Как разделить питание от одного блока питания
Имеется источник питания на 9В. Подскажите, пожалуйста, схему разделения одного источника питания на 2 изолированных друг от друга канала (по + и -).
Имеется источник питания на 9В. Подскажите, пожалуйста, схему разделения одного источника питания на 2 изолированных друг от друга канала (по + и -).
Способов можно придумать несколько.
- домотать обмотку
- "втулить" ещё один транс.
- применить DC-DC
- проанализировать схему нагрузок (может, там можно объединить какие-то выходы, тогда вообще всё упрощается)
Какая "архитектура" источника?
Желательно и токи нагрузок указать.
(Чем шире поставлен вопрос, тем удобнее на него отвечать)
Какой ток?
Максимальный потребляемый ток на 2 канала - 0.5А.
Совсем изолированных,никак.
Надо, чтобы и - был изолирован.
Только DC-DC.
Можете, пожалуйста, прикинуть схему такого конвертера с изолированием?
"втулить" ещё один транс.
Погуглив, я нашел варианты с трансформаторами, но, посколько не имел с ними раньше дела, не могу разобраться.
- проанализировать схему нагрузок
Суть в том, что для второй нагрузки "-" дожен быть отделен от - первой нагрузки. "+" может быть общий.
Желательно и токи нагрузок указать.
Нагрузка 1: 0.35А
Нагрузка 2: 0.15А
Купите/сделайте ещё один, это проще.
Это не спортивно :)
+надо гнать еще 1 кабель от розетки до нагрузки.
. для второй нагрузки "-" дожен быть отделен от - первой нагрузки. "+" может быть общий.
Ну если так, то можно использовать такой принцип:
129860
Если опишете Ваш источник более подробно, то можно нарисовать более конкретно
Ну если так, то можно использовать такой принцип:
129860
Если опишете Ваш источник более подробно, то можно нарисовать более конкретно
Обычный блок питания для рутера на 9В.
Можете, пожалуйста, написать наименования компонентов в схеме?
Да тут, собственно, и описывать нЕчего.
Практически в любом источнике питания (будь он простой трансформаторный или импульсный) присутствует трансформатор.
Подключаете ещё один диодный мост, сглаживающий конденсатор и при необходимости - стабилизатор.
Типы и номиналы новых деталей выбираете такие же, как и те, которые уже стоЯт.
Но тут есть одно "Но" - мощности исходного источника может не хватить.
К сожалению, установить это можно только экспериментально.
----
Диоды - 1N4001. 4007
Стабилизатор можно применить хоть на микросхеме 7909 или транзисторный.
Словом, примерно так:
129867
vxl, Вам реально нужны гальванически развязанные источники?
Ну если так, то можно использовать такой принцип:
Для Вашего принципа, достаточно одного диодного моста. crazy:
vxl, Вам реально нужны гальванически развязанные источники?
Мне необходимо, чтобы минус одного канала был отделен от другого.
Для Вашего принципа, достаточно одного диодного моста.
Подскажите, пожалуйста, как это реализовать.
Имеется провод в непосредственной близости к нагрузкам - вот тут и надо его "разделить".
Разбирать блок питания не вариант, т.к. надо будет тянуть дополнительный кабель. Если был бы протянут еще один кабель, то я бы просто взял еще один блок питания.
Мне необходимо, чтобы минус одного канала был отделен от другого.
Диоды Шотки какие-нибудь, помоднее.
Диоды Шотки какие-нибудь, помоднее.
Так всё равно минусы- то связаны- оба диода открыты.
совершенно непонятно, зачем Вам это нужно
Имеется маленькая система с солнечными панелями, контроллером заряда и аккумаляторами. Аккумуляторы и СБ подключены к контроллеру. Контроллер предельно простой, но он обеспечивает отключение акк от системы при сильном разряде и отключение СБ от системы при сильном заряде АКК. Так вот система отключения акк/СБ построена именно на линии "-". При помощи Arduino я снимаю показатели напряжения СБ. Если мерить этой же Arduino напряжение на акк, то между "-" системы и "-" АКБ течет ток. Поэтому решено взять еще одну Arduino, но при этом надо разделить "-" обеих дуин.
Вот похожая схема контроллера:
129916
Там реально формируется второе напряжение, полностью гальванически отвязанное от первого.
Можете, пожалуйста, нарисовать схему с наименованиями компонентов?
В посте 13 предложена простая схема с диодной развязкой. Сделайте так и не мучайтесь. Замечательное св-во диодов - пропускать ток в одном направлении и не пропускать в другом. Поэтому никакого тока между АКБ и ''системой'' у Вас не будет.
Так вот система отключения акк/СБ построена именно на линии "-". При помощи Arduino я снимаю показатели напряжения СБ. Если мерить этой же Arduino напряжение на акк, то между "-" системы и "-" АКБ течет ток. Поэтому решено взять еще одну Arduino, но при этом надо разделить "-" обеих дуин.
