Нестабилизированные блоки питания. Нестабилизированный блок питания
tec.org.ru Простейший нестабилизированный однополярный источник питанияСхема простейшего источника питания приведена на рис. 9.5. Именно по такой схеме устроены почти все распространенные ныне блоки питания, встроенные в сетевую вилку. Иногда в них вторичная обмотка имеет несколько отводов и присутствует ползунковый переключатель, который коммутирует эти отводы, меняя выходное напряжение. Так как эти блоки весьма дешевы, то в случае, когда вам не требуется большой мощности, спокойно можно покупать такой блок, разбирать его и встраивать в вашу аппаратуру (или даже не встраивать — хотя, на мой вкус, громоздкие надолбы на розетках отнюдь не украшают интерьер, все время хотят вывалиться и к тому же не во всякую розетку влезают). Нужно только обратить внимание на допустимый ток нагрузки, который указан на корпусе такого блока. Что касается номинального напряжения, то этот вопрос мы сейчас рассмотрим.
Рис. 9.5. Простейший нестабилизированный однополярный источник питания Как работает эта схема? Здесь переменный синусоидальный ток со вторичной обмотки трансформатора (II) подается на конструкцию из четырех диодов, которая называется диодным мостом и представляет собой простейший двухполупериодный выпрямитель (есть и другие способы двухполупериод-ного выпрямления, см. далее рис. 9.13 и пояснения к нему). В мосте этом могут быть использованы любые типы выпрямительных диодов, лишь бы их предельно допустимый ток был не меньше необходимого (для указанных на схеме диодов 1N4001 это 1 А), а предельно допустимое напряжение было не меньше половины амплитудного значения входного переменного напряжения (так как в данном случае это всего 7 В, то здесь этому требованию удовлетворяют вообще все выпрямительные диоды). Такие мосты выпускаются уже в сборе, в одном корпусе, на котором иногда даже нарисовано, куда подключать переменное и откуда снимать постоянное напряжения. Их, конечно, тоже можно и нужно использовать. Проследим за работой моста. Предположим, что на верхнем по схеме выводе вторичной обмотки в данный момент переменное напряжение, поступающее с обмотки, больше, чем на нижнем. Тогда ток в нагрузку (она обозначена пунктиром) потечет через правый верхний диод моста, а возвратится в обмотку через левый нижний. Полярность на нагрузке, как видим, соблюдается. В следующем полупериоде, когда на верхнем выводе обмотки напряжение меньше, чем на нижнем, ток через нагрузку потечет, наоборот, через левый верхний диод и возвратится через правый нижний. Как видим, полярность опять соблюдается. Отсюда и название такого выпрямителя: двухполупериодный, то есть он работает во время обеих полупериодов переменного тока. Форма напряжения на выходе такого моста (в отсутствие конденсатора) соответствует пульсирующему напряжению, показанному на рис. 4.5, а. Естественно, такое пульсирующее напряжение нас не устраивает, мы хотим иметь настоящее постоянное напряжение без пульсаций, потому в схеме присутствует сглаживающий (фильтрующий) конденсатор, который вместе с выходным активным сопротивлением трансформатора и сопротивлением диодов представляет собой не что иное, как известный нам по главе 5 интегрирующий фильтр низкой частоты. Все высокие частоты отфильтровываются, а на выходе получается ровное постоянное напряжение. К сожалению, такая идиллия имеет место только в отсутствие нагрузки, к чему мы вернемся чуть далее, а пока попробуем определить, какова величина этого постоянного напряжения на выходе фильтра. В отсутствие нагрузки конденсатор с первых же полупериодов после включения питания заряжается до амплитудного значения пульсирующего напряжения, которое равно амплитудному значению напряжения на вторичной обмотке за вычетом падения напряжения на двух диодах, стоящих на пути тока. Так как в установившемся режиме через эти диоды ток весьма мал (только для подпитки собственных токов утечки конденсатора), то и падение напряжения на них мало и составляет в сумме менее 1 В. Амплитудное значение напряжения на вторичной обмотке равно При подключении нагрузки происходит сразу много событий. Во-первых, снижается напряжение на вторичной обмотке— трансформатор имеет конечную мощность. Во-вторых, увеличивается падение напряжения на диодах, которое может при максимально допустимом для них токе достигнуть 1 В на каждом. В-третьих, и в-главных, во время «провалов» пульсирующего напряжения нагрузка питается только за счет того, что через нее разряжается конденсатор. Естественно, напряжение на нем при этом каждый раз немного снижается. Поэтому график выходного напряжения при подключенной нагрузке представляет собой уже не ровную постоянную линию, а выглядит примерно так, как показано на рис. 9.6 (причем снижение входного напряжения за счет «просаживания» трансформатора здесь не учитывается). То есть выходное напряжение немного пульсирует ^— тем больше, чем больше ток в нагрузке, и тем меньше, чем больше емкость конденсатора. Именно поэтому в источниках применяют электролитические конденсаторы столь большой емкости. Наличие пульсаций также снижает постоянную составляющую выходного напряжения.
