме. Смотрите следующую схему:

ЛАБОРАТОРНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ С ЗАЩИТОЙ

Предлагаемый лабораторный блок питания отличается от схемы, выше наличием узла защиты нагрузки от повышенного напряжения. При включении блока питания напряжение на его выходе отсутствует, что исключает случайный выход из строя подключенной нагрузки из-за начального несоответствия установленного напряжения и требуемого. Узел ручного включения / отключения нагрузки собран на транзисторах VT5, VT7 и реле K1.

Узел работает следующим образом: в исходном состоянии транзисторы VT5, VT7 заперты и реле К1 обесточено. При кратковременном нажатии на кнопку SB1 высокий потенциал на коллекторе VT7 через резистор R30 и конденсатор С11 открывает VT7 — реле К1 срабатывает, а протекающий через резистор R33 ток катушки реле открывает транзистор VT5, который через резистор R26 удерживает транзистор VT7 в открытом состоянии длительное время. На лицевой панели блока питания зажигается светодиод HL3 «НАГРУЗКА», а контакты реле К1 коммутируют выходное напряжение на выходные клеммы.

В этом состоянии на коллекторе транзистора VT7 низкий потенциал, а на коллекторе VT5 высокий. Конденсатор C10 через резистор R19 заряжается до напряжения 35В, плюсом к нижней, по схеме, обкладке и минусом к базе транзистора VT7. При повторном нажатии кнопки SB1 через резистор R30 и конденсатор С10 к базе VT7 прикладывается отрицательное напряжение — транзистор запирается, отключается реле К1, снимая напряжение с нагрузки, запирается транзистор VT5 и схема приходит в исходное состояние до следующего нажатия кнопки SB1.

Защита от нештатного повышения выходного напряжения работает следующим образом: при нормальном режиме работы напряжение на движке переменного резистора R20 всегда будет равно 1,5 В, независимо от его положения, так как схема управления на микросхеме DA1 сравнивает его с опорным на выводе 15, которое определяется параметрами делителя напряжения на резисторах R13 и R8. При неисправности в схеме это напряжение может превысить уровень 1,5 В, транзистор VT4 через резисторный делитель R15, R16 откроется, а транзистор VT7 закроется, отключив выходное реле К1. При длительной аварийной ситуации будет гореть светодиод HL2 «АВАРИЯ», а реле К1 кнопкой SB1 включаться не будет.

Защита также сработает при быстром вращении оси переменного резистора R20 в сторону уменьшения выходного напряжения, что позволяет быстро отключить нагрузку, если случайно было установлено его недопустимо высокое значение.

Схема также защищает элементы устройства от протекания большого тока при переполюсовке заряжаемого аккумулятора. Если аккумулятор ошибочно подключен минусовым выводом к плюсовой клемме блока питания, то через диод VD15 и резистор R31 откроется транзистор VT6, загорится светодиод HL2 «АВАРИЯ», а реле К1 не будет включаться кнопкой SB1, что предотвращает выход из строя контактов реле К1, конденсатора С9, катушки дросселя DR1 и диода DV10.

Очень важно вначале подключить заряжаемый аккумулятор, а затем нажать кнопку «ПУСК» для начала зарядки, в противном случае, при переполюсовке аккумулятора, перегорит предохранитель FU2.

Перед нажатием кнопки «ПУСК» движком переменного резистора R20 следует установить выходное напряжение блока питания равным его значению при полностью заряженном аккумуляторе, например, для свинцового 12В аккумулятора следует установить 14,8В. Если напряжение на выходе блока питания установить ниже, чем напряжение заряжаемого аккумулятора, то, сразу после пуска, реле К1 обесточится, отключив нагрузку, а светодиод HL2 «АВАРИЯ» кратковременно загорится.

Настройка схемы управления описана на предыдущей странице, а конструктивное исполнение накопительного дросселя приведено в предыдущих публикациях раздела зарядных устройств. Транзистор VT1 и диоды VD7, VD10 следует установить на небольшие радиаторы, площадь которых зависит от выбранного максимального рабочего тока.

Параметры силового трансформатора полностью определяются максимальными значениями выходного тока и напряжения — его мощность должна быть не менее, чем на 20% выше максимальной выходной мощности блока питания на нагрузке.

Почти все элементы схемы размещены на печатной плате, внешний вид которой изображен на рисунке. Отдельно установлен силовой трансформатор, измерительный прибор, выключатель питания, регуляторы тока и напряжения, кнопка пуска, предохранители, выходные клеммы и светодиодные индикаторы. На плате предусмотрена установка различных типов диодов в качестве VD10, даже двойных.

Все предложенные схемы можно использовать также и в качестве зарядных устройств.

Метки:

ПОДЕЛИТЕСЬ С ДРУЗЬЯМИ

П О П У Л Я Р Н О Е:

  • Солнечные батареи своими руками (часть 3)
  • Ранее были опубликованы две статьи: Солнечные батареи своими руками (ЧАСТЬ 1) и (ЧАСТЬ 2). Продолжение предыдущих статей читайте ниже. Подробнее…

  • Стабилизатор на полевом транзисторе.
  • Микромощный стабилизатор на 2N3821

    Подробнее…

  • Простое автоматическое зарядное устройство
  • Кому некогда «заморачиваться» со всеми нюансами зарядки автомобильного аккумулятора, следить за током зарядки, вовремя отключить, чтоб не перезарядить и т.д., можно порекомендовать простую схему зарядки автомобильного АКБ с автоматическим отключением при полной зарядке аккумулятора. В этой схеме используется один не мощный транзистор для определения напряжения на аккумуляторе.

    Подробнее…

Популярность: 9 679 просм.
Токоограничивающий резистор R1 и светодиод зеленого цвета HL1 образуют индикатор включения устройства в сеть. Функцию регулирующего элемента выполняют транзисторы VT5-VT4, которые управляются потенциометром R8. Конденсатор C8 гасит паразитные импульсы контактов. На стабилитроне VD5 собран генератор образцового напряжения 12 вольт. Ток (10-20 мА), проходящий через него, также стабилизирован генератором тока на полевом транзисторе VT3. При перегрузке падение напряжения на датчике тока (резисторе R3) увеличивается, транзистор VT1 открывается. Светодиод красного цвета HL2 сигнализирует о включении защиты. Кроме того, напряжение по цепи через R6 поступает на базу транзистора VT2. В результате он открывается, что приводит к ограничению тока на установленном уровне. Ток перегрузки можно регулировать подстроенным резистором R5. Для повторения схемы требуются средние знания в радиоэлектронике. Прибор работает сразу при использовании исправных радиодеталей, налаживания не требует.
Радиокомпоненты блока питания отечественные и имеют зарубежные замены:
SA1 — выключатель на 220 вольт 10 ампер
C1 — 3300 х 1600 вольт
C2 — 0,1 мкФ
C3 — 0,1 мкФ
C4 — 0,1 мкФ
C5 — 0,1 мкФ
C6 — 0,1 мкФ
C7 — 4700 мкФ х 16 вольт
C8 — 10 мкФ х 16 вольт
C9 — 0,1 мкФ
C10 — 2200 мкФ х 16 вольт
R1 — 1 кОм
R2 — 1 кОм

admin

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Наверх