Схему контроллера вижу, Вашу- нет. Мне абсолютно непонятно, что Вы меряете, и куда там течёт ток. Поподробнее.
Схему контроллера вижу, Вашу- нет. Мне абсолютно непонятно, что Вы меряете, и куда там течёт ток. Поподробнее.
Вот:
129943
В посте 13 предложена простая схема с диодной развязкой. Сделайте так и не мучайтесь. Замечательное св-во диодов - пропускать ток в одном направлении и не пропускать в другом. Поэтому никакого тока между АКБ и ''системой'' у Вас не будет.
Спасибо, попробую!
Powered by vBulletin® Version 4.1.12 Copyright © 2022 vBulletin Solutions, Inc. All rights reserved. Перевод: zCarot
Детализирую свой вопрос:
1. Блок питания (ноутбучный) с параметрами: 19V, 4,7А.
2. 1-е устройство по документам питается от БП с характеристиками: 12V, 4A.
3. 2-е устройство по документам питается от БП с характеристиками: 5V, 3A.
Есть ли смысл подключать это все к одному блоку питания ? (В плане трудозатрат - пайка, сборка и т.д)
- Вопрос задан более трёх лет назад
- 4253 просмотра
Оценить 3 комментария
Главное корпуса приборов не должны соприкасаться, если они металлические и на них может быть потенциал.
Непонятно, чего вы хотите добиться, подавая на устройства, созданные для питания от 5 и 12 вольт, куда более высокое напряжение.
В старину, когда автомобильные лампочки были с виду одинаковые, можно было лампу от легковушки (12 вольт) воткнуть в фару грузовика или автобуса (24 вольта) - кончалось это яркой вспышкой, и далее - темнота. В вашем случае вместо темноты будет скорее всего много дыма.
Как уже писали, нужно сделать 2 доп преобразователя 19DC->12DC мощностью 4ампер (или выше) и 19DC->5DC мощностью 3 ампера (или выше).
Мощность исходного блока на выходе - 90 ватт. Мощность первого преобразователя - 48 ампер, а с учетом КПД преобразования 48/0.8 = 60 ватт, мощность второго - 15 ватт, а с учетом КПД - 15/0.8 - 19 ватт.
Итого, оба они будут при максимальной нагрузке (а производители целевых устройств подбирают их с запасом) потреблять из первого блока питания около 80 ватт, что меньше 90 ватт максимальных возможностей ноутбучного питалова. С другой стороны, это верно если КПД преобразователей DC-DC 80 процентов или выше (если они импульсные, у трансформаторных преобразователей КПД меньше).
Ох, огромное спасибо, что все обосновали математически. Теперь все понятно.
Но возник другой вопрос - указанные вами детали, мягко говоря, покупать и устанавливать экономически не имеет смысла (~2400 рублей). Есть ли смысл купить на том же али подобные преобразователи, или китайские вольт/амперы опасны и соответственно проще подобрать/купить те же БП от зарядных устройств к моб.телефонам(к примеру).
Если брать китайцев, то берите с запасом в 1-2 амера минимум. С другой стороны, то что я выше скинул - такой же китай, только ближе. MeanWell даже ничего еще. Можно сказать - огого блоки питания.
Присобачить два регулируемых импульсных DC-DC понижающих преобразователя не составит труда. Запас по мощности имеется.
Вариант хороший, спасибо. Теперь правда вижу, сколько узких моментов я не описал в вопросе.
Сам смысл подключения этих двух устройств к одному БП - просто придание некоторой "мобильности" (они работают в паре и наличие БП у каждого превратит все это в осминожку)
Если есть желание разобраться, то почитать допустимые пределы питающего напряжения для первого и второго устройства.
если смогешь, то глянь даташиты на входные преобразователи, тогда точно можно сказать выдержат али нет.
К сожалению - одно из устройств - китайская плата. И с даташитами (и другой информацией) немного проблемы.
тогда два dc-dc остается.
12в питание обычно идет как силовое с большими допустимыми разбросами по напряжению, так что может и 19в нормально кушать, но лучше схему смотреть.
С учётом вашего уточнения в комментарии - нет, ПМСМ, не стОит для такого дела применять ноутбучный БП, надо найти БП, сразу выдающий 5 и 12. Возможно, вы склоняетесь к ноутбучному из-за его компактности - тогда БП от настольного компа будет вам великоват. Но есть компьютерные корпуса класса "слим", у них свои типоразмеры БП, гораздо компактнее обычных - вот их и следует искать. По напряжению они равноценны (там есть 5, 12 и всё остальное), а по току/мощности вдвое-втрое слабее обычных (мне попадались мощностью 125 и 150 ватт - этого для ваших нагрузок с лихвой достаточно).
При этом надо также иметь ввиду, что при общем питании минусовая линия замкнёт между собой металлические корпуса обоих нагрузок (если таковые корпуса у них есть, и если они соединены с минусом питания - а так бывает очень часто).
