Как увеличить мощность лабораторного блока питания
Однажды, году в 2009, приобрел себе блок питания. Китайский. Стоил он 580 рублей. Блок был рассчитан на 15 вольт и ток от 0.6 до 2 ампер. Параметры меня не устроили сразу, дабы покупал под переделку, ради корпуса и индикации. Параметры блока были таковы, что регулировка тока в нем заключалась не в стабилизации оного (например берем выход и коротим его, а ручкой тока выставляем ток КЗ.), а триггерной защиты: то есть выставим например защиту на 1А и если потребитель жрал более 1Ампера, то блок уходил в защиту и обрубал выход. Это не серьезно, т.к. мне нужна была именно плавно регулируемая стабилизация тока без ухода в защиту.
Что решил сделать:
Конечно же поменять начинку. Куда ж без этого.
Задача была из обыденного, повседневного хлама сделать бюджетный регулируемый источник от 0 до 24 вольт. В реале получилось от 0.7 до 24 вольт (далее расскажу почему.) и стабилизация тока от 0 до 10 Ампер.
За основу "проекта" был взят обычный компьютерный ATX блок питания. Их у меня было где-то с десяток.
Но были среди них дикий китай, где вместо различных элементов были тупо впаяны перемычки (дроссели, фильтры) экономия типа, да и по силовой части там был полный ализ-гидрализ… К таким даже руки прикладывать не было желания. Были и нормальные.
Для начала нужно было выбрать самый качественный из них. На подопытного пошел брендовый 250 ваттный старенький ATX блок, с добротными силовыми ключами 2SC2325 (toshiba). Ну и естессно со всеми элементами в наличии.
Все компьютерные блоки такого "класса" собраны практически всегда по одной схемотехнике: Импульсный источник питания с обратной связью с 2 плечами ключей системы "Push-pull" тяни-толкай, с гальванической развязкой по управлению согласующим трансформатором. Контроллер ШИМ в них всегда классическая TL494 (или KA7500, полный аналог), имеющая на борту 2 усилителя ошибки, для отслеживания и стабилизации от просадок выходного напряжения. Типа следит что на выходе, и если напряжение проседает под нагрузкой- она поддает гари на эти самые ключи и напряжение выравнивается (гарь в данном случае ширина (длительность) имульса на первичке импульсного трансформатора. Шире импульс- больше выходное напряжение. Короче импульс- напряжение на выходе ниже.Это и есть принцип ШИМ).
Так же ШИМ используется в кач-ве "плавной" подсветки в салоне авто. Вообще это гениальная штука. За ШИМом будущее))
В чем плюс импульсных источников питания (ИИП): конечно высокий КПД. Легко регулировать выходное напряжение, достаточно менять ширину импульса на трансформаторе. Они доступны и малогабаритны. Ключевые транзисторы работают в ключевом режиме: полного открытия (низкое сопротивление перехода "вкл"), либо полного закрытия (высокое сопротивление перехода "выкл"). По сравнению с линейными стабилизаторами (или усилители класса А, АВ и пр): например, где транзистор в полуоткрытом состоянии, он имеет сопротивление, на котором идет рассеивание мощности и происходит нагрев, в ШИМе же как таковой эффект отсутствует (кстати усилитель D-класса (а-ля digital) как раз на ШИМе и построен, от того высокая мощность, и низкое тепловыделение = высокий КПД).
Минусы этих ИИП- много помех, т.к. рабочая частота преобразования ~60кГц, то мы имеем на выходе ВЧ наводки, с которыми довольно сложно бороться, но можно, при помощи индуктивностей и керамических кондеров. (Поэтому звукотехника высших классов имеет на борту классический тяжелый и громоздкий трансформаторный БП.) В большинстве вариантов- если КЗ на выходе и ток у нас не отслеживается- БП идет в разнос и выгорают оба силовых ключа. В выбранном БП как раз это без защиты и я попалил несколько пар ключевых транзисторов пока находил пути регулировки тока и напряжения. И вот, в один прекрасный момент настал тот час, когда все стало стабильно и ничего не сгорало.