Рис. 9.6. Вид пульсаций на выходе нестабилизированного источника: 1 — исходное пульсирующее напряжение в отсутствие фильтрующего конденсатора; 2 — выходное напряжение при наличии фильтрующего конденсатора и нагрузки В данной схеме избавиться от этих пульсаций полностью невозможно, как бы вы не увеличивали емкость. Кстати, а как подсчитать нужную емкость? В принципе, это возможно, если задаться необходимым уровнем пульсаций, но мы здесь приведем только эмпирическое и весьма приблизительное правило— на каждый ампер нагрузки достаточно конденсатора от 1000 до 2200 мкФ. Первая величина ближе к тому случаю, когда на выходе такого источника предполагается поставить стабилизатор напряжения, вторая — если такого стабилизатора не предполагается. Все указанные причины совместно приводят к тому, что под нагрузкой сверхмаломощные источники (вроде тех, что со встроенной вилкой) могут выдавать в полтора-два раза меньшее напряжение, чем на холостом ходу. Поэтому не удивляйтесь, если вы приобрели такой блочок с указанным на шильдике номинальным напряжением 12 В, а мультиметр на холостом ходу показывает аж все 18 В! Чтобы покончить с темой простейшего источника, нужно сказать пару слов об указанном на схеме предохранителе Пр. В упомянутых блоках со встроенной вилкой предохранитель часто отсутствует, и это вызвано, кроме стремления к удешевлению блока, очевидно,’тем обстоятельством, что маломощный трансформатор сам служит неплохим предохранителем — провод первичной обмотки у него настолько тонок, и сопротивление его настолько велико, что при превышении допустимого тока обмотка довольно быстро сгорает, отключая весь блок (после чего его, естественно, остается только выбросить.) Но в стационарных устройствах и тем более в устройствах большей мощности предохранитель должен быть обязательно. Обычно его выбирают на ток в два-четыре раза больший, чем расчетный максимальный ток первичной обмотки.
Приведем еще одну полезную схему нестабилизированного источника, на этот раз двуполярного, то есть выдающего два одинаковых напряжения относительно средней точки — «земли» (рис. 9.7). В принципе, она пояснений не требует, потому что очень похожа на однополярную, только возврат тока в обмотки от обеих нагрузок происходит непосредственно через общую «землю», минуя диодный мост. В качестве упражнения предлагаю вам самостоятельно разобраться, как она работает. Вторичные обмотки (II и III) здесь, в сущности, представляют собой две одинаковые половины одной обмотки. Жирными точками около вторичных обмоток обозначены их начала, чтобы не перепутать порядок их соединения. nauchebe.net Стабилизированный адаптер из нестабилизированногоСтабилизированный адаптер из нестабилизированногоВ магазинах, киосках подземных переходов, на радиорынках можно купить так называемые адаптеры, оформленные в виде сетевой вилки. Большие пульсации выходного напряжения и его зависимость от тока нагрузки затрудняют питание от них какой-либо радиоэлектронной аппаратуры. Как стабилизировать выходное напряжение таких адаптеров и рассказывается в данной статье. Для фиксирования "круглых" значений выходного напряжения проще всего использовать микросхемы КР142ЕН5 и КР142ЕН8 с соответствующими буквенными индексами [1], устанавливая их на теплоотводе в корпус адаптера и дополняя выходным конденсатором емкостью не менее 10 мкФ. Если же необходимо "нестандартное" напряжение, следует применить микросхему КР142ЕН12А [2].
