Блок питания - это устройство, служащее для преобразования (понижение или повышение) переменного сетевого напряжения в заданное постоянное напряжение. Блоки питания делятся на: трансформаторные и импульсные. Первоначально создавались только трансформаторные конструкции блоков питания. Они состояли из силового трансформатора, питающегося от бытовой сети 220В, 50Гц и выпрямителя с фильтром, стабилизатором напряжения. Благодаря трансформатору происходит понижение напряжения сети до необходимых величин, с последующим выпрямлением напряжения выпрямителем, состоящим из диодов, включенных по мостовой схеме. После выпрямления постоянное пульсирующее напряжение сглаживается параллельно подключенным конденсатором. При необходимости точной стабилизации уровня напряжения применяются стабилизаторы напряжения на транзисторах.
Основной недостаток трансформаторного блока питания - это трансформатор. Почему так? Все из-за веса и габаритов, так как они ограничивают компактность блока питания, при этом их цена достаточно высока. Но эти блоки питания просты в конструкции и это их достоинство. Но все-же в большинстве современных устройств применение трансформаторных блоков питания, стало не актуальным. Им на смену пришли импульсные блоки питания.
В состав импульсных блоков питания входят:
1) сетевой фильтр, (входной дроссель, электромеханический фильтр, обеспечивающего отстройку от помех, сетевой предохранитель);
2) выпрямитель и сглаживающий фильтр (диодный мост, накопительный конденсатор);
3) инвертор (силовой транзистор);
4) силовой трансформатор;
5) выходной выпрямитель (выпрямительные диоды включенные по полумостовой схеме);
6) выходной фильтр (фильтрующие конденсаторы, силовые дроссели);
7) блок управления инвертором (ШИМ контроллер с обвязкой)
Импульсный блок питания обеспечивает стабилизированное напряжение за счет использования обратной связи. Работает он следующим образом. Напряжение сети поступает на выпрямитель и сглаживающий фильтр, где напряжение сети выпрямляется, а пульсации сглаживается за счет использования конденсаторов. При этом выдерживается амплитуда порядка 300 вольт. На следующем этапе подключается инвертор. Его задача - формирование прямоугольных высокочастотных сигналов для трансформатора. Обратная связь с инвертором осуществляется через блок управления. С выхода трансформатора высокочастотные импульсы поступают на выходной выпрямитель. Из-за того, что частота импульсов порядка 100 кГц, то необходимо применение быстродействующих полупроводниковых диодов Шотке. На завершавшей фазе производится сглаживание напряжения на фильтрующем конденсаторе и дросселе. И только после этого напряжение заданной величины подается в нагрузку. Все, хватит теории, перейдем к практике и начнем делать блок питания.
Корпус блока питания
Каждый радиолюбитель, который занимается радиоэлектроникой, желая оформить свои устройства часто сталкивается с проблемой, где взять корпус. Эта проблема постигла и меня, что в свою очередь натолкнуло на мысль, а почему бы не сделать корпус своими руками. И тут начались мои поиски... Поиск готового решения как сделать корпус не привел ни к чему. Но я не отчаивался. Подумав некоторое время, у меня возникла мысль, а почему не сделать корпус из пластикового короба для укладки проводов. По габаритам он мне подходил, и я начал резать и клеить. Смотрим рисунки ниже.
Размеры короба были выбраны исходя из размера платы блока питания. Смотрим рисунок ниже.
Также в корпусе должны поместиться еще индикатор, провода, регулятор и сетевой разъем. Смотрим рисунок ниже.
Для установки выше перечисленных элементов в корпусе были прорезаны необходимые отверстия. Смотрим рисунки выше. Ну и наконец, для придания корпусу блока питания эстетичности, он был окрашен в черный цвет. Смотрим рисунки ниже.
Измерительный прибор
Скажу сразу, что искать измерительный прибор долго не пришлось, выбор сразу пал на совмещенный цифровой вольтамперметр TK1382. Смотрим рисунки ниже.
Диапазоны измерений прибора составляют для напряжения 0-100 В и ток до 10 А. На приборе также установлены два калибровочных резистора для подстройки напряжения и тока. Смотрим рисунок ниже.
Что касается схемы подключения, то у нее есть нюансы. Смотрим рисунки ниже.
Схема блока питания
Для измерения тока и напряжения воспользуемся схемой - 2, смотри рисунок выше. И так по порядку. На имеющийся у меня блок питания от ноутбука сначала найдем схему электрическую принципиальную. Поиск необходимо проводить по ШИМ контроллеру. В данном блоке питания это CR6842S . Схему смотрим ниже.