Сильно в подробности углубляться не буду, там много писанины, и будет лучше, по мере вопросов отвечать на них.
Из основного опишу: выбрасывание из схемы дросселя групповой стабилизации. Напряжение будем снимать по линии бывших +12 вольт. Это значит что все остальные линии напряжений мы просто отключим, выпаяв из них диоды выпрямителей (3.3в, +5, -5, -12 и пр) они не нужны и будут плавать вместе с основным напряжением. Меняем кондеры по выходу на более высоковольтные. Например электролит 50v 1500мкФ, что б штатный не жахнул (он 16 вольт всего).
Далее смотрим даташит ШИМ контроллера TL494 (KA7500) (далее "494я"). Из него видно, что как ранее говорилось- микра имеет 2 усилителя ошибки, которыми она смотрит выходное напряжение БП и если что не так- добавляет гари на ключи или наоборот, сбавляет ее. Это называется обратная связь (залог стабильности напряжений).
В штате использован только один усилитель. Второй посажен на землю. Запломбирован тоесть) Т.к. за током БП в компе не смотрит.
Вот как раз второй усь и будем использовать для отслежки тока в цепи. А первый так и останется следить за напряжением. Для этого собираем простейший резисторный делитель, на который вешаем переменник. Им как раз и будем регулировать входное напряжение на усилитель 494й (грубо говоря говорить микросхеме что делать.)
Например нужно нам на выходе БП 5 вольт. Крутим резистор в большее сопротивление. Напряжение на усилителе повышается. Микросхема запалила повышение напряжения на усилителе. Взяла и уменьшила длительность импульса на ключах. тут то напряжение и снижается на выходе самого БП. . Так же и наоборот.
С током так же. Ток меряется по принципу падения напряжения на низкоомном (0.05ом) токоизмерительном шунте (резисторе) через который у нас подключена "-" клемма на передней панели . Больше ток через резистор- больше напряжение на нем. Это напряжение и отслеживает 494я своим вторым "распломбированным" усилителем и отсекает (обрубает) ШИМ при превышении заданного порога. Регулируем его так же как и напряжение на выходе.
Почему не от 0, а от 0.7 вольт:
Так как мы играемся ШИРИНОЙ (длительностью) импульса- мы не можем полностью эти импульсы убрать. Если убирать- то это срыв генерации, и БП начинает вести себя неадекватно: писки, шелчки и пр прелести. Это происходит потому что 494я пытается запустить генерацию, но слишком высокое напряжение на входе усилителя не позволяет ей этого сделать, и она снова срывает генерацию и так циклично. Поэтому резисторным делителем напряжения на входе 494й добиваемся самой короткой длительности импульсов, при которых еще сохраняется стабильная работа 494й. Эта минимальная длительность и есть наши минимальные 0.7 вольта.
Ну теперь фото чо как)
Вот родные внутренности этой поделки дядюшки Ляо. Вытряхаем это.
Будем ставить это. Уже переделанное и готовое к употреблению. только чуть допилить регулировкой.
Здравствуйте имеем блок питания (плата у устройстве) 220-240 В постоянное 12 В, 5 А. Фото платы yadi.sk/d/LslYaDr5gvBMh. Если нужно сделать более подробные сделаю.
Нужно 10 А. Можно из этого блока питания заменой каких либо элементов сделать более мощный? При этом он не должен сильно увеличится в размерах и не должен сильно греться.
Это возможно? Может помочь кто нибудь?
В радио электронике не силен но паять умею, схемы вроде понимаю, диод от конденсатора отличаю.
Всем заранее спасибо. :)
Сами подумайте: вы хотите увеличить мощность БП в 2 раза и остаться в тех же размерах, в том же тепловом режиме… Это из области фантастики!