На рис.1 приведена схема зарядно-питающего устройства для портативного радиоприемника, в котором установлены четыре аккумулятора ЦНК-0,45. Конденсатор C1 устраняет высокочастотные помехи, возникающие в момент закрывания диодов выпрямительного моста. Выходное напряжение 5.6В устанавливают подстроечным резистором R3, а максимальный ток зарядки (примерно 150 мА) - подборкой резистора R1 при подключенной разряженной аккумуляторной батарее. Блок удобен тем, что зарядка аккумуляторов происходит быстро (4...6 ч), и перезарядить их невозможно [3,4]. Устройство собрано на основе адаптера RW-900 [5]. Чертеж печатной платы приведен на рис.2, а внешний вид блока - на рис.3. Использованы резисторы МЛТ: они установлены на плате вертикально, R3 - СП3-19а. Диоды VD1-VD4 и конденсатор C2 - от адаптера, остальные - RV-6. Конденсатор C4 можно установить также и любой оксидный, но его емкость должна быть не менее 10 мкA. Диод VD5 - практически любой выпрямительный или импульсный.
Микросхема DA1 установлена на ребристый теплоотвод размерами 10x18x38 мм от промышленного устройства. Для хорошего охлаждения в нижней и верхней стенках корпуса адаптера (ориентация при включении его в настенную розетку) просверлены по шесть отверстий диаметром 6 мм. Если ограничение выходного тока не требуется, резистор R1 и конденсатор C3 можно исключить. В таком варианте максимальный выходной ток составлял 0.5А при напряжении пульсаций около 1 мВ. Подобрав сопротивления резисторов R3 и R4, можно можно собрать стабилизатор на любое выходное напряжение в пределах, допустимых трансформатором адаптера. Используя универсальный адаптер, можно изготовить стабилизированный блок питания с переключаемым выходным напряжением. Схема доработанного адаптера "FIRST ITEM NO:57" приведена на рис.4. Вторичная обмотка трансформатора Т1 использована полностью, ее отводы заизолированы. Диоды VD5, VD6 - защитные [2].  Диоды VD1-VD4, конденсатор C2, светодиод HL1 и переключатели SA1 и SA2 - от адаптера. Резисторы R3-R8 не обязательно должны иметь указанные сопротивления, они могут отличаться в любую сторону в 1.5 раза. Важно, чтобы сопротивления R3-R7 были равны между собой с точностью 1...2%, а сопротивление R8 было вдвое большим, поскольку ими определяется погрешность установки выходных напряжений. Все элементы, кроме трансформатора Т1, установлены на печатной плате, чертеж которой приведен на рис.5, а внешний вид устройства - на рис.6. Для сверления крепежных отверстий и отверстий для установки переключателей и светодиода удобно применить печатную плату от используемого адаптера как трафарет. Чтобы выпаять переключатель из платы и при этом не повредить ее, необходимо, прогревая одновременно несколько соседних контактов паяльником, изгибать плату. Переходя постепенно к другим контактам, можно выпаять переключатель целиком.  Микросхема DA1 установлена на медную пластину размерами 52x38x1 мм, выполняющую роль теплоотвода. Пластина имеет отбортовку для крепления на плате, а по ее периметру просверлены отверстия диаметром 4 мм для обеспечения вентиляции. Для тех же целей в верхней и нижней стенках корпуса просверлено по восемь отверстий диаметром 6 мм. Налаживание устройства заключается в установке выходных напряжений без нагрузки подборкой резисторов R2 и R9. Резистор R9 можно сразу поставить указанного на схеме сопротивления, а параллельно ему и вместо R2 впаять переменные резисторы сопротивлением 10 кОм и 56 Ом соответственно. Резистором, подключенным параллельно R9, устанавливают выходное напряжение 12 В, резистором R2 - 1.5 В. Поскольку эти установки взаимосвязаны, их надо повторить несколько раз. После этого устанавливают постоянные резисторы с подобранными сопротивлениями, причем резистор параллельно R9 подпаивают со стороны печатных проводников. Стабилизированный адаптер обеспечивал выходной ток до 200 мА. При напряжении 12 В ток ограничен появлением пульсаций, при меньших - температурой микросхемы DA1. Увеличением поверхности теплоотвода можно существенно повысить выходной ток при малых выходных напряжениях.
