Радиомастер гид в мире электроники » Схемы » Питание » Импульсный блок питания 250 Ватт
Информация к новости
  • Просмотров: 5760
  • Добавил: Dina
  • Дата: 21 декабря 2013
21 декабря 2013

Импульсный блок питания 250 Ватт

Категория: Схемы » Питание

Экспериментируя с блоком питания от ПК, я решил улучшить его.
Отличия от оригинальной схемы:
- Использование FET транзисторов вместо биполярных.
- Синхронный выпрямитель на вторичной обмотке вместо силовых диодов.
- Удалено переключение каскадов (текущий пропорциональный контроль)
- Индикатор перегрузки по току и напряжению.

С магнитными компонентами (выходной трансформатор, дроссели ...) из БП от ПК, он обеспечивает выходную мощность 250 Вт с КПД до 90%. Блок питания может работать с 20% перегрузкой в течении короткого времени.

Магнитные компоненты из БП ПК
Магнитные компоненты в БП от ПК не сильно отличаются. Как правило, они работают на частоте 25 ... 40кГц и имеют мощность 200...240Вт. Для нового блока питания я предпочел трансформаторы большего размера, поскольку они имеют больше места для увеличения обмоток при необходимости.

Импульсный блок питания 250 Ватт


Выпрямитель и фильтр
Эта часть схемы достаточно проста. К дросселю Dr1(сетевой фильтр) подключен NTC резистор для ограничения пускового тока. Его сопротивление составляет 5 Ом когда он холодный, и когда он нагревается, его сопротивление составляет менее одного ома. Выпрямитель имеет запас по току и охлаждения не требует. Значение конденсаторов С3 и С4 определяется допустимым Ubr пульсаций напряжения, и напряжение полупериода выпрямителя. Для Ubr = 25В и нулевого полупериода, два конденсатора 470мкФ достаточно. Это применимо к максимальной нагрузке при сетевом напряжения Umin = 230В - 15%.

Импульсный блок питания 250 Ватт


Силовые транзисторные ключи
Полевые транзисторы были использованы из-за их быстрого открытия и закрытия. В случае если достаточно времени переключения около 100нс, то небольшого управляющего трансформатора и двух резисторов достаточно для приведения в действие полевых транзисторов. К сожалению, нельзя избежать перемотки вторичной обмотки трансформатора, которая необходима для обеспечения надлежащего напряжения на затворе. С каждой из 2 обмоток трансформатора TR4 необходимо убрать 8 витков. Вместо этого на них надо намотать по 16 витков. Соотношение напряжений на обмотках должно быть 16, 26 и 20V. Управляющий сигнал с IC1 достаточен для работы полевых транзисторов. Частота трансформатора поднята с 33кГц до 50 кГц, что позволяет получать от трансформатора больше энергии. Однако трансформаторы имеют свой предел по частоте. Эксперименты показали, трансформатор может справиться с увеличением частоты в 1,5 раза без перегрева.

Схема управления
После понижения 230В переменного тока трансформатором Tr1 напряжение с него поступает на ШИМ-контроллер SG3525. Контроллер сравнивает 13.8В выходного напряжения (фактическое значение) с опорным напряжением 5.1В (заданное значение), а также формирует из него импульсы различной длины. Они подаются на два выхода трансформатора TR4. Длительность импульса обратно пропорциональна разнице между заданным и фактическим напряжением. Повышение нагрузки на выходе 13.8V увеличивает ширину импульсов. Частота переключения питания составляет 50 кГц. Транзисторы могут использоваться на более высоких частотах, но для магнитных компонентов это уже предел. Частота генератора определяется компонентами на выводах 5 и 6. R14 определяет время простоя, что необходимо, чтобы избежать одновременного открытия двух транзисторов. С 1 дает задержку 20мкс. C13 обеспечивает плавный пуск (софт-старт). Трансформатор Tr4 взят с запасом. Для работы хватит 26 витков первичной обмотки и 16 витков вторичной.

Импульсный блок питания 250 Ватт


Защита
В БП используется две схемы защиты. Tr2 является датчиком тока и дает напряжение на R16. Если напряжение на 10 выводе не превышает предельного значения установленного P1, микросхема отключается сразу и перезапуск после непродолжительной паузы. Причина этого, как правило, избыточный ток на вторичной обмотке трансформатора, короткое замыкание или перегрузка на выходе. SG3525 выключается при Vo > 15 В. Примечание: Обе схемы защиты являются неэффективными, если P1 настроен неверно.