Нет ну не в тех же. к тому же компоновка на плате насколько я понимаю позволяет ставить компоненты немного массивнее.
Потом прогресс не стоит на месте сейчас же есть гораздо меньшие компоненты с лучшими характеристиками (я понимаю что не все)
В длину есть еще 2см. Плата стоит в пластиковом корпусе тобиш температуру наверно не больше 45-50 градусов при длительной работе.(Хотя можно воткнуть маленький куллер)
Конденсаторы фильтров поставить бОльшей ёмкости не сложно. Поменять транзисторы и выпрямительные диоды на более мощные — тоже не сложно, правда не факт, что они будут выделять столько же тепла — возможно, радиаторы придётся увеличить (или вводить принудительное охлаждение). Перестроить порог срабатывания защиты на бОльшую мощность тоже не проблема…
Главный вопрос — потянет ли трансформатор? Хватит ли сечения его сердечника и диаметра проводов… 99% нет.
Пробовать можно. Но гарантии удачного результат нет.
А что может быть по слоем текстолита? Там в нутрии похоже термопаста и вокруг приклеено термоклей.
Это просто изоляция входных цепей, гальванически соединённых с сетью. Чтобы ёбом не токнуло!
Есть идеи что это может быть за трансформатор(как узнать, или как понять способен ли он на это)
Сможете помочь с подбором деталей?
Какой у вас опыт в электронике? Какие измерительные приборы вы имеете? Какие инструменты?
Паяльник, мульти метр, Источник питания. Сопротивление измерить, напряжение, силу тока могу. Паяльником пользуюсь на твердую 4. Навесной монтаж не проблема. Понимаю что не все детали можно нагревать. А вот с номенклатурой и подбором деталей беда. Осциллограф тоже понимаю но его нет :)
Как то так.
А что конструировали, собирали самостоятельно?
нуля можно сказать ничего. Я больше электрик, не электронщик. :(
Плохо… Но начинать никогда не поздно!
Такие вещи начинаются со срисовывания с платы принципиальной схемы. Будет ясна схемотехника. Это даст ответы на многие вопросы. В данном случае, схема не сложная. Сам процесс требует не столько знаний, сколько внимания и терпения.
Начинайте. Удаляйте изолирующий стеклотекстолит и вперёд. Что неизвестно, например, цоколёвка транзистора — то забиваете в Гугле его наменование, открываете datasheet и смотрите. Что будет не ясно — я подскажу.
Спасибо будем переносить на бумагу. Я его уже удалил и добавил фото по той же ссылке yadi.sk/d/LslYaDr5gvBMh
Сами подумайте: вы хотите увеличить мощность БП в 2 раза и остаться в тех же размерах, в том же тепловом режиме… Это из области фантастики!
В принципе можно, повысив частоту преобразования, только возникает вопрос — на фига козе музыкальный инструмент. Проще и лучше собрать другой источник по проверенной схеме без идиотских экспериментов
Добавил фото. Есть идеи что это может быть за трансформатор(как узнать, или как понять способен ли он на это).
Или может проще кто-то сможет подсказать (продать) готовый блок не за дорого.
Плата 135мм*55мм*40мм. Размер корпуса 153*58*45
Нет ничего невозможного. Для увеличения мощности выхода, надо использовать другой трансформатор, пересчитанный под ваши 12 V и 10А и его придется наматывать самому! а если опыта нет, то очень вероятна авария. И Очевидно тот, что на фото, придется менять на другой большего размера а также придется пересчитывать цепь демпфера который находится на СТОКЕ ключа. Второй момент- под замену пойдет электролитический кондесатор первичной стороны, т.к емкость его выбирается из условия 1-2 мкф на 1 ватт выходной мощности устройства, под замену пойдут и диоды выпрямителя там же. Третий момент- может понадобиться и замена диода выпрямителя вторичной стороны, а также придется увеличивать емкость конденсаторов тут же, а это уже совсем другие габариты всего устройства. … Это так, по моему опыту и навскидку. Более точное рассмотрение задачи выявит еще дополнительные замены. Греться устройство после этого будет сильнее и ему потребуется вентилятор.
В общем для вас перспектива нерадостная и проще сделать самому новый, но на большУю выходную мощность. А чтобы так сделать, только одно умение паять будет не достаточным, нужно иметь соответствующие знания и опыт изготовления подобных устройств. Поверьте.
Это я уже понял. :(
Может кто подскажет где взять готовый блок со схожими характеристиками?
где ж ты раньше был … Месяц назад разобрал на детальки БП импульсный на 150 вт с параметрами 12 V на 12,5 А (.А так переделать АТХ под свои нужды
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
Топ авторов темы
Falconist 9 постов
Witewut 7 постов
Praktic 8 постов
А.В.Суворов 30 постов
Популярные посты
_abk_
23 декабря, 2019
Почитал тему. Сделал два очевидных вывода. 1) вы вообще не понимаете, какой источник питания вам нужен. (И нужен ли). Ваше представление о его применении абстрактно. 2) вы не понимаете, ч
Falconist
18 декабря, 2019
1) Полумостовая схема с конденсаторами во втором плече эффективна до мощности порядка 400 Вт. Ограничивающими мощность элементами являются именно электролитические конденсаторы, не обеспечивающие прот
darkly
18 декабря, 2019
Как вариант собрать из двух атх блоков двуполярный источник. С одного блока при распайке моста на 12в шине вполне реально получить 30в но ток 15а с 300вт блока будет проблемный. Весь смысл с
Изображения в теме
сдохнуть от голода после растрат от таких "рацух" куда страшнее, чем моментальная смерть . Зачем все умышленно путают то, что делается для рядового потребителя и на века от банальной оснастки радиолюбителя или ремонтника? Я в эпоху службы в ВУЗ-е МЧС услышал от матери, которая работала инженером в СКТБ , связанным с электрооборудованием вопрос: "Кто у вас там таких дегенератов готовит"? А все опосля того, как пришел долПоЖОБ - выпускник-лейтенант и увидев ЛАБОРАТОРНЫЙ СТЕНД с порога заявил - "У Вас открытая проводка"!
А нужны ли шунтирующие диоды для светодиодов? Мне представляется, что обратный ток через верхние диоды слишком мал, чтобы нанести какой-либо вред светодиодам. Хотел собрать схему, но не обнаружил ни свободного шнура с вилкой, ни патрона для лампы. Диоды и светодиоды под рукой, а вилки и патроны где-то на балконе. Пожалуй, в 3 часа ночи я туда не полезу. Так что эксперимент откладывается.
Еще в Радио 1977 года простая схема на светодиодах для постоянного напряжения. (если между H4 и R1 добавить диод для надежности то будет и на переменном перемигиваться)
Они хоть и не приемлют закон Ома (на всё воля Аллаха), но таки всё чаще они монтируют исключительно правильно и аккуратно (особенно если объяснишь как оно должно быть, и что желто зелёный провод - исключительно для заземления. )!. На пищащий тестер в режиме прозвона уже не смотрят как на шайтан машину, которая если засвистит - значит денег не будет. С уважением, Сергей
В итоге имеем, что из коробки блок на честные 333W и больше из него не выжать из за данных перемаркированных конденсаторов.
Пишу об этом продавцу не особо надеясь на успех… (Обычно у китайцев в таком случае моя-твоя плохо понимай, открывай диспут, отправляй в Китай)
Тут же продавец все понял сразу. Говорит сейчас все решим, пиши какие детали тебе нужны, все вышлю! Пишу ему все варианты с номиналами и размерами. Высылает буквально через день с трэком из Китая.
Вместо двух приезжают три 450V 330uf. С ёмкостью и esr все в порядке видно что оригиналы но б/у. Ну что же спасибо.
Раз уж приехало три сверлю ещё дырок и ставлю все три (место появилось по причине удаления переключателя 110/220. Плюс ставлю плёнку. Шлифую/полирую радиаторы, народу термопасту, собираю:
Включаю через лампочку все работает. Собираю корпус.
Далее испытания. Электронной нагрузки такой мощности у меня нет. Мощных резисторов в необходимом количестве тоже нет. По этой причине собрал ВСЕ домашние глупые нагревательных приборы утюг, электробатарею, рисоваку, три чайника, блинницу итд.
Блок питания выкрутил на 57в
К выходу блока питания подключился dps5015 далее ВСЕ нагревательные приборы. В итоге у меня получилось 590W при 50В на выходе понижайки. Больше мощных глупых приборов пригодных для эксперимента не нашлось. В чайники, рисоварки итп налил воды. И поставил все это дело поработать на 4 часа. Блок питания не вонял, не сгорел никаких критических перегревов элементов не обнаружено.
Вентилятор в данном источнике работает всегда даже на холостом ходу, с увеличением потребляемой мощности обороты растут.
Далее соединив в одном корпусе данный блок питания и dps5015 я получил лабораторный источник питания, который успешно работает у меня уже год.
Но это будет новый обзор.
Для нормально отображения перехода с CV в CC схема индикации требует небольшой доработки. Режем дорожку между 7-й ногой ОУ LM358 и затвором VT1. Соединяем перемычкой затвор VT1 с 1-й ногой ОУ LM358. Удаляем синий светодиод с затвора. После доработки — красный загорается при срабатывании CC. Схема со всеми изменениями в конце статьи.
Два дня ушло на рисование классики. Все детали спроектированы для печати без поддержек.
Общее время печати составило около 22 часов на скорости 60мм/с. Стоимость PLA, без учета электричества и амортизации ~$5. В качестве первичного источника использовал старый БП от ноутбука фирмы HP, модель PPP017S. Выходное напряжение 18.5В, ток 6.5А. Для питания вентилятора +12В и линии USB +5В использовал MP1584. Имхо если не выдавливать из них все 3А, то за эти деньги вещь годная. Требуют напильника — 470мкФ-1000мкФ на выходе для уменьшения пульсаций. От 5 штук дешевле.
Многооборотные резисторы BOCHEN WXD3-13-2W на 10кОм, 2 штуки. Показометр DSN-VC288 — тормоз, не возможно настроить на весь диапазон 0В-100В. Врет или в начале, или в конце. Кое-как настроил на 0В-30В. По току совсем печально — ток 0.3А показывает 0.7А, ток 3.5А показывает 5.5А и регулировки не хватает скомпенсировать это безобразие. Если напряжение первичного источника «Supply Power» меньше 30В, то «Isolated Power» можно запитать от «Supply Power», что и было сделано.
Страшный сон электрика
Передняя панель
Для USB использовал такие платы. Ищутся по «Type A Female USB To DIP 2.54mm PCB Connector». Оптом от 5-10 штук дешевле.
Выставил 12В/10А и снял пульсации осциллографом с закрытым входом. В качестве нагрузки автомобильная лампочка дальнего света. Получилось 20мВ с частотой 166кГц. Отличный результат.
При выдергивании нагрузки в режиме CC, модуль не горит и не плавится. Из недостатков — на моем экземпляре не удалось выставить ниже 1.4В по напряжению и 0.3А по току. Огромная входная ёмкость кондесаторов. Еще один косяк — при минимальном напряжении 1.4В ограничение тока не работает и модуль выдает на все деньги, около 12А. Как написал в комментариях ksiman, 12А глюк устраняется добавлением резистора 100 Ом в разрыв между 2-й ногой XL4016 и выходом регулируемого делителя напряжения R9-R11-R12. Схема после всех доработок
Читайте также: