Переделка китайского блока питания 24в
Решил переделать свой лабораторный блок питания. Хоть он и надежный, но тяжелый и занимает много места. На рабочем столе всегда не хватает. Планируя перестановку. Решил повесить навесную полку и под ней полно места. Идея пришла быстро, делаю навесной лабораторный блок питания.
Изготовление лабораторного блока из китайских модулей
На корпусе делаю разметку под элементы передней панели. Вырезаю. Пластик довольно мягкий, можно вырезать острым ножом.
Примеряю место под модули. Сверлю отверстия, и устанавливаю модули. Сетевой модуль устанавливаю на втулки. Втулки нарезал из силиконовой трубки. Выходные провода с сетевого модуля сразу прикрутил. Вынес провода под регулировочные резисторы. Схему нет смысла рисовать, все банально просто. С сетевого модуля, провода идут на регулировочный модуль. На клеммы провода идут через вольтамперметр.
Припаял провода к резисторам. Нашел ручки, разного цвета. На резистор регулировки тока идет 3 провода, на напряжение 2.
Сетевой провод запаял на тумблер. С тумблера провода идут на модуль. Очень удобное место было под тумблер.
Для питания вольтамперметра применил стабилизатор. Собран стабилизатор на TL431. Можно его не ставить, но решил перестраховаться. Можно питать и от 24 вольт. Стабилизатор можно рассчитать в интернете.
Для плавности регулировки, параллельно регулировочному резистору установил постоянный резистор на 27 кОм.
Подключил к регулировочному модулю входные и выходные провода. Стабилизатор для вольтамперметра тоже прикрутил к модулю. Стабилизатор залил термо клеем.
Закрываю. Включаю. Подключил на выход автомобильную лампу. Стабилизация работает отлично.
Лабораторный блок питания отлично вписался в мастерской. Не занимает место. Удобно пользоваться
↑ Это трудно назвать стабилизатором.
Можно подумать, что достаточно взять трансформатор, диодный мост, подключить к ним модуль, и перед нами стабилизатор с выходным напряжением 3…30 В и током до 2 А (кратковременно до 3 А).
Я так и сделал. Без нагрузки всё было хорошо. Трансформатор с двумя обмотками по 18 В и обещанным током до 1,5 А (провод на глаз был явно тонковат, так оно и оказалось).
Мне нужен был стабилизатор +-18 В и я выставил нужное напряжение.
При нагрузке 12 Ом ток 1,5 А, вот осциллограмма, 5 В /клетка по вертикали.
Это трудно назвать стабилизатором.
Причина проста и понятна: конденсатор на плате 200 мкФ, он служит только для нормальной работы DC-DC преобразователя. При подаче на вход напряжения от лабораторного блока питания, всё было нормально. Выход очевиден: надо питать стабилизатор от источника с малыми пульсациями, т. е. добавить после моста ёмкость.
Ссылки на модули:
↑ Итоговая схема включения модулей LM2596
При длительной нагрузке током 1 А детали заметно нагреваются: диодный мост, микросхема, дроссель модуля, больше всего дроссель (дополнительные дроссели холодные). Нагрев на ощупь 50 градусов.
При работе от лабораторного блока питания, нагрев при токах 1,5 и 2 А терпимый в течение нескольких минут. Для длительной работы с большими токами желателен теплоотвод на микросхему и дроссель большего размера.
↑ Монтаж
Это обеспечило удобный монтаж и охлаждение модулей. Стойки можно сильно нагревать при пайке, они не сместятся в отличие от простых штырей. Эта же конструкция удобна, если надо припаять к плате внешние провода – хорошая жесткость и контакт.
Плата позволяет легко заменить при необходимости модуль DC-DC.
Общий вид платы с дросселями от половинок какого-то ферритового сердечника (индуктивность не критична).
Несмотря на крошечные размеры модуля DC-DC, общие размеры платы получились соизмеримыми с платой аналогового стабилизатора.
Камрад, рассмотри датагорские рекомендации
🌼 Полезные и проверенные железяки, можно брать
Опробовано в лаборатории редакции или читателями.
Я купил на Aliexpress модули LM2596, как на фото выше. Хотя на сайте были показаны твердотельные конденсаторы на напряжение 50 В, конденсаторы обычные, а половина модулей с конденсаторами на напряжение 16 В.
Смотрите видео
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.
Заявлены довольно высокие параметры, а стоимость готового модуля меньше стоимости входящих в него деталей. Прельщают малые размеры платы.