Литература 1. Щербина А., Благий С. Микросхемные стабилизаторы серий 142, К142, КР142. - Радио, 1990, #8, с. 89, 90; #9, с. 73 2. Нефедов А., Головина В. Микросхемы КР142ЕН12. - Радио, 1993, #8, с. 41 3. Нечаев И. Ускоренная зарядка аккумуляторов. - Радио, 1995, #9, с. 52, 53 4. Алексеев С. Зарядные устройства для Ni-Cd аккумуляторов и батарей. - Радио, 1997, #1, с. 44-46; #2, с. 44-46 5. Бирюков С. Сетевые адаптеры. - Радио, 1998, #6, с. 66, 67 www.radio-schemy.ru Нестабилизированные блоки питанияДля питания электроприборов постоянным током часто выбирают нестабилизированные блоки питания. В конструкцию данного типа блоков питания входит понижающий трансформатор и выпрямитель тока. Блоки БПН применяются для приборов, не требующих стабилизации и точной фильтрации входящего напряжения, для всех устройств со встроенным стабилизатором напряжения. БПН является одним из самых распространённых трансформаторных блоков питания и применяется в большинстве радиотелефонов, принтеров, системах охраны и видеонаблюдения, а также подходит для осветительных и нагревательных приборов. Значительная пульсация выходного напряжения нестабилизированного блока не позволяет применять его для чувствительных к пульсации потребителей, например звуковых устройств, для которых мы рекомендуем использовать стабилизированные блоки питания.
www.mirakom.ru Что такое стабилизированный источник питания?стабилизированный источник питания - это источник питания, который, в отличие от НЕстабилизированного, содержит электронную схему автоматического регулирования (аналоговую, импульсную или цифровую) , которая поддерживает постоянное напряжение. НЕСТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ же источник питания содержит обычно только трансформатор, выпрямитель и фильтр, и его напряжение более или менее сильно зависит от нагрузки. Ну и электронный стабилизатор обычно значительно сильнее подавляет помехи с частотой сети и импульсные, чем простейшие фильтры нестабилизированных блоков. С другой стороны на работу электронной схемы тоже энергия нужна, поэтому КПД у стабилизированного источника меньше, да и греется он сильнее.... это когда комп или др аппаратуры питаются через APS (блок питания) Это источник питания, который жестко выдерживает некий заданный параметр: - например - источник постоянного тока должен выдерживать заданное напряжение при увеличении и уменьшении нагрузки и при наличии помех и т. д. я знаю ИБП - источник бесперебойного питания. он электричество накапливает touch.otvet.mail.ru Стабилизированный блок питания / Электроника для начинающих / DIYspace.ruВашему вниманию предлагается проверенная конструкция универсального блока питания. Данный простой источник питания, выполнен на мощных составных транзисторах. Основное преимущество схемы в том, что БП пригоден не только для питания различных электронных схем, но и для зарядки различных, в том числе и мощных свинцовых аккумуляторов. Схема стабилизированного блока питания:
Готовый стабилизированный источник питания размещается в любом подходящем корпусе. Наружу для удобства контроля выводится зелёный светодиод — сеть 220В, и красный — выход. Причём чем больше напряжение на выходе — тем ярче он будет светиться. Естественно подключают светодиод не напрямую между плюсом и минусом, а через резистор 1-2кОм. diyspace.ru Блоки питания БПС БПН БП источники питания адаптеры производство в МосквеЗаказы на поставку блоков питания принимаются по телефонам в Москве: +7 (495) 971-28-03, просим присылать заявки по блокам питания и др. продукции на электронную почту: [email protected], [email protected], [email protected]. Пожалуйста, при возможности, указывайте в заявках тип напряжения - стабилизированный, нестабилизированный или переменный, тип разъема, полярность и др. необходимые Вам характеристики. Вторичный источник электропитания — это устройство, предназначенное для обеспечения питания электроприбора электрической энергией, при соответствии требованиям её параметров: напряжения, тока, и т. д. путём преобразования энергии других источников питания. Согласно ГОСТ Р 52907-2008 слово «вторичный» опускается. Источник электропитания может быть интегрированным в общую схему и выполненным в виде модуля (блока питания, стойки электропитания и т. д.), или даже расположенным в отдельном помещении. Задачи вторичного источника питания Обеспечение передачи мощности — источник питания должен обеспечивать передачу заданной мощности с наименьшими потерями и соблюдением заданных характеристик на выходе без вреда для себя. Обычно мощность источника питания берут с некоторым запасом. Преобразование формы напряжения — преобразование переменного напряжения в постоянное, и наоборот, а также преобразование частоты, формирование импульсов напряжения и т. д. Чаще всего необходимо преобразование переменного напряжения промышленной частоты в постоянное. Преобразование величины напряжения — как повышение, так и понижение. Нередко необходим набор из нескольких напряжений различной величины для питания различных цепей. Стабилизация — напряжение, ток и другие параметры на выходе источника питания должны лежать в определённых пределах, в зависимости от его назначения при влиянии большого количества дестабилизирующих факторов: изменения напряжения на входе, тока нагрузки и т. д. Чаще всего необходима стабилизация напряжения на нагрузке, однако иногда (например, для зарядки аккумуляторов) необходима стабилизация тока. Защита — напряжение, или ток нагрузки в случае неисправности (например, короткого замыкания) каких-либо цепей может превысить допустимые пределы и вывести электроприбор, или сам источник питания из строя. Также во многих случаях требуется защита от прохождения тока по неправильному пути: например прохождения тока через землю при прикосновении человека или постороннего предмета к токоведущим частям. Гальваническая развязка цепей — одна из мер защиты от протекания тока по неверному пути. Регулировка — в процессе эксплуатации может потребоваться изменение каких-либо параметров для обеспечения правильной работы электроприбора. Управление — может включать регулировку, включение/отключение каких-либо цепей, или источника питания в целом. Может быть как непосредственным (с помощью органов управления на корпусе устройства), так и дистанционным, а также программным (обеспечение включения/выключения, регулировка в заданное время или с наступлением каких-либо событий). Контроль — отображение параметров на входе и на выходе источника питания, включения/выключения цепей, срабатывания защит. Также может быть непосредственным или дистанционным. Чаще всего перед вторичными источниками питания стоит задача преобразования электроэнергии из сети переменного тока промышленной частоты (напр., в России — 220 В 50 Гц, в США — 120 В 60 Гц). Две наиболее типичных конструкции — это трансформаторные и импульсные источники питания. Классическим блоком питания является трансформаторный БП. В общем случае он состоит из понижающего трансформатора или автотрансформатора, у которого первичная обмотка рассчитана на сетевое напряжение. Затем устанавливается выпрямитель, преобразующий переменное напряжение в постоянное (пульсирующее однонаправленное). В большинстве случаев выпрямитель состоит из одного диода (однополупериодный выпрямитель) или четырёх диодов, образующих диодный мост (двухполупериодный выпрямитель). Иногда используются и другие схемы, например, в выпрямителях с удвоением напряжения. После выпрямителя устанавливается фильтр, сглаживающий колебания (пульсации). Обычно он представляет собой просто конденсатор большой ёмкости. Также в схеме могут быть установлены фильтры высокочастотных помех, всплесков (варисторы), защиты от КЗ, стабилизаторы напряжения и тока. Габариты трансформатора Существует формула, несложно выводимая из базовых законов электротехники (и даже уравнений Максвелла): (1 / n) ~ f × S × B где n — число витков на 1 вольт (в левой части формулы стоит ЭДС одного витка, которая есть по уравнению Максвелла производная от магнитного потока, поток есть нечто в виде sin (f × t)), f — частота переменного напряжения, S — площадь сечения магнитопровода, B — индукция магнитного поля в нем. Формула описывает амплитуду B, а не мгновенное значение. Величина B на практике ограничена сверху возникновением гистерезиса в сердечнике, что приводит к потерям на перемагничивание и перегреву трансформатора. Если принять, что f есть частота сети (50 Гц), то единственные два параметра, доступные для выбора при разработке трансформатора, есть S и n. На практике принята эвристика n = (от 55 до 70) / S в см². Увеличение S означает повышение габаритов и веса трансформатора. Если же идти по пути снижения S, то это означает повышение n, что в трансформаторе небольшого размера означает снижение сечения провода (иначе обмотка не поместится на данном сердечнике). Увеличение n и снижение сечения означает сильное увеличение активного сопротивления обмотки. В маломощных трансформаторах, где ток через обмотку невелик, этим можно пренебречь, но с повышением мощности ток через обмотку растет и, при высоком сопротивлении обмотки, рассеивает на ней значительную тепловую мощность, что недопустимо. Перечисленные выше соображения приводят к тому, что на частоте 50 Гц трансформатор большой (от десятков ватт) мощности может быть успешно реализован только как устройство большого габарита и веса (по пути повышения S и сечения провода со снижением n). Потому в современных БП идут по другому пути, а именно по пути повышения f, то есть переходу на импульсные блоки питания. Таковые блоки питания в разы легче (причем основная часть веса приходится на экранирующую клетку) и значительно меньше габаритами, чем классические. Кроме того, они не требовательны к входному напряжению и частоте. Достоинства трансформаторных БП. · Простота конструкции. · Надёжность. · Доступность элементной базы. · Отсутствие создаваемых радиопомех (в отличие от импульсных, создающих помехи за счет гармонических составляющих). sanderelectronics.ru | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||
|
Напряжение на выходе БП, с данными значениями деталей, регулируется от нуля до 15В. Если поставить трансформатор и стабилитрон на большее напряжение, то и макимальный вольтаж выхода тоже возрастёт. Диоды любые выпрямительные, на соответствующий нагрузке ток с двукратным запасом. Конденсатор С1 на напряжение не менее 25В. Старайтесь не использовать советские алюминиевые электролиты — они часто выходят из строя. Транзисторы заменимы на аналогичные по мощности и структуре.
Обратите внимание, что катоды диодов и коллекторы обеих транзисторов соединены между собой — значит их можно разместить на одном большом радиаторе без всяких изолирующих прокладок. Если поставить конденсаторы, показанные на схеме пунктиром, можно использовать устройство в качестве блока питания. В этом случае после диодов тоже не помешает конденсатор 1000-2000мкФ 25В. А если требуется только режим зарядного устройства (как это сделано в авторском варианте на фотографии), то можно их исключить.