Теперь коснемся переделки. Так как будет делаться регулируемый блок питания, то схему придется переделать. Для этого внесем изменения в схему, эти участки обведены оранжевым цветом. Смотрим рисунок ниже.
Участок схемы 1,2 обеспечивает питание ШИМ контроллера. И из себя представляет параметрический стабилизатор. Напряжение стабилизатора 17,1 В выбрано в связи с особенностями работы ШИМ контроллера. При этом для питания ШИМ контроллера задаемся током через стабилизатор порядка 6 мА. "Особенность данного контроллера в том, что для его включения необходимо напряжение питания больше 16,4 В, ток потребления 4 мА" выдержка из datasheet. При такой переделке блока питания необходимо отказаться от обмотки самозапитки, так как ее применение не целесообразно при низких напряжениях на выходе. На рисунке ниже можете увидеть данный узел после переделки.
Участок схемы 3 обеспечивает регулирование напряжения, при данных номиналах элементов регулирование осуществляется в пределах 4,5-24,5 В. Для такой переделки необходимо выпаять резисторы, отмеченные на рисунке ниже оранжевым цветом, и на их место запаять переменный резистор для регулировки напряжения.
На этом переделка окончена. И можно производить пробный запуск. ВАЖНО!!! В связи с тем, что блок питания запитывается от сети 220 В то необходимо быть внимательным, во избежания попадания под действие напряжения сети! Это ОПАСНО ДЛЯ ЖИЗНИ!!! Перед первым запуском блока питания необходимо проверить правильность монтажа всех элементов, а затем производить включение в сеть 220 В, через лампочку накаливания 220 В, 40 Вт во избежания выхода из строя силовых элементов блока питания. Первый запуск можете увидеть на рисунке ниже.
Также после первого запуска проверим верхний и нижний пределы регулирования напряжения. И как задумывалось, они лежат в заданных пределах 4,5-24,5 В. Смотрим рисунки ниже.
Ну и напоследок, при испытаниях с нагрузкой на 2,5 А корпус начал хорошо греться, что меня не устроило и я решил сделать перфорацию в корпусе для охлаждения. Место для перфорации выбирал исходя из места наибольшего нагрева. Для перфорации корпуса сделал 9 отверстий диаметром 3 мм. Смотрим рисунок ниже.
Для предотвращения случайного попадания внутрь корпуса токопроводящих элементов, с обратной стороны крышки на небольшом расстоянии приклеена предохранительная заслонка. Смотрим рисунок ниже.
Поделюсь своим опытом переделки для своих нужд вот такого блока питания:
Понадобился мне блок питания на 12В для такой конструкции (фото с сайта продавца):
Конструкция представляет собой матрицу выдранную из нерабочего ноутбука подключенную к плате расширения. На плате присутствует аналоговый ТВ тюнер и куча разъемов. Конструкция может использоваться как телевизор или монитор.
Пошуршав по сусекам был найден подходящий по мощности блок питания от ноутбука TOSHIBA, валявшийся без дела. Маркировка на корпусе PA2450U. Выходное напряжение составляло 15В 3А. Было решено его переделать понизив выходное напряжение до нужных 12В. В самом деле, не покупать же новый, тем более, что снижение напряжения на 3 вольта не так уж и много.
Не долго думая блок был разобран. Вот его внутренности:
Внимательно изучив плату приходим к выводу, что IC2 - это не что иное как TL431. Гуглим и находим типовую схему её включения
Видим, что выходное напряжение Vo регулируется соотношением резисторов R1 и R2. Находим прозвонкой эти резисторы в нашем блоке питания. И теперь для уменьшения выходного напряжения до 12В нужно уменьшить сопротивление резистора, который идет на "+" (R1). В моем случае это оказался R24:
Экспериментально подобрал и подпаял к резистору R24 в параллель сопротивление на 33 кОм и в акурат вышло на выходе БП 12В.
Уверен. Таким же способом можно корректировать выходное напряжение многих импульсных блоках питания, у которых в обратной связи стоит микросхема TL431. Правда не рекомендуется его изменять свыше 20%. А если приспособить переменный резистор, то выходное напряжение можно будет еще сделать и регулируруемым.
Описываю свой личный опыт питания ноутбука от внешник аккумуляторов. Собираясь переехать жить на природу я озадачился решением проблемы питания ноутбука от аккумулятора. Покапавшись на форумах ничего простого и доступного я не нашол. Все предлагали или самодельный адаптор для питания от автомобильго генераора, который очень труден в сборке. Или готовые решения, такие как автоадапторы для ноутбука и преобразователи тока 12 вольт в 220 вольт, чтобы использовать обычный блок питания для ноута. Но все эти адапторы стоят денег, да и у меня небыло возможности купить что-то готовое.
Вот как я вышел из положения. Ноутбук питается от 19 вольт, я взял и приобрёл 3 аккумулятора от UPS на 6 вольт 4,5А. Соединил их последовательно и получил 19 вольт. Отрезал провод от блока питания, тот который от блока в ноутбук и соединил с аккумуляторами соблюдая плюс-минус. Далее вынул аккумулятор из ноутбука и подключил провод питания. Включил и ноут заработал.
Внимание — если питать ноутбук от аккумуляторов, то его собственный аккумулятор надо обязательно вынимать, иначе сгорит ноутбук. Объясню почему. Стандартный блок питания даёт определённый ток, например 4Ампер, и его аккумулятор потребляет все эти 4А. А если питать от внешних аккумуляторов, то аккумулятор самого ноутбука будет брать на зарядку всё что ему дадут, а внешние аккумуляторы могут выдавать десятки Ампер. При такой силе зарядного тока просто не выдержит железо ноута и перегорит встроенный блок питания ноутбука.
Чтобы не только питать, но и заряжать ноутбук от внешних аккумуляторов надо поставить резистор, который будет ограничивать зарядный ток. Например если ваш ноутбук питается от 19 вольт 4А, то надо поставить резистор на 4А. Но я знаю что и такой вариант вызывает некоторые сложности, так-как нужно найти правильно подобрать резистор. Есть вариант ещё проще, вместо токоограничивающего резистора надо просто поставить автомобильную лампочку на нужное количество Ампер.
Например если ваш ноутбук потребляет 4 ампера, то нужно поставить лампочку на 4 ампера. Она будет работать как резистор, то-есть пропуская через себя только 4 ампера, при этом сама будет потреблять столько -же. Да, при такой схеме расход электроэнергии от внешних аккумуляторов будет в 2 раза больше, но зато это позволит зарядить внутренний аккумулятор ноутбука.
И так, смотрим на рисунок, на первом изображении питание ноутбука от 3-х 6-ти вольтовых аккумуляторов напрямую. При такой схеме надо обязательно вынуть внутренний аккумулятор, иначе сгорит внутренний блок питания ноутбука.
На рисунке «2» питание и зарядка ноутбука через резистор. Включение резистора или лампочки позволит не только питать, но и заряжать выстроенный аккумулятор ноутбука.
Все вышеописанные способы я испытал на свой нетбуке acer , и он и сейчас работает, я пишу с него эту статью. При этом заметьте, что для питания я использую 3 аккумулятора по 6,4 вольта, это при последовательном соединении даёт 19 вольт. Так-же есть ноутбуки, которые питаются от 12…..16 вольт. Эти ноутбуки можно питать от 12 вольт (автоаккумулятор) напрямую, только не забываем вынимать внутренний аккумулятор. Если хотите зарядить ноутбук, то через заряжайте ризистор, или лампочу.
Ещё один способ питания ноутбука в том случае если умерла батарейка ноутбука
Питание ноутбука от 12-ти вольт, от аккумулятора
В ноутбуке вышел из строя его родной аккумулятор, вернее он работал, но заряда хватало минут на 20 максимум. И в один прекрасный день у нас вырубили электричество на 2 дня, а мне нужно было вести переписку в интернете. И я решил не ждать пока включат электричество, и разобрать встроенный аккумулятор ноутбука, всё равное от него никакого толка. Внутри оказалось 4 элемента, на аккумуляторе написано 14.8 вольт, значит каждый элемент по 3,7 вольт.
Внутри 2 основных провода, которые припаяны к концам сборки элементов, и несколько проводов, которые припаяны между элементами. Нам нужны те 2 толстых провода. которые по бокам сборки элементов. Эти провода плюс и минус для питания, к ним я подсоединил 12-ти вольтовый аккумулятор и готово, вставляем пустой корпус от аккумулятора на своё место и включаем ноутбук, всё работает.
Кстати ноутбук в зависимости от модели может ругаться на питание, и писать что батарея разряжена, но не волнуйтесь, это из за того, что обычный автомобильный аккумулятор даёт 12 вольт, а не 14вольт, вот из-за этого ноутбук думает, что его батарейка разряжена, но при этом он не выключается и нормально работает пока аккумулятор реально не разрядится.
Такой вариант подходит только для аккумуляторов 11,1 или 14,8 вольт. Но это экстренные варианты, а так лучше использовать устройства предназначенные для этого.
Целью проекта является постройка универсального регулируемого блока питания, который может быть использован для зарядки никелевых или свинцовых аккумуляторов, причем не только автомобильных. Зарядное устройство позволит заряжать аккумуляторы с напряжением от 4 до 30 В.
Первое, что понадобится для реализации этого проекта, - это корпус. Подойдет, например, от китайского инвертора 12-220 В. Он монолитный и изготовлен из алюминия.
Можно взять любой другой подходящего размера, к примеру, от компьютерного блока питания.
Второе – это сетевой понижающий импульсный блок питания.
Напряжение на выходе используемого в этом проекте блока составляет 19 В при токе около 5 А.
Это дешевый универсальный адаптер для ноутбука. Он построен на ШИМ-контроллере из семейства UC38, имеет стабилизацию и защиту от коротких замыканий.
Третье – это цифровой или аналоговый вольтамперметр. Представленный здесь вольтамперметр был изъят из китайского стабилизатора напряжения (30 В, 5 А).
Четвертое – это немного таких электронных компонентов, как клеммы и шнур питания.
Устройство схематически изображено на нижеследующей картинке:
Теперь взгляните на схему блока питания. Микросхема TL431 располагается возле оптрона. Именно эта микросхема задает выходное напряжение. В обвязке всего 2 резистора, и путем их подбора можно получить нужное выходное напряжение.
На этой схеме он обозначен как R13. В имеющемся блоке его сопротивление составляет 20 кОм. Последовательно этому резистору нужно подключить переменный на 10 кОм, примерно, как на картинке:
Путем вращения переменного резистора необходимо добиться выходного напряжения в районе 30 В. Затем нужно отключить «переменник» и замерить его сопротивление, при котором напряжение на выходе было 30 В, и заменить R13 на резистор с подобранным сопротивлением. Получилось примерно 27 кОм. На этом переделка адаптера завершена.
Для ограничения тока будет использоваться метод ШИМ-регулировки, поскольку выходной ток с адаптера от ноутбука очень мал.
Вообще, эта схема представляет собой ШИМ-регулятор напряжения без отдельного узла ограничения тока. Этот генератор прямоугольных импульсов построен на базе таймера NE555, который работает на определенной частоте. Диоды служат для постоянной смены времени заряда и разряда частотозадающего конденсатора. Благодаря этому явлению имеется возможность менять скважность выходных импульсов. Поскольку силовой транзистор работает в режиме ключа (он либо открыт, либо закрыт), то можно наблюдать довольно высокий КПД. Переменный резистор регулирует скважность импульсов.
Установить необходимый ток заряда можно изменением напряжения, то есть вращением многооборотного переменного резистора.
Транзистор подойдет буквально любой. Здесь используется n-канальный полевой транзистор с напряжением 60 В и током от 20 А.
Из-за ключевого режима работы его нагрев не будет большим, в отличие от линейных схем, но теплоотвод не помешает. В этом проекте в качестве теплоотвода используется алюминиевый корпус.
Схема ШИМ-регулятора действительно проста, экономична и надежна, но тоже нуждается в небольшой доработке. Дело в том, что, согласно документации, микросхема NE555 имеет максимально допустимое напряжение питания 16 В. А на выходе переделанного адаптера напряжение практически в 2 раза выше, и при подключении схемы таймер однозначно сгорит.
Решений в данной ситуации несколько. Взгляните на 3 из них:
- Использовать линейный стабилизатор, скажем, от 5 до 12 В из семейства 78xx или
построить простой стабилизатор по следующей схеме:
Наипростейшим решением будет являться внедрение в схему линейного стабилизатора, к примеру, 7805. Но следует помнить, что максимальное напряжение питания в зависимости от производителя разнится от 24 до 35 В. В этом проекте используется стабилизатор КА7805 с максимальным входным напряжением 35 В по даташиту. Если не удается достать такую микросхему, можно построить стабилизатор всего из трех деталей.
После сборки нужно проверить ШИМ-регулятор.
На плате адаптера есть 2 активных компонента, которые подвергаются нагреву – силовой транзистор высоковольтной цепи преобразователя и сдвоенный диод на выходе схемы. Они были отпаяны и прикреплены к алюминиевому корпусу. При этом их нужно изолировать от основного корпуса.
Лицевая панель изготовлена из куска пластика.
В схеме адаптера имеется защита от короткого замыкания, но не имеет защиты от переполюсовки. Но это поправимо.
Поскольку в ходе тестирования выходное напряжение адаптера превысило 30 В, цифровой вольтамперметр сгорел. Не допускайте превышения напряжения ни на 1 В. Придется обойтись без него. Ток заряда будет показываться с помощью мультиметра.
Зарядник получился неплохой – заряжает также без проблем аккумуляторы от шуруповерта.
Прикрепленные файлы:
Как сделать простой Повер Банк своими руками: схема самодельного power bank