Иногда разводишь ты такой плату микроконтроллера или изучаешь документацию к чипу и натыкаешься на такую картину: два питания — аналоговое и цифровое. Две земли тоже не редкость. Я встречал людей, которые даже после пары лет работы в индустрии не всегда знали точно, зачем и когда нужно разделять питание и землю и как это корректно делать. Мы попробуем сегодня пробраться вниз по кроличьей норе. В том числе станут понятны практики подключения аудио оборудования проводами, которые покупаются за золотые слитки.
Дисклеймер
Данный материал предназначен для лиц, занимающихся электроникой и желающих для себя в доступной и простой форме ознакомиться с проблемой разделения питания, возвратных путей, и т.д. Для более глубокого понимания я отсылаю к профессиональным методическим материалам, которые могут дать куда более детальное понимание вопроса.
Разделение компонентов.
Принципиально, компоненты часто делятся на цифровые и аналоговые. И тем и другим требуется питание, и иногда его принято разделять, применяя при этом задаточные техники, вроде такой, как на рисунке:
Рис. Слева направо: Питание и преобразователь питания, по центру кристалл или чип тактирования и два цифровых чипа, справа один аналоговый чип и входы/выходы для аналоговых коннекторов/антенн.
Давайте разберёмся в чем специфика. В качестве цифрового компонента представим, например, абстрактный микроконтроллер или процессор (с которым многие из вас знакомы). Каждый такт своей работы в нем переключают транзисторы, определенным образом, меняя состояния его выходов. Миллионы транзисторов образуют устройство, которое каждый такт выполняет операции, но между тактами замирает, потребляя лишь немного энергии. Основной объём энергопотребления происходит у цифровых компонентов в момент переключения. То есть если, допустим, микроконтроллер работает на частоте в 10 МГц, то каждые 100 нс мы будем наблюдать, как огромное количество тока будет затекать в него. Если потребление тока микроконтроллера, например, 100 мА, то можно считать этот ток средним, а в моменте, на время переключения фронта потребление может доходить до ампер, оставаясь небольшим в остальное время. Почему так? Если вам правда любопытно, то вот схема, которая поможет это понять:
CMOS инвертор. A - вход. Q - выход. Vdd - питание. Vss - земля (минус питания)
На рисунке представлена самая обычная комплементарная КМОП пара или же инвертор. В точке VDD к ней подводится питание, а в точке VSS земля. Поведение этого простого элемента очень сильно помогает понять поведение чипа в целом, ибо цифровая электроника и состоит из подобных ступеней комплементарных транзисторов, соединяющих землю и питание, образующих логические элементы. Комплементарными они называются потому, что дополняют друг друга, позволяя соединять точку Q либо через верхний P канальный транзистор (М1) к питанию, либо через нижний N канальный (М2) к земле. Допустим, состояние на входе меняется с малого напряжения на большое. Транзисторы устроены так, что теперь верхний, «P» канальный ключ закрывается, а нижний «N» канальный открывается. При этом в данной системе протекают два тока. Первый ток — ток зарядки затворов, которые являются по сути конденсаторами, второй ток — ток зарядки выхода этого элемента через транзистор. Получается скачок потребления тока и мощности. Чем чаще переключаем, тем больше потребляем. Помимо этого, любая индуктивность между источником и ключами будет приводить к тому, что она будет сопротивляться току, тем самым приводя к падению напряжения на VDD у самого транзистора, и при больших значениях паразитной (то есть нежеланной) индукции, напряжение будет падать до тех пор, пока прибор просто не сможет корректно переключаться.
То есть работать и выполнять наши операции. Для предотвращения этого эффекта мы можем поставить между питанием и землей демпфирующий конденсатор. Он должен быть установлен после паразитной индукции. То есть как можно ближе к Пинам питания чипа. Как идеальный конденсатор, он будет препятствовать резкому изменению напряжения в точке VDD, запасая энергию, и компенсируя индуктивность.
Вот на рисунке добавился демпфирующий конденсатор, выступающий в роли временной батарейки, из которой наша схема может вытягивать энергию. Несмотря на индуктивность, Которая сопротивляется этому действию.
Вот, например; демпфирующие конденсаторы на плате видеокарты возле любых цифровых чипов.
Если вы разводили плату с микроконтроллером могли, то читать в разделе питания о том, какие именно конденсаторы можно ставить. По ним, есть очень классное видео. Оно во многом подробно адресует вышеупомянутые принципы. Будет неплохим дополнением.
Современный процессор может потреблять 200 Вт при напряжениях работы в 1 В, тем самым цепи его питания должны генерировать токи так, чтобы напряжение оставалось примерно в рамках этого 1В. Причём нужно помнить, что из-за того, что я описал выше, следует факт, что 200 А — это средний ток, а пиковый будет в разы выше. Таким образом, скачки тока могут стать огромной проблемой вашего цифрового дизайна питания без должной обвязки конденсаторами.
Теперь отвлечемся от мира цифровой электроники и подумаем про аналоговую. Тут все совсем иначе. Как ни странно, в качестве аналогового компонента можно взять тот же инвертор:
Разница в том, что теперь нас интересует напряжение на выходе куда больше, а точнее нас интересует оно в каждой точке. Раньше нас интересовало только больше ли оно середины, или меньше. А теперь вход в 1 V должен возвращать, допустим, ровно 2 V, а если теперь разница между землей и питанием просядет или возрастет, то 1 V превратится в 1.2 V или 0.8 V, потому что напряжение на выходе напрямую зависит от напряжения питания. И наш аналоговый инвертор будет искажать наш сигнал. Скажем так, переход от цифрового понятия похож на переход от контрастного восприятия картинки (либо черные, либо белые пиксели) , в градиентные цвета, где нам важен точный цвет пикселя, который может принимать почти бесконечное количество значений (в сравнении с двумя).
Если, скажем, это усилитель аудио сигнала, и питание осциллирует, то и выходное напряжение такой системы будет осциллировать вместе с ним, что является очень нежелательным. Кроме того, если мы сравним потребление энергии такого компонента, то оно будет меняться вместе с напряжением на выходе, ибо любой аналоговый компонент изменяет напряжение на выходе, когда меняется ток через некий внутренний компонент (примерно, как напряжение на резисторе пропорционально току через него). Можно сказать, что потребление аналогового компонента тоже может меняться скачком, но изменение это по времени характерно частотам сигнала, с которым он работает. Это не значит, что он не потребляет энергию скачками, и иногда, демпферы тут тоже бывают нужны, но особенность в том, что скачки эти имеют другой характер и очень зависят от типа и частоты компонента. Однако точно справедливо, что от всплесков и скачков питания этот прибор будет работать хуже.
Что же по вашему произойдет, если просто поместить двух этих парней рядом на плате? Возможно, вы уже догадались. Цифровой компонент будет не по злой воле приводить к скачкам напряжения вблизи себя, в лучшем случае, и к инжекции резонансов в цепь питания на различных частотах, в худшем. Из-за чего аналоговый компонент начнёт страдать, выдавая неправильные значения. Таким образом, можно сделать один главный вывод: часто, цифровые компоненты или PWM (ШИМ) силовая электроника очень сильно загрязняют линию питания, при этом сами не являются чувствительными к нему.
На одном чипе
На картинке хорошо видно, что аналоговое питание подходит к аналоговым компонентам внутри чипа.
Откуда же на одном цифровом чипе пины аналогового и цифрового питания? В этом нет ничего удивительного, просто даже скажем, цифровой микроконтроллер содержит в себе много аналоговых компонентов: АЦП, ЦАП, PLL, таким образом, если говорить очень грубо, то внутри одного чипа существует бок о бок аналоговая подсистема, питающаяся иногда от аналогового питания, и цифровая подсистема, питающаяся от цифрового питания и загрязняющая его. Поэтому в некоторых чипах питания разделяют.
Решения
Как же решить эту дилемму? На самом деле мы уже располагаем главными инструментами для решения этой проблемы — конденсаторы, катушки, а зачастую просто наша голова и здравый смысл. Итак, вот простые правила:
Не размещать аналоговые компоненты и цифровые рядом. Думать о том, как питание будет заходить на плату и как уходить с неё.
Делать длину земли от всех чипов минимальной (уменьшает индукцию, а значит и колебания напряжения/тока), а при сложном дизайне всегда оставлять один цельный полигон на питание, а один или даже два на землю. Подробно опять же здесь.
Использовать ферритовые бусины (Ferrite bead) (о них далее).
Аккуратно обращаться с высокочастотными линиями, особенно если через них течет ток. Смотреть, чтобы под ними всегда был возвратный путь земли. Желательно на той же стороне платы (если имеется 4 слоя, то два из них находятся по одну сторону)
Размещение компонентов
Например, на этом дизайне с канала Phil’s lab хорошо видно, как разделены аналоговые (справа) и цифровые (слева) компоненты. Кроме того, и земля тоже может быть отделена. Причём нужно помнить, что как ток питания, так и ток земли может изменяться скачками, а значит, нужно смотреть, чтобы у каждого компонента был свой короткий путь либо к источнику, либо «питающему» его конденсатору. Можно подумать об этом как о проектировании автострады. Нужно помнить, что у каждого крупного центра города должен быть свой источник автомобильного потока, и свой возвратный путь для автомобилей. Если у одного чипа образуется «пробка на съезде или выезде», это не должно быть бутылочным горлышком для другого. Проблема только в том, что на частотах выше 100 КГц понятие короткого пути меняется. Подробнее тут. В общем, обычно просто делают целый слой под питание или землю.