Я решил приобрести несколько штук и испытать их. Надеюсь, мой опыт будет полезен не слишком опытным радиолюбителям.
Смотрите видео
↑ Увеличенная ёмкость на входе
С дополнительным конденсатором 4700 мкФ на входе, пульсации на выходе резко уменьшились, но при 1,5 А были ещё заметны. При уменьшении выходного напряжения до 16 В, идеальная прямая линия (2 В /клетка).
Падение напряжения на модуле DC-DC должно быть минимум 2…2,5 В.
Теперь можно смотреть пульсации на выходе импульсного преобразователя.
Видны небольшие пульсации с частотой 100 Гц промодулированные частотой несколько десятков кГц.
↑ Борьба с пульсациями
↑ Выводы
1. Необходим трансформатор с сильноточной вторичной обмоткой или с запасом по напряжению, в этом случае ток нагрузки может превышать ток обмотки трансформатора.
2. При токах порядка 2 А и более желателен небольшой теплоотвод на диодный мост и микросхему 2596.
3. Конденсатор питания желателен большой ёмкости, это благоприятно сказывается на работе стабилизатора. Даже крупная и качественная ёмкость немного нагревается, следовательно желательно малое ESR.
4. Для подавления пульсаций с частотой преобразования, LC фильтр на выходе необходим.
5. Данный стабилизатор имеет явное преимущество перед обычным компенсационным в том, что может работать в широком диапазоне выходных напряжений, при малых напряжениях можно получить на выходе ток больше, чем может обеспечить трансформатор.
6. Модули позволяют сделать блок питания с неплохими параметрами просто и быстро, обойдя подводные камни изготовления плат для импульсных устройств, то есть хороши для начинающих радиолюбителей.
При необходимости лабораторный БП (ЛБП) с регулируемым выходным напряжением от 4-х до 24В и током до (5-12А) можно собрать из старого компьютерного питателя (КБП), коих ныне расплодилось в великом множестве.
Имея в наличии плату и корпус от старого КБП, остается запастись стрелочной измерительной головкой (для измерения выходного напряжения) или даже - двумя (если есть желание измерять еще и выходной ток), переменным резистором, парой электролитических конденсаторов (от 1000мФ/50В), парой клемм, инструментами и терпением на пару-четверку (а, может быть, и - больше) часов. Несмотря на то, что сама переделка КБП относительно проста, но требует некоторой кропотливости и внимания. В частности, при выпаивании ненужных элементов схемы КБП, следует постараться не выпаять чего-нибудь лишнего, без чего впоследствии задуманная схема может оказаться неработоспособной.
Расположение дополнительных элементов, равно, как и мелкие слесарные работы с этим связанные, так же требуют тщательного продумывания (дабы не совместить несовместимое, зацепив выводами деталей, располагаемых в "Cold"-части схемы, участки цепи "Hot"-части).
Содержание / Contents
Переделка импульсного источника питания на любое напряжение 5-40 В
Все китайские импульсники плюс-минус имеют одну схему и принцип работы. В данном примере возьмем блок на 24 В 10 А и повысим выходное напряжение до 36 В. Проверка до разборки:
Блок выдает 24 В. Но справа от колодки подключения имеется подстроечный резистор, который позволяет в небольших пределах изменить выходное напряжение. Максимум до 27 В. Разбираем металлический корпус.
Все что нам нужно поменять находится в правом верхнем углу, это: выходные конденсаторы и резисторы в цепи обратной связи.
Резисторы в цепи обратной связи находятся вплотную с подстроечным резистором. Продолжим разбирать блок, чтобы добраться до низа монтажной платы. Откручиваем силовые ключи.
Нет, если вам необходимо понизить напряжение, то трогать их естественно не надо. Заменить нужно, если напряжение у них работы меньше.
Чтобы повысить напряжение, нужно понизить делитель состоящий из резисторов. Заменим резистор 2 кОм на 1 кОм.
Понадобится:
Понадобится
Корпусом у меня будет коробка от старого модема. В ней полно места, да и собирать буду на модулях.
Силовой частью служит модуль из Китая. На выходе модуля 24 вольта и обещают внушительный ток, как для габаритов модуля.
Регулировать выходное напряжение, буду при помощи готового модуля. Модуль довольно распространенный, информации о нем много, цена очень хорошая.
Вместо подстроечных резисторов установлю регулировочные, отечественные. Лучше конечно взять проволочные резисторы, но я применю, какие есть. Так же нужно подобрать ручки на них.
Сетевой тумблер у меня Т3, у меня их валом.
Клеммы нужны разного цвета, чтоб не перепутать при подключении устройств.
Вольтамперметр из Китая. Очень хорошо себя зарекомендовал. Габариты в самый раз.
Камрад, рассмотри датагорские рекомендации
🌼 Полезные и проверенные железяки, можно брать
Опробовано в лаборатории редакции или читателями.
Но прежде чем вообще что-либо начинать делать, нужно прикинуть, какие именно КБП наиболее подходят для переделки. "Практически все!" - может сказать кто-то, и я с этим соглашусь, но. не все КБП после переделки будут себя одинаково вести. Несмотря на то, что в своих мощностных категориях КБП имеют практически равные заявленные параметры, схемотехника их все же различна и требует некоторого рассмотрения. Два основных схемотехнических типа КБП, использующихся со времен зарождения формата АТ, это - однотактный прямоходовой инвертор (ОПИ) и двухтактный полумостовой (ДПИ) ШИ-управляемый инвертор с накопительным дросселем (он же - дроссель групповой стабилизации), позаимствованный из схемотехники своего однотактного собрата.
Именно такие преобразователи зарекомендовали себя с наилучшей стороны при работе на мощностях от 150Вт. К достоинствам этих преобразователей можно отнести и относительно простую реализацию стабилизации нескольких выходных напряжений. Все типы КБП теоретически могут являться кандидатами в ЛБП с той лишь разницей, что ОПИ всегда будут иметь преимущество из-за лучшего диапазона входного напряжения и большей устойчивости в регулируемом диапазоне выходных напряжений.
Разнообразие схемотехники современных КБП, однако, не ограничивается лишь разделением на «однотактные» и «полумостовые». Всевозможные ухищрения производителей КБП в погоне за улучшением параметров приводят к все большей интеграции узлов КБП. Так, например, в корпус одной микросхемы могут быть упакованы ШИМ инвертора с супервизором, а ШИМ корректора мощности может выполнять так же и функции ШИМ основного инвертора КБП. Схемы таких КБП сложны для какой-либо модернизации, поэтому для переделки лучше использовать КБП с классической схемотехникой, где в качестве ШИ-контроллера используются распространенные (если не сказать – популярные) микросхемы серии UC38ХХ, TL494 или их аналоги.
Измерительная головка, если только она не является профессиональным щитовым вольтметром, градуируется по показаниям любого точного мультиметра в режиме вольтметра (стрелочного или цифрового – на вкус). Светодиод индикации через резистор 150-560Ом подключен к +5VSB (выход питания ДБП). В качестве индикации наличия выходного напряжения ЛБП, а так же в качестве начальной минимальной нагрузки мною использована лампа накаливания (26В/150мА).
Предупреждение: не стоит стремиться получить от данного ЛБП напряжение выше 24В, несмотря на такую возможность. ЛБП и так имеет приемлемые параметры. При минимальном напряжении 4В можно получить до 12А выходного тока, при максимальном напряжении 24В – до 5-7А. При большем выходном значении напряжения о стабилизации можно забыть.
Прошу обратить внимание, что напряжение вторичных выходных напряжений в схеме этого КБП – суммируется (!), поэтому выпрямительные диоды канала +5В нельзя считать лишними.
С наступающим Новым Годом всех обитателей Датагории и ее создателя Игоря Котова!
Но как быть если вам вдруг понадобился блок с другим выходным напряжением? Скажем, заказали на 24 В, а потом поняли что нужен на 36. Сейчас вы увидите, как просто можно изменить выходное напряжение у китайского источника.
↑ LC-фильтр на выходе
Datasheet на LM2596 рекомендует дополнительный LC фильтр на выходе. Так мы и сделаем. В качестве сердечника я использовал цилиндрический сердечник от неисправного БП компьютера и намотал обмотку в два слоя проводом 0,8 мм.
На плате красным цветом показано место для установки перемычки – общего провода двух каналов, стрелкой – место для припаивания общего провода, если не использовать клеммы.
Посмотрим, что стало с ВЧ-пульсациями.
Их больше нет. Остались небольшие пульсации с частотой 100 Гц.
Неидеально, но неплохо.
Замечу, что при увеличении выходного напряжения, дроссель в модуле начинает дребезжать и на выходе резко растёт ВЧ-помеха, стоит напряжение чуть уменьшить (всё это при нагрузке 12 Ом), помехи и шум полностью пропадают.
Читайте также: