Лабораторний блок живлення - Електроніка - Електроніка - Каталог статей - Персональний сайт Zlitos

В якості блоку живлення я вже років 8-10 використовую саморобний блок живлення. Основна «начинка» взята від блоку живлення матричного принтера. Імпульсний стабілізатор виявився adj версії. Заміна одного резистора дільника зворотного зв'язку на змінний резистор дозволила зробити регульований джерело напруги від 5 до 32В з максимальним струмом 2,5А.

Так як новий блок живлення зібраний з готових модулів китайського виробництва і складність конструкції мінімальна, то я доповню статтю інформацією про лабораторних блоках харчування, що випускаються серійно, і зроблю огляд різноманітних модулів для побудови свого лабораторного блоку живлення. Тож почнемо.

Серійно випускаються блоки живлення можна розділити на класи.

За потужністю:

  • Малопотужні - до 3А
  • Середньої потужності - до 5А
  • Потужні - до 30А
  • Надпотужні - більше 30 А

Існують джерела живлення А КВП-1 135 (A) з вихідним регульованим напругою від 0 до 600В і регульованим струмом від 1 до 400А. Ціну джерела можете уявити ......

За наявності одного або декількох вихідних напруг:

  • одноканальні
  • багатоканальні

У багатоканальних, як правило, можна з'єднувати виходи послідовно для отримання більш високої напруги або отримання двополярного джерела живлення.

По вихідній напрузі:

  • Низьковольтні - до 15В
  • Середнього вольтажа - від 15 до 60 В
  • Високовольтні - більш 60В

За типом пристрою:

  • лінійні
  • імпульсні
  • гібридні

Лінійні мають краще «якістю» вихідної напруги, малими пульсаціями, шумом і т.д., але, як правило, невеликою потужністю, великим нагріванням і низьким ККД. Імпульсні більш «гучні», але славляться малими габаритами, більшою потужністю і високим ККД. У гібридних основна регулювання напруги заснована на імпульсних технологіях (зазвичай ШІМ), потім напруга подається на лінійний стабілізатор. Поясню на прикладі, досить грубому, але вірному. Лінійний стабілізатор отримує харчування з трансформатора 30В при струмі 10А. На виході встановлено напруга 10В при тому ж струмі. На силових транзисторах «спалюється» Pт = Iвих.макс (Uвх - U вих) 10А х 20В = 200Вт потужності. Це дуже багато. У гібридному з імпульсного стабілізатора приходить на кілька вольт більше, ніж встановлено регулюванням на виході блоку живлення. З імпульсної частини в лінійну приходить 12В, з лінійною виходить 10В. Втрати на лінійній частині 2В х 10А = 20Вт. У підсумку маємо переваги лінійного за якістю і невеликі втрати за кількістю.

Також бувають прецизійні блоки живлення. У них велика точність установки вихідних параметрів і дуже маленькі пульсації на виході. І ооооочень висока ціна при невисокій потужності.

В основному необхідний в радіоаматорського практиці діапазон перекривають блоки живлення з напругою на виході до 30-50В з струмом до 5А. Більшою популярністю користуються двоканальні блоки живлення низького і середнього цінового діапазону. Від зовсім дешевих китайських очікувати досягнення заявлених характеристик не доводиться. Вони часто виходять з ладу через неправильне підбору компонентів. Деталі підбираються без запасу за параметрами для здешевлення конструкції.

За типом індикаторів блоки живлення можна розділити на цифрові і стрілочні аналогові. Цифрові більш точні у вимірах. Стрілочні індикатори більш наочно відображають зміну параметрів.

Багато блоки живлення середньої потужності мають режим стабілізації струму. Це дуже корисна функція.

Застосування стабілізації струму:

  • Тестування світлодіодів та інших «струмових приладів».
  • Підбір та калібрування шунтів для амперметрів
  • зарядка акумуляторів
  • Обмеження струму в різних дослідах. Наприклад, живиться пристрій штатно споживає 0,5 А. Встановлюєте на виході, наприклад, 0,52А, і навіть при збої в пристрої не потече струм значно вище споживаного штатно.

Огляд стабілізаторів / перетворювачів.

Наведу огляд найбільш популярних перетворювачів / стабілізаторів, які можна буде використовувати в саморобних лабораторних блоках харчування.

Розглядати модулі з вихідним струмом менш 5А не буду. Від простого до складного. Багато модулі назви не мають і шукаються по набору слів.

DC to DC 4V-38V to 1.25V-36V 5A Step Down Power Supply Buck Module

Заявлені характеристики:

  • Вхідна напруга 4-38В
  • Вихідна напруга 1,25-36В
  • Вихідний струм до 5А (не регулюється)
  • Пульсації <50мВ
  • Максимальна ефективність 96%
  • Частота перетворення 180кГц
  • Захист від КЗ спрацьовує при 8А

Ціна на Алі - 100р

5A DC to DC CC CV Lithium Battery Step down Charging Board Led Power Converter

Практично такий же модуль як і попередній, але з регулюванням струму.

Заявлені характеристики:

  • Вхідна напруга 5-32В
  • Вихідна напруга 0,8-30В
  • Регульований вихідний струм до 5А
  • Пульсації <50мВ
  • Максимальна ефективність 95%
  • Частота перетворення 300кГц
  • Захист від КЗ

Ціна на Алі - 150р

9A 280W Step Down Buck Converter 7-40V To 1.2-35V Power module LED Driver

Заявлені характеристики:

  • Вхідна напруга 7-40В
  • Вихідна напруга 1,2-35В
  • Вихідний струм до 9А (не регулюється)
  • пульсації замовчуються
  • Максимальна ефективність невідома
  • Частота перетворення 180кГц
  • Захист від КЗ

Ціна на Алі - 320р

DC CC 9A 300W Step Down Buck Converter 5-40V To 1.2-35V Power module

Заявлені характеристики:

  • Вхідна напруга 5-40В
  • Вихідна напруга 1,2-35В
  • Регульований вихідний струм 0,2 9А
  • Пульсації близько 50мВ
  • Максимальна ефективність 95%
  • Частота перетворення 180кГц
  • Захист від КЗ

Ціна на Алі - 330-350р

DC 5V-32V to 1V-30V 10A LTC3780 Automatic Step Up Down Regulator

Як видно з назви це підвищує / понижуючий перетворювач. Його використання зручно коли у вас є первинне джерело напруги наприклад 12В. З нього можна отримати від 1 до 30В.

Заявлені характеристики:

  • Вхідна напруга 5-32В
  • Вихідна напруга 1-30В
  • Вихідний струм 10А (регульований)
  • Пульсації близько 50мВ
  • Максимальна ефективність невідома
  • Частота перетворення не відома
  • Захист від КЗ

Ціна на Алі - 1000р

14A 5-32V 200KHz High-Power Automatic Step UP / Down Module LTC3780

Ще один UP / DOWN модуль.

Заявлені характеристики:

  • Вхідна напруга 5-32В
  • Вихідна напруга 2-24В
  • Вихідний струм 12А максимальний струм 14А (які не врегульовані)
  • Пульсації <30мВ при вхідному 14В вихідному 12В і струмі 10А
  • Максимальна ефективність 98%
  • Частота перетворення 200кГц
  • Захист від КЗ

Ціна на Алі - 1300р

Чорний лицар (переклад з китайського, назви плати англійською не знайшов, на платі теж особливо нічого не написано)

Даний модуль розроблявся китайським умільцем. Ось його форум Після завершення розробки він замовив плати невеликим тиражем і продавав їх. Ці модулі я знайшов тільки на Таобао. Швидше за все там вже скопіювали його розробку і продають. Для управління можна використовувати змінні резистори, керуюча напруга 0..5В або підключити ще один модуль з екраном, валкодера і декількома кнопками.

Заявлені характеристики:

  • Вхідна напруга 36-45В
  • Вихідна напруга 0-30В. Перепайкой одного резистора можна розширити діапазон до 0-40В.
  • Вихідний струм регульований 0-7,5А (максимальний струм 10А)
  • Дозвіл регулювання напруги резистором 1%, цифровою панеллю 0,2%
  • Дозвіл регулювання струму резистором 1,5%, цифровою панеллю 0,4%
  • Пульсації <50мВ при навантаженні 30В 7А
  • Максимальна ефективність 96%
  • Частота перетворення 59кГц
  • Захист від КЗ, може ще від чого, невідомо.

Ціна на Таобао близько 1200р з панеллю керування.

ZXY6020S NC DC-DC Power Supply Module Programmable 60V 20A 1200W Constant Voltage Current

Серйозний модуль з високою ціною.

Заявлені характеристики:

  • Вхідна напруга 13-62В
  • Вихідна напруга 0-60В
  • Вихідний струм регульований 0-20А
  • Дозвіл регулювання напруги 10мВ
  • Дозвіл регулювання струму 10мА
  • Збереження 10 параметрів в пам'ять
  • Пульсації <50мВ
  • Максимальна ефективність невідома
  • Частота перетворення 200кГц
  • Захист від КЗ, перенапруження, зміни полярності і т.д.

Ціна на Алі - 5500-5900р

Є інші моделі ZXY6010S - на 10А (ціна 4200р), ZXY6005S на 5А (ціна 3000р). Функції у них ідентичні.

Модуль зі схожими параметрами можна зібрати самому. Параметри виходу можна в широких межах змінити, вибравши інші номінали транзисторів, дроселя і т.д. На форумі Microsmart шановний Livemaker і його послідовники діляться інформацією, схемами, алгоритмами роботи зібраних ними стабілізаторів. Форум мені дуже сподобався дружньою атмосферою: ніхто нікого нікуди не посилає, все доброзичливі, відповідають детально навіть на досить дурні питання новачків. Настійно рекомендую ознайомитися з викладеною там інформацією, навіть якщо ви не збираєтеся робити стабілізатор самі. Там багато поживи для розуму, особливо для початківців і малодосвідчених радіоаматорів. Від себе бажаю товаришеві Livemaker реалізації його ідей і задумів.

Я із задоволенням би занурився в розрахунки і експерименти зі схемами, викладеними на вищезгаданому форумі, але мене зупиняє брак часу і недоступність електронних компонентів. У моєму місті електронні компоненти не продаються взагалі, убогий асортимент представлений в місті побільше, в 300 км від мене. Посилки з Китаю йдуть від 4 до 8 тижнів. З Росії доходять за 3-4 тижні, але ціни не радують. Тому для скорочення часу на виготовлення блоку живлення я вирішив зібрати його як конструктор з готових модулів.

Я визначився, що має бути в моєму блоці живлення і які параметри будуть на виході.

  • Блок живлення буде трьохканальним.
  • 1 канал буде більш потужним. Регульоване напруга 0 ... 35В і регульоване струмообмеження 0 ... 8 (макс 10) А. Стрелочнаяіндікація напруги і струму.
  • 2 канал буде менш потужним. Регульоване напруга 0 ... 30В і регульоване струмообмеження 0 ... 5А. Цифрова індикація.
  • 3 канал регульоване напруга 0 ... 36В і нерегульований ток до 5А. Цифрова індикація.
  • Захист від КЗ всіх виходів.
  • Захист від переполюсовки першого каналу, так як він планується використовуватися для зарядки автомобільних акумуляторів.
  • Можливість незалежного відключення виходів.

Первинним джерелом напруги виступить імпульсний блок живлення S-360-36. Вихідна напруга 36В, струм 10А. Так як у S-360-36 всього один вихід, то у всіх трьох каналів буде загальний мінус. Не зовсім зручно. У планах зібрати імпульсний блок живлення з трьома незалежними виходами. Тоді виходи з перетворювачів можна буде підключати послідовно. Напруга з первинного джерела буде подаватися на регульовані DC-DC перетворювачі. Можливо, в майбутньому додам нерегульований вихід +5 для харчування мікроконтролерів, схем логіки, Ардуіно та іншого.

Верхня межа напруги живлення перетворювача першого каналу 40В, другого - 36В і третього - 32В. Поки не зроблений блок живлення з роздільними виходами, напруга живлення перетворювачів знижено до 32В.

Корпус зроблений з 3 мм алюкобонда. Розміри 230х190х120 (ВхШхГ).

На передній панелі розташовуються:

  • Рокерних вимикач - харчування
  • Цифровий вольтметр каналу А
  • Змінний резистор 10к - регулювання напруга каналу А
  • Змінний резистор 10к - регулювання струму каналу А
  • Рокерних вимикач - вихід каналу А
  • Вихідні роз'єми каналу А
  • Цифровий вольтметр каналу Б
  • Змінний багатооборотний резистор 50к - напруга каналу Б
  • Рокерних вимикач - вихід каналу Б
  • Вихідні роз'єми каналу Б
  • Вольтметр 0-50В стрілочний - канал В
  • Амперметр 0-10А стрілочний - канал В
  • Змінний резистор 10к - напруга каналу В
  • Змінний резистор 1к - точне підстроювання напруги каналу В
  • Змінний резистор 10к - регулювання струму каналу В
  • Рокерних вимикач - вихід каналу В
  • Вихідні роз'єми каналу В

Картинка лицьовій панелі намальована в програмі CorelDraw і роздрукована на самоклеющейся вінілової плівці з подальшою холодної ламінуванням. Отвори для установки органів управління і індикації вирізані на верстаті з ЧПУ. Самоклейка плівка наклеєна на передню панель, і встановлено вміст. Виходить дуже красива передня панель.

На правій бічній стінці вирізані отвори для вентилятора. На лівій - вентиляційні отвори. На задній стінці отвори для вентиляції, кріплення перетворювачів і під роз'єм живлення IEC 320 C14.

В ході випробувань з'ясувалося, що на лабораторний цей блок живлення не тягне. Шуми на всіх каналах з різним навантаженням не перевищують 45мВ. А ось при переході з режиму стабілізації струму в режим стабілізації напруги відбувається просадка 1-2В в зависимомти від струму навантаження. При збільшенні струму навантаження на початку відбувається невелика просадка. 0 ... 1 - 0,5 В. При збільшенні струму до 8А ще близько 0,3В. Порадувала здатність навантаження: при заявлених 8А модуль видавав 10А довготривало без перегріву. Стрілочні вольтметри виявилися найточнішими. Потім по точності йшли цифрові вольтметри. Прецизійний брехав на 5мВ. Звичайний на 0,05В. Цифровий амперметр замість 5А показав 7А. Це просто 3.14здец. Можливості підстроювання в ньому не виявилося. Довелося напоювати на шунт шар припою, а потім його спилювати надфілем, підганяючи значення під еталон.

Установка напруги в каналі Б багатооборотним резистором дозволяє добитися високої точності установки вихідної напруги. При підвищенні навантаження каналу Б також відбувається просадка на 0,2-0,3В. Це зводить нанівець установку точності вихідної напруги до 1мВ. А ось при випробуванні схеми з АЦП з виходу блоку живлення через резистивний дільник напруження було подано на вхід АЦП. Так як АЦП практично не споживає струм, то і напруга на виході не змінювалося, що в свою чергу дозволило з дуже високою точністю виставити поправочні коефіцієнти в програмі настроюється пристрою.

Схему малювати і публікувати сенсу не бачу. Вихід блоку живлення з'єднаний зі входами трьох перетворювачів. Підлаштування резистори з модулів Випаяв. Замість них запаяні дроти від резисторів на передній панелі. До виходів перетворювачів підключені вольтметри, амперметри та вихідні роз'єми.

Даний блок живлення покриває 95% всіх потреб радіоаматора. Користуюся ним вже 5 місяців і дуже задоволений. Заряджав їм 105А акумулятори. Плекав електродвигуни, твердотільний лазер, Ардуіно, драйвери крокових двигунів та інше. Низька ціна готового блоку живлення відіграє для мене ключову роль. Обійшовся він мені в 2500 рублів. Витрачених на нього грошей він однозначно варто, навіть при наявності недоліків.

© 2008 — 2012 offroad.net.ua . All rights reserved. by nucleart.net 2008