Ферритовые бусины
Ферритовые бусины это пассивные компоненты, которые по сути своей являются катушками индуктивности. Последние, как мы выяснили, умеют препятствовать скачкам тока. Вот пример такого компонента. Как видно из его характеристики, он обладает значимым импедансом на частотах шума, более 10 МГц при токах меньше максимальных.
Размещая такой компонент между аналоговым и цифровым питанием, мы легко можем погасить часть скачков, которые могут возникнуть и тем самым обезопасить себя. Нужно только не превышать максимально допустимый ток. Также при больших токах нагрузки данные катушки перестают иметь желаемый импеданс на больших частотах.
Пример разделения питания, для питания аналоговой части микроконтроллера STM32
Единственное, что нужно помнить, чаще всего грамотное расположение компонентов решает куда больше проблем, чем бусины, или другие активные решения. Поэтому не думайте, что они просто как костыль решат все ваши проблемы. Но они и правда могут сильно помочь.
Примеры
Типичное применение чипа PT2399. Аналоговая и цифровая земли разъединены
Вот, например, картинка из документации цифро-аналогового чипа задержки для аудио. На нем можно собрать простую педаль с эффектом Delay для гитары. Только вот загвоздка: тут есть аналоговое и цифровое питание отдельно. Пин 3 — это аналоговая земля, а пин 4 — цифровая. И к удивлению многих, если соединить их вместе, оно просто не запустится. В некоторых источниках, просто добавляют между пином 3 и 4 резистор и этого хватает, однако вы для своего дизайна могли бы использовать любые вышеупомянутые принципы. Если соединить два питания только возле входа питания, а не у самого чипа, быть может, одно это бы уже решило бы проблему. Ну, может ещё лучше там же поставить входной конденсатор. Пишите в комментариях ваши реализации питания для такой схемы.
Ещё пару интересных видео и случаев:
Если ты это читаешь, то можешь и сам нам помочь!
Аналоговая электроника очень требовательна к навыкам, и я использую их, работая в компании, в которой мы разрабатываем крупнейший в Европе сканер фотореконструкции людей, что требует немалых познаний именно в аналоговых сигналах, если интересно, вы можете заказать сканирование и создать идентичного 3D двойника, или стать частью нашей команды! Мы ищем специалистов по компьютерному зрению, инженеров, программистов и не только!
Выводы
Поговорили совсем немного про то, что разные элементы по-разному потребляют питание и по-разному нагружают линию питания, про то, что разным чипам нужно разное качество питания, и про то, как его грамотно обеспечивать. Были приведены ссылки на более методические источники от гуру индустрии. Примеры, где использование актуально. Надеюсь, это знание будет вам полезно, пишите пожелания, хотелось ли бы вам более подробное, или более поверхностное и “Делай так” описание. Спасибо и удачных вам дизайнов!
Не секрет, что от правильного выбора блока питания (далее БП), его конструкции и качества сборки зависит работа устройства, на которое он нагружен. Здесь я постараюсь рассказать об основных моментах выбора, расчета, конструирования и применения блоков питания.
1. Выбор блока питания
Первым делом следует четко уяснить, что именно будет подключено к БП. Главным образом нас интересует ток нагрузки. Это будет основным пунктом ТЗ. По этому параметру будет подобрана схема и элементная база. Приведу примеры нагрузок и их средние потребляемые токи
1. Световые эффекты на светодиодах (20-1000мА)
2. Световые эффекты на миниатюрных лампах накаливания (200мА-2А)
3. Световые эффекты на мощных лампах (до 1000А)
4. Миниатюрные полупроводниковые радиоприемники (100-500мА)
5. Портативная аудиотехника (100мА-1А)
6. Автомобильные магнитолы (до 20А)
7. Автомобильные УМЗЧ (по линии 12В до 200А)
8. Стационарные полупроводниковые УМЗЧ (при выходной мощности не выше 1кВт до 40А)
9. Ламповые УМЗЧ (10мА-1А – анод, 200мА-8А – накал)
10. Ламповые КВ трансиверы [выходной каскад в классе С характеризуется наибольшим КПД] (при мощности передатчика до 1кВт, до 5А – анод, до 10А – накал)
11. Полупроводниковые КВ трансиверы, Си-Би (при мощности передатчика до 100Вт, 1 – 5А)
12. Ламповые УКВ радиостанции (при мощности передатчика до 50Вт, до 1А – анод, до 3А - накал)
13. Полупроводниковые УКВ радиостанции (до 5А)
14. Полупроводниковые телевизоры (до 5А)
15. Вычислительная техника, оргтехника, сетевые устройства [концентраторы LAN, точки доступа, модемы, роутеры] (500мА - 30А)
16. Зарядные устройства для АКБ (до 10А)
17. Управляющие блоки бытовой техники (до 1А)
Следует отметить, что во многих устройствах потребляемый ток в процессе работы может значительно колебаться. Это УМЗЧ, трансиверы (особенно в телеграфном режиме), мощные СДУ. Поэтому при выборе БП следует ориентироваться ни на средний потребляемый ток и уж тем более ни на ток в режиме молчания, а на пиковую потребляемую мощность. Для питания аналоговой электроники с потребляемой мощностью до 500Вт, я рекомендую линейные блоки питания. При чем многоканальные (с несколькими выходными напряжениями). Как правило, цепи с большим потребляемым током позволяют обойтись без стабилизации напряжения. Так же следует обратить внимание на развязку напряжений. Это, прежде всего, относится к аудиотехнике и аппаратуре радиосвязи. В ряде случаев может потребоваться даже гальваническая развязка между цепями (например при конструировании ламповых УМЗЧ класса Hi-End гальваническая развязка анодных цепей позволит избежать влияния выходного каскада на усилитель напряжения. В том числе перекроет паразитные ОС по питанию). Как это делается будет рассказано ниже. Для более мощной аналоговой техники, а так же любой цифровой можно рекомендовать импульсные БП, ибо тепловой режим и массогабаритные характеристики линейных БП такой мощности оставляют желать лучшего. Вообще мощные узлы аппаратуры не особенно взыскательны к питанию, за то от качества питания во многом зависит работа помехонеустойчивых слаботочных узлов. Итак, рассмотрим кормушку изнутри.
2. Правила безопасности
Не будем забывать, что БП это самый высоковольтный узел в любом устройстве (за исключением разве что телевизора). При чем опасность представляет не только промышленная электросеть (220В). Напряжение в анодных цепях ламповой аппаратуры может достигать десятков и даже сотен (в рентгеновских установках) киловольт (тысяч вольт). Поэтому все высоковольтные участки (включая общий провод) должны быть изолированы от корпуса. Это хорошо знает тот, кто поставив ногу на системный блок трогал батарею. Электрический ток может быть опасен не только для человека и животных, но и для самого устройства. Имеются ввиду пробои и короткие замыкания. Эти явления не только выводят из строя радиокомпоненты, но и весьма пожароопасны. Мне попадались некоторые изолирующие элементы конструкций, которые в следствии подачи высокого напряжения были пробиты и выгорели до угля при чем выгорели не полностью, а каналом. Уголь проводит ток и создает таким образом короткое замыкание (далее КЗ) на корпус. При чем внешне это не видно. Поэтому между двумя проводами, припаянными к плате, должно быть расстояние из расчета примерно 2мм на вольт. Если речь идет о смертельно опасных напряжениях, то в корпусе должны быть предусмотрены микропереключатели, которые автоматически обесточивают прибор при удалении стенки с опасного участка конструкции. Элементы конструкции, которые в процессе работы сильно нагреваются (радиаторы, мощные полупроводниковые и электровакуумные приборы, резисторы мощностью свыше 2Вт) должны быть вынесены с платы (наилучший вариант) или хотя бы приподняты над ней. Так же не допускается касание корпусов разогревающихся радиоэлементов, за исключением тех случаев, когда второй элемент является датчиком температуры первого. Такие элементы не разрешается заливать эпоксидной смолой и другими компаундами. Более того, должен быть обеспечен приток воздуха к участкам с большой рассеиваемой мощностью, а при необходимости и принудительное охлаждение (вплоть до испарительного). Так. Страху нагнал, теперь о работе.
3. Законы Ома и Кирхгофа были и будут основой разработки любого электронного устройства.
3.1. Закон Ома для участка цепи
Сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению, приложенному к участку и обратно пропорциональна сопротивлению участка. На этом принципе основана работа всех ограничительных, гасящих и балластных резисторов.
Эта формула хороша тем, что под "U" можно подразумевать как напряжение на нагрузке, так и напряжение на участке цепи, последовательно соединенном с нагрузкой. Например у нас есть лампочка на 12В/20Вт и источник 17В, к которому нам нужно подключить эту лампочку. Нам нужен резистор, который понизит 17В до 12.
Рис.1
Итак, мы знаем что при последовательном соединении элементов напряжения на них могут отличаться, но ток всегда одинаковый на любом участке цепи. Вычислим ток, потребляемый лампочкой:
Значит, через резистор протекает такой же ток. В качестве напряжения берем падение напряжения на гасящем резисторе, ведь это действительно то самое напряжение, которое действует на этом резисторе ()
Из приведенного примера совершенно очевидно, что . Причем это относится не только к резисторам, но и, например, к динамикам, если мы вычисляем какое напряжение нужно подвести к динамику с заданной мощностью и сопротивлением, чтобы он развил эту мощность.
3.2. Закон Ома для полной цепи
Прежде, чем мы перейдем к нему, нужно четко уяснить физический смысл внутреннего и выходного сопротивлений. Предположим, у нас есть некоторый источник ЭДС. Так вот, внутреннее (выходное) сопротивление это мнимый резистор, включенный последовательно с ним.
Рис.2
Естественно, фактически в источниках тока таких резисторов нет, но у генераторов есть сопротивление обмоток, у розеток – сопротивление проводки, у АКБ – сопротивление электролита и электродов и т.д. Это сопротивление при подключении нагрузки ведет себя именно как последовательно включенный резистор.
где: ε – ЭДС
I – сила тока
R – сопротивление нагрузки
r – внутреннее сопротивление источника
Из формулы видно, что с возрастанием внутреннего сопротивления уменьшается мощность вследствие просадки во внутреннем сопротивлении. Это видно и из закона Ома для участка цепи.
3.3 Правило Кирхгофа нас будет интересовать только одно: сумма токов, входящих в цепь равна току (сумме токов), выходящему из нее. Т.е. какой бы не была нагрузка и из скольки бы ветвей она не состояла, сила тока в одном из питающих проводов будет равна силе тока во втором проводе. Собственно, этот вывод вполне очевиден, если мы говорим о замкнутой цепи.
С законами протекания тока вроде все ясно. Посмотрим как это выглядит в реальном «железе».
4. Начинка
Все БП во многом схожи по схеме и элементной базе. Это вызвано тем, что по большому счету они выполняют одни и те же функции: изменение напряжения (всегда), выпрямление (чаще всего), стабилизация (часто), защита (часто). Теперь рассмотрим способы реализации этих функций.
4.1. Изменение напряжения чаще всего реализуется при помощи различных трансформаторов. Этот вариант наиболее надежен и безопасен. Существуют так же безтрансформаторные БП. В них для понижения напряжения используется емкостное сопротивление конденсатора, включенного последовательно между источником тока и нагрузкой. Выходное напряжение таких БП полностью зависит от тока нагрузки и ее наличия. Даже при кратковременном отключении нагрузки такие БП выходят из строя. Кроме того, они могут только понижать напряжение. Поэтому я не рекомендую такие БП для питания РЭА. Итак, остановимся на трансформаторах. В линейных БП используются трансформаторы на 50Гц (частота промышленной сети). Трансформатор состоит из сердечника, первичной обмотки и нескольких вторичных обмоток. Переменный ток, поступая на первичную обмотку создает в сердечнике магнитный поток. Этот поток, как магнит, наводит ЭДС во вторичных обмотках. Напряжение на вторичных обмотках определяется количеством витков. Отношение количества витков (напряжения) вторичной обмотки к количеству витков (напряжению) первичной обмотки называется коэффициентом трансформации (η). Если η>1 трансформатор называют повышающим, в противном случае – понижающим. Есть трансформаторы у которых η=1. Такие трансформаторы не меняют напряжение и служат только для гальванической развязки цепей (цепи считаются гальванически развязанными, если у них нет непосредственного общего электрического контакта. Хотя токи, протекающие через них, могут действовать друг на друга. Например «Blue Tooth» или лампочка и поднесенная к ней солнечная батарея или ротор и статор электродвигателя или неоновая лампа, поднесенная к антенне передатчика). Поэтому использовать их в БП нет смысла. Импульсные трансформаторы работают по такому же принципу с той лишь разницей, что на них не подается напряжение непосредственно из розетки. Сначала оно преобразуется в импульсы более высокой частоты (обычно 15-20кГц) и уже эти импульсы подаются на первичную обмотку трансформатора. Частота следования этих импульсов называется частотой преобразования импульсного БП. С возрастанием частоты увеличивается индуктивное сопротивление катушки, поэтому обмотки импульсных трансформаторов содержат меньшее количество витков по сравнению с линейными. Это делает их более компактными и легкими. Однако импульсные БП характеризуются бОльшим уровнем помех, худшим тепловым режимом и схемотехнически более сложны, следовательно менее надежны.
4.2. Выпрямление подразумевает преобразование переменного (импульсного) тока в постоянный. Этот процесс заключается в разложении положительных и отрицательных полуволн на соответствующие полюса. Есть достаточно много схем, позволяющих это сделать. Рассмотрим те, которые наиболее часто используются.
4.2.1. Четвертьмост
Рис.3
Самая простая схема однополупериодного выпрямителя. Работает следующим образом. Положительная полуволна проходит через диод и заряжает С1. Отрицательная полуволна блокируется диодом и цепь оказывается как бы оборванной. В этом случае нагрузка питается за счет разрядки конденсатора. Очевидно, что для работы на 50Гц емкость С1 должна быть сравнительно велика, чтобы обеспечивать низкий уровень пульсаций. Поэтому схема применяется в основном в импульсных БП ввиду более высокой рабочей частоты.