Выпрямитель
Диодный выпрямитель теряет до 17 Вт при выходном токе 18А. Даже с применение диодов Шоттки, потери будут около 12 Вт, а это очень и очень много. Выходом из этого положения является полу синхронный выпрямитель. Полевые транзисторы с низким Rон имеют падение напряжения 0,3В при токе 18А. Хорошие диоды Шоттки имеют падение около 0,6 В. Однако, в некоторой литературе это считаю не лучшим решением, потому что ток дросселя DR2 будет течь в обратном направлении через полевые транзисторы. Также могут быть высокие потери при переключении, а это убирает полученные преимущества.

Следующая схема лишена этого недостатка. Диод D3 имеет существенно меньшее прямое напряжение мкФ, чем полевой транзистор, и поэтому после него стоит дроссель DR2. В качестве теста, D3 был удален. Полевые транзисторы при этом достаточно сильно грелись. При нагрузке 57% потери составляют около 8,2Вт. Потери ниже 8,2 Вт могут быть достигнуты путем замены диода D3 на транзисторе. Так как управление этим транзистором сложнее, чем VT3 и VT4, я отказался от этого.

Импульсный блок питания 250 Ватт


Сборка
Блок питания собран на ПП 82 х 122мм. Схема управления и защиты монтируется на небольшой отдельной плате.

Импульсный блок питания 250 Ватт


Для сборки схемы контроля и защиты используется макетная плата 40х45мм.

Импульсный блок питания 250 Ватт


Импульсный блок питания 250 Ватт


Трансформаторы
На рисунке показаны характеристики трансформаторов из БП ПК. Если вы не уверены в соответствии ваших трансформаторов этим требованиям, не используйте их.

Импульсный блок питания 250 Ватт


Радиаторы
Радиаторы сделаны из алюминиевой пластины толщиной 1 мм. Транзисторы должны быть прикреплены на радиатор через слюду во избежание КЗ.

Импульсный блок питания 250 Ватт


Список деталей
Резисторы, конденсаторы и полупроводники

Импульсный блок питания 250 Ватт


Трансформаторы, дроссели и др.

Импульсный блок питания 250 Ватт


Серым выделены детали, которые были извлечены из БП компьютера

Тестирование
Тестирование БП проходит в несколько этапов. Это сделано в целях безопасности и сохранности компонентов.

Предупреждение: Проверяйте температуру компонентов только при выключенном напряжении питания.
Этап 1: Первым тестируется PWM-IC и защита. Для запуска PWM-IC, подключите 24В к Gnd и + C7 (Vx). После включения, микросхема формирует управляющие импульсы на контактах 11 и 14. Сигнал на затворе-истоке VT1 и VT2 при измерении осциллографом должен соответствовать рисунку 9. Кроме того, сигналы у VT1 и VT2 должны быть противоположны по фазе.

Импульсный блок питания 250 Ватт


Этап 2: Теперь подключите три автомобильные лампы (12 В/21 Вт) на 13,8V выход. Питание регулировки и защиты по прежнему подключено. Сигнал в контрольных точках X и Y должен соответствовать осциллограммам приведённым ниже.

Импульсный блок питания 250 Ватт


Этап 3: Если все в порядке до сих пор, можно приступить к подключению БП к 230В переменного тока. Источник 24В и измерительные приборы должны быть удалены. Лампы ещё необходимы в качестве нагрузки. Если после подключения 230В лампы загораются ярко, выходное напряжение 13,8 В, то всё в порядке. Если ошибка проскочила на первых этапах, то прощайтесь с транзисторами.

Этап 4: Для следующего теста нужна более мощная нагрузка. В таблице ниже приведены результаты при разных сопротивлениях нагрузки.

Импульсный блок питания 250 Ватт


Дополнительные меры по снижению помех
Во время модификации БП от ПК оказалось, что стандартной фильтрации не хватает для радиолюбительских целей. Дополнительные фильтры установлены на выходе БП.

Импульсный блок питания 250 Ватт

Метки к статье: блок питания, схема блока питания, схема импульсного блока питания



Добавление комментария

Имя:*
E-Mail:*
Введите два слова, показанных на изображении: *

Друзья и партнеры:

Архив новостей

Декабрь 2016 (4)
Ноябрь 2016 (1)
Сентябрь 2016 (3)
Июнь 2016 (1)
Май 2016 (1)
Апрель 2016 (1)
^
 
-->