4.2.2 Полумост (удвоитель Латура-Делона-Гренашера)
Рис.4
Принцип работы похож на четвертьмост, только здесь они соединены как бы последовательно. Положительная полуволна проходит через VD1 и заряжает С1. На отрицательной полуволне VD1 закрывается и С1 начинает разряжаться, а отрицательная полуволна проходит через VD2. Таким образом между катодом VD1 и анодом VD2 появляется напряжение, в 2 раза превосходящее напряжение вторичной обмотки трансформатора (рис.4а). Этот принцип можно использовать для построения расщепленного БП. Так называются БП, выдающие 2 одинаковых по модулю, но противоположных по знаку напряжения (рис.4б). Однако не следует забывать, что это 2 соединенных последовательно четвертьмоста и емкости конденсаторов должны быть достаточно велики (из расчета, как минимум, 1000мкФ на 1А потребляемого тока).
4.2.3. Полный мост
Самая распространенная схема выпрямителя имеет наилучшие нагрузочные характеристики при минимальном уровне пульсаций и может применяться как в однополярных (рис.5а), так и в расщепленных БП (рис.5б).
Рис.5
На рис.5в,г показана работа мостового выпрямителя.
Как уже говорилось, различные схемы выпрямителей характеризуют разные значения коэффициента пульсаций. Точный расчет выпрямителя содержит громоздкие вычисления и на практике редко бывает необходим, поэтому ограничимся ориентировочным расчетом, который можно выполнить по таблице
Вы можете написать сейчас и зарегистрироваться позже. Если у вас есть аккаунт, авторизуйтесь, чтобы опубликовать от имени своего аккаунта.
Примечание: Ваш пост будет проверен модератором, прежде чем станет видимым.
Последние посетители 0 пользователей онлайн
"вести" дрель по жесткости одной оси, по диагонали параллелепипед режешь (два "клина" в итоге, как у оконщиков для крепежа стёкл) и смещаешь (точность до микрон, при надобности).
У меня 99,99 % отверстий - "на весу", так что за долгие годы уже выработалась практика сверлить точно куда нужно: на метр между отверстиями могу до пол миллиметра вывести точность сверления. К примеру: вешаешь метровое зеркало людям в ванной, миллиметр-два перекоса - и уже по плиточному шву это видно невооружённым взглядом. Потому и приходится сверлить максимально точно. Но вот если ещё и под плиткой не знамо что, то есть когда уже в стене сверло или бур уходит в сторону, тем самым смещая входное отверстие в плитке - спасают дюпеля со смещённым центром (многие думают что они бракованные, потому и не покупают их). А ними можно выровнять отверстия до 5 мм. Или другой пример: прикручиваешь какой-нибудь длинный светильник/полку/крючок/чтоугодно на самый край ЛДСП. Ошибёшься на миллиметр - и будет некрасиво торчать край, или слишком смещено. Потому и нужно просверлить максимально точно. А зная, что легко уводит - делаю как описывал выше. А за "хлопоты" - люди доплачивают обычно, ну или изначально цену объявляешь, потому что "можешь". И на самом деле много случаев всяких, когда нужно очень точно просверлить тютелька-в-тютельку.
с напыления из ламината? Вы предложили "затирать" металлом (сверло на реверс) пленку из акриловых или меламиновых смол, наверное, как вариант, если не много в штуках и с водичкой. хлопотно это и не гарантируется "на весу" хороший результат.
three diffrent one. на таких гаденьких покатушках мощный преобразователь не сделать. это так фильтр слабосильный кое-как. а в каких удобно. можно в BTU, можно в эргах, можно в лектрон-вольтах, можно в джоулях, даж в килокалориях можно надо сначала физику 6 класс выучить, потом прочесть книжыцу "теоретически основы лехтротекники" и понять шо там написано. 500 страничек всего. сонеты вильяма и те длинее. также полезно прочитать полностью даташиит на дрочельки и сделать соответствующии выводы а проще всего прочесть апноут и даташиит на микры повышающих преобразователей и сделать точнейшуу копию с даташиитного преобразователя
Я всегда сверлю немного по-другому: только сделал мелким свёрлышком зацепную вороночку, остановился и посмотрел куда увело, продолжаю сверлить уже с наклоном в сторону увода, тем самым как бы расширяю и углубляю воронку в сторону требуемого центра будущего отверстия. Чем сильнее увело - тем больше наклон. Когда визуально воронка уже стала по центру - выравниваю сверло и досверливаю отверстие. Дальше уже просто расширяю до требуемого диаметра. На словах выходит долго, а на деле - 2-3 секунды на "подготовку". Единственное, что если требуется точное отверстие большого диаметра (на вскидку больше двух-трёх диаметров "начального" свёрлышка), то рассверливаю начальное отверстие промежуточным диаметром, иначе так же может увести отверстие уже при рассверливании. Свёрла у меня острые. А вот просверливаемый материал никогда не знаешь как поведёт себя: дсп и лдсп весь разнородный, особенно дешёвый - попадает сверло на сгусток клея, и норовит уйти в сторону мягкой щепки; доска тоже может с сучком попасться, так же сверло уводит. Да и не всегда сверло ведь равномерно заточено - мелкие диаметры трудно проконтролировать при заточке.
Читайте также: