Долго меня волновала тема того, как можно использовать блок питания от компьютера в качестве питания усилителя мощности. Но переделывать блок питания - то ещё развлечение, особенно импульсный с таким плотным монтажом. Хоть я и привычный ко всяким фейерверкам, но домашних пугать очень не хотелось, да и опасненько это и для самого.
В общем, изучение вопроса привело к довольно простому решению, не требующему никаких особенных деталей и практически никакого налаживания. Собрал-включил-работает. Да и хотелось попрактиковаться в вытравливании печатных плат с помощью фоторезиста, так как в последнее время современные лазерные принтеры стали жадными до тонера, и привычная лазеро-утюжная технология не задалась. Результатом работы с фоторезистом я остался очень доволен, - для эксперимента на плате вытравил надпись линией толщиной 0,2мм. И она прекрасно получилась! Итак, довольно прелюдий, опишу схему и процесс сборки-наладки блока питания.
Блок питания на самом деле очень прост, собран практически весь из деталей, оставшихся после разборки не самого хорошего импульсника от компьютера, - из тех, в которые «не докладывают» деталей. Одна из этих деталей - импульсный трансформатор, который можно использовать без перемотки в блоке питания на 12В, или пересчитать, что тоже очень просто, на любое напряжение, для чего я использовал программу Москатова.
Схема блока импульсного блока питания :
В качестве компонентов были использованы следующие:
драйвер ir2153 - микросхема, используется в импульсных преобразователях для питания люминесцентных ламп, её более современный аналог - ir2153D и ir2155. В случае использования ir2153D диод VD2 можно исключить, так как он уже встроен в микросхему. У всех микросхем серий 2153 в цепи питания уже стоит встроенный стабилитрон на 15,6В, поэтому не стоит сильно заморачиваться с устройством отдельного стабилизатора напряжения для питания самого драйвера;
VD1 - любой выпрямительный с обратным напряжением не ниже 400В;
VD2-VD4 - «быстродействующие», с малым временем восстановления (не больше 100нс) например - SF28; На самом деле VD3 и VD4 можно исключить, я их не ставил;
в качестве VD4, VD5 - использован сдвоенный диод от компьютерного блока питания «S16C40″ - это диод «Шоттки», можно поставить любой другой, менее мощный. Нужна эта обмотка для питания драйвера ir2153 после того, как запустится импульсный преобразователь. Можно исключить и диоды и обмотку, если не планируется снимать мощность более 150Вт;
Диоды VD7-VD10 - мощные диоды «Шоттки», на напряжение не ниже 100В и ток не меньше 10 А, например - MBR10100, или другие;
транзисторы VT1, VT2 - любые мощные полевые, от их мощности зависит выходная, но сильно тут увлекаться не стоит, как и снимать с блока более 300Вт;
L3 - намотан на ферритовом стержне и содержит 4-5 витков провода 0,7мм; Эту цепочку (L3, C15, R8) можно вообще исключить, она нужна, чтобы немного облегчить режим работы транзисторов;
Дроссель L4 намотан на кольце от старого дросселя групповой стабилизации того же блока питания от компьютера, и содержит по 20 витков, мотается сдвоенным проводом.
Конденсаторы на входе можно поставить и меньшей ёмкости, их ёмкость можно примерно подобрать исходя и снимаемой мощности блока питания, примерно как 1-2мкФ на 1 Вт мощности. Не стоит увлекаться конденсаторами и ставить на выход блока питания ёмкости больше 10000 мкФ, так как это может привести к «салюту» при включении, так как они при включении требуют значительного тока для зарядки.
Теперь пару слов о трансформаторе. Параметры импульсного трансформатора определены в программе Москатова и соответствуют Ш-образному сердечнику со следующими данными: S0 = 1,68 кв.см; Sc = 1,44 кв.см; Lср.л. = 86см; Частота преобразования - 100кГц;
Получившиеся расчётные данные:
Обмотка 1 - 27 витков 0,90мм; напряжение - 155В; Намотана в 2 слоя проводом, состоящим из 2 жил по 0,45мм; Первый слой - внутренний содержит 14 витков, второй слой - наружний содержит 13 витков;
обмотка 2 - 2 половины по 3 витка проводом 0,5мм; это - «обмотка самопитания» на напряжение около 16В, мотается проводом так, чтобы направления намотки были в разную сторону, средняя точка выводится наружу и подключается на плате;
обмотка 3 - 2 половины по 7 витков, намотана так же многожильным проводом, сначала - одна половина в одну сторону, потом через слой изоляции - вторая половина, в противоположную сторону. Концы обмоток выведены наружу в «косу» и подключаются в общую точку на плате. Обмотка рассчитана на напряжение около 40В.
Таким же образом можно рассчитать трансформатор на любое нужное напряжение. У меня собраны 2 таких блока питания, - один - для усилителя на TDA7293, второй - на 12В для питания всяческих поделок, - используется в качестве лабораторного.
Блок питания для усилителя на напряжение 2х40В:
Импульсный блок питания на 12В:
Блок питания в сборе в корпусе:
Фото испытаний импульсного блока питания, - того, что для усилителя с помощью эквивалента нагрузки из нескольких резисторов МЛТ-2 по 10Ом, включаемых в разной последовательности. Целью было получить данные о мощности, падении напряжения и разности напряжений в плечах +/- 40В. По итогам у меня получились такие параметры:
Мощность - около 200Вт (больше не стал пытаться снимать);
напряжение, в зависимости от загрузки - 37,9-40,1В во всём диапазоне от 0 до 200Вт
Температура на максимальной мощности 200Вт после тестового прогона в течение получаса:
трансформатора - около 70град.цельсия, радиатора диодов без активного обдува - около 90 град.цельсия. С активным обдувом - быстро приближается к комнатной и практически не греется. В итоге радиатор был заменён, и на следующих фото блок питания уже с другим радиатором.
При разработке блока питания были использованы материалы сайта vegalab и radiokot, на форуме «Веги» очень подробно описан этот блок питания, так же есть варианты блока с защитой от КЗ, что есть неплохо. У меня например при случайном КЗ мгновенно сгорела дорожка на плате во вторичной цепи
Внимание!
Первое включение блока питания следует производит через лампу накаливания мощностью не более 40Вт. При первом включении в сеть она должна на короткое время вспыхнуть и погаснуть. Светиться она практически не должна! При этом можно проверить выходные напряжения и попробовать несильно нагрузить блок (не больше 20Вт!). Если всё в порядке, - лампочку можно убирать и приступать к испытаниям.
Как минимум один раз в жизни каждый автомобилист сталкивается с проблемой неработающего аккумулятора. Чтобы предотвратить такую неисправность, необходимо правильно обслуживать батарею и вовремя ее заряжать, используя зарядное устройство. Что представляет собой импульсное ЗУ для автомобильного аккумулятора, каков его принцип функционирования и как соорудить прибор своими руками — читайте далее.
[ Скрыть ]
Характеристика прибора
Устройства, предназначенные для АКБ, делятся на несколько типов — трансформаторные и импульсные. Трансформаторные ЗУ для аккумулятора авто обладают большим весом и размерами, при этом их коэффициент полезного действия значительно ниже, чем у других устройств. В результате спрос на такие зарядки постепенно снизился. На сегодняшний день импульсное зарядное устройство является наиболее популярным типом.
Устройство и принцип работы
Любое импульсное зарядное устройство для автомобильного АКБ представляет собой прибор, предназначенный для восстановления заряда.
Конструктивно импульсное ЗУ состоит из таких элементов:
- трансформатора (импульсного);
- устройства выпрямителя;
- прибора стабилизатора;
- элементов индикации;
- основного блока, предназначенного для контроля процедуры заряда.
Необходимо отметить, что все элементы, из которых состоит импульсное зарядное устройство, по своей конструкции имеют небольшие размеры, если сравнивать с трансформаторными ЗУ. В принципе, соорудить такой прибор для зарядки автомобильного АКБ своими руками не так сложно — для этого потребуется только плата, которая будет управлять транзистором. В результате того, что конструкция данного типа приборов довольно простая, а компоненты для изготовления легко доступны, импульсные ЗУ популярны среди наших автолюбителей.
Что касается принципа работы, то сама процедура заряда может осуществляться одним из нескольких методов:
- путем напряжения при постоянном токе;
- напряжением неизменных параметров;
- комбинированным методом.
В принципе, способ напряжения неизменных значений является самым правильным с теоретической точки зрения. Все потому, что импульсные ЗУ для автомобильных АКБ могут производить контроль в автоматическом режиме за параметрами силы тока только в том случае, если напряжение будет постоянным. Если вы хотите добиться того, чтобы уровень зарядки был наиболее максимальным, надо учитывать и параметр разряда.
Что касается способа напряжения при постоянном токе, то этот вариант не самый оптимальный. Все потому, что при оперативной зарядке аккумулятора, получаемой в результате воздействия постоянного тока, пластины прибора могут попросту осыпаться. А восстановить их будет уже невозможно.
Комбинированный вариант зарядки АКБ является одним из наиболее щадящих. При применении данного способа сначала проходит постоянный ток, а в самом конце процедуры он начинает изменяться на переменный. Далее, этот параметр постепенно снижается до нуля, таким образом стабилизируя уровень напряжения. По словам специалистов, такая схема работа позволяет предотвратить или снизить к минимуму вероятность закипания аккумулятора авто. Кроме того, при таком подходе снижается и вероятность выделения газов.
Аспекты подбора оборудования
Если вы хотите добиться того, чтобы батарея авто работала должным образом, необходимо заранее подумать о том, чтобы купить необходимое ЗУ для зарядки.
Есть определенные нюансы этого вопроса, которые желательно учитывать:
- В первую очередь, многих потребителей интересует вопрос — сможет ли ЗУ, работая по своей схеме, восстановить полностью разряженную АКБ авто. Здесь нужно учитывать, что далеко не все зарядные устройства, продающиеся в автомагазинах, могут справиться с такой задачей. Поэтому при покупке данный момент необходимо уточнять у продавцов.
- Второй, немаловажный аспект — это уровень максимального параметра тока, который выдает зарядное устройство в ходе функционирования. Кроме того, нужно учитывать и напряжение, до которого будет заряжаться аккумулятор авто. К примеру, если вы остановите свой выбор на импульсном ЗУ, то учтите, что в нем должна быть опция отключения или функция поддержки, включающаяся автоматически при полном заряде (автор видео — ChipiDip).
При эксплуатации ЗУ своими руками нужно учитывать несколько моментов. В первую очередь, это последовательность действий. Для начала рекомендуется демонтировать крышку устройства и открутить пробки. Если необходимо добавить электролит в систему, для этого используйте дистиллированную воду, сделать это нужно до того, как будет осуществлена процедура заряда.
Учтите несколько параметров:
- Уровень напряжения. Максимальный показатель в данном случае должен составлять не более 14.4 вольт.
- Сила тока. Этот параметр регулируется, для этого учитывайте уровень разрядки батареи. К примеру, если батарея авто разряжена на 25%, то при активации ЗУ параметр силы тока может возрасти.
- Время заряда аккумулятора авто. В том случае, если на ЗУ нет никаких индикаторов, то понять, когда аккумулятор авто заряжен, можно по показателю величины тока. В частности, если этот параметр в течение трех часов не будет изменяться, то это будет свидетельствовать о том, что батарея заряжена.
Никогда не заряжайте прибор более 24 часов, это приведет к тому, что электролит просто закипит, а внутри схемы произойдет замыкание.
Инструкция по изготовлению импульсного ЗУ своими руками
Чтобы соорудить ЗУ для аккумулятора авто своими руками, применяется схема IR2153. Данная схема отличается от схемы производства обычного ЗУ тем, что вместо двух конденсаторов, подсоединенных к средней точки, используется только один электролит. Следует отметить, что данная схема изготовления своими руками позволяет сделать ЗУ для аккумулятора авто, рассчитанное на небольшую мощность. Но и эту проблему можно решить, используя более мощные элементы.
В схеме, приведенной выше, применяются ключи типа 8N50, оборудованные изолированным корпусом. Что касается диодных мостов, то лучше использовать те, которые устанавливаются в компьютерные блоки питания. Если такого элементы схемы у вас нет, то можно попробовать собрать диодные мост из четырех выпрямительных диодов (автор видео о создании ЗУ для АКБ авто — Blaze Electronics).
Теперь перейдем к цепи питания устройства схемы. Для обустройства данного компонента своими руками применяется резистор для гашения тока, используйте устройство на 18 кОм. После резистора на схеме идет обычный выпрямительный компонент, установленный на одном диоде, при этом само питание будет в любом случае поступать на плату. Непосредственно на питании стоит электролит, которые параллельно подключен к конденсатору (этот элемент может быть либо пленочным, либо керамическим). Применение конденсатора необходимо для того, чтобы обеспечить наиболее оптимальное сглаживание импульсов и помех.
Что касается трансформатора, то его также можно демонтировать из блока питания ПК. Следует отметить, что такой трансформатор отлично подходит для создания зарядного устройства аккумулятора, поскольку он позволяет обеспечить хороший ток на выходе. Кроме того, трансформатор такого типа может обеспечить одновременно несколько параметров выходных напряжений. Сами диоды должны быть только импульсными, поскольку стандартные элементы не смогут функционировать в результате слишком высокой частоты.
Фильтр можно не добавлять в схему, но вместо него желательно установить несколько емкостей и сам дроссель. Чтобы снизить уровень бросков на входе до фильтрующего элемента, желательно добавить в схему термистор на 5 Ом. Этот элемент также можно вытащить своими руками из блока питания ПК. Важным моментом будет установка электролитического конденсатора. Его необходим подобрать, опираясь на специальное отношение 1 Ватт — 1 мкФ, уровень напряжения должен составлять 400 вольт.
В целом такая схема по своей конструкции является достаточно простой. На практике, если подойти к этому вопросу правильно, то соорудить будет не так сложно, даже если у вас нет опыта. А учитывая то, что у вас под рукой будет материал со всеми необходимыми схемами и обозначениями, справиться с такой задачей будет проще простого. Разумеется, если вы не можете отличить трансформатор от резистора, то лучше просто пойти в магазин и купить нужное зарядное устройство.
Видео «Изготовление импульсного зарядного устройства своими руками»
Все нюансы, которые необходимо учесть, а также подробная пошаговая инструкция по изготовления импульсного ЗУ для автомобильного АКБ, приведена ниже (автор видео — Паяльник TV).
Источник питания IR2153 500Вт — предлагаю ознакомится, а при желании и повторить схему импульсного блока питания для усилителя мощности реализованной на широко известной IR2153. Это самотактируемый полу-мостовой драйвер, усовершенствованная модификация драйвера IR2151, который включает в себя программу высоковольтного полу-моста с генератором эквивалентным интегральному таймеру 555 (К1006ВИ1). Отличительная особенность чипа IR2153 заключается в улучшенных функциональных возможностях и не требующий особых навыков в его использовании, очень простой и эффективный прибор относительно раннее выпускаемых микросхем.
Отличительные свойства данного источника питания:
- Реализована схема защита от возможных перегрузок, а также защита при коротком замыкании в обмотках импульсного трансформатора.
- Встроена схема мягкого запуска блока питания.
- Имеет функцию защиты устройства по входу, которую выполняет варистор предохраняющий БП от бросков напряжения в электросети и его чрезмерного значения, а также от случайной подачи на вход 380v.
- Несложная в освоении и недорогая схема.
Характеристики, которыми обладает источник питания IR2153 500Вт
Номинальная выходная мощность — 200Вт, если использовать трансформатор с большей мощностью, то можно получить 500Вт.
Музыкальная или RMS мощность на выходе составляет — 300Вт. Можно получить 700Вт с трансформатором более высокой мощности.
Рабочая частота стандартная — 50кГц
Напряжение на выходе составляет — два плеча по 35v. В зависимости от того на какие напряжения намотан трансформатор можно снимать соответствующие значения выходного напряжения.
Коэффициент полезного действия составляет 92%, но также зависит от конструкции трансформатора.
Схема управления БП является штатной для чипа IR2153 и заимствована из его даташита. Модуль защиты от короткого замыкания и перегрузки имеет возможность настройки тока, при котором будет происходить отсечка с одновременным включением сигнального светодиода. При переходе источника питания в режим защиты при нештатной ситуации, он может прибывать в таком состоянии неограниченное время, хотя потребление устройством тока останется сравнимым с током холостого хода не нагруженного БП. Что касается образца моей модификации, то там защита настроена на ограничение мощности потребления блоком питания от 300 Вт, что дает гарантию от чрезмерной нагрузки, а следовательно и от избыточного нагрева, что в свою очередь чревато выходом из стоя полностью всего блока.
Момент тестирования с нагрузкой
Вот здесь лежит файл, там все относительно блока питания подробно расписано, а также имеются рекомендации как увеличить выходную мощность. Любой радиолюбитель прочитав этот материал в состоянии самостоятельно изготовить блок питания под необходимую ему мощность и соответственно напряжения на выходе.
Сжатая папка с методом расчета трансформатора и положенная к этому программа.
Скачать:
Скачать:
Программа для расчета номинальных значений компонентов для назначения необходимой частоты работы IR2153.
Скачать:
Печатная плата.
Скачать:
Печатная плата создана с расчетом установки в нее компьютерного трансформатора и выходных ультрабыстрых диодов типа MUR820 и BYW29-200, тем самым предоставляется возможность ее применения в источниках питания с мощностью в 250 Вт на выходе. Но имеется и уязвимое место — это площадка под конденсатор С3. Если не найдется подходящего по диаметру конденсатора, то тогда нужно будет плату незначительно раздвинуть.
Для ЛУТ печатную плату в зеркальном изображении делать не нужно.
Информационная статья по использованию драйверов IR.
Скачать:
Здесь немного измененный блок питания. Принципиальное его отличие от вышеизложенной схемы в устройстве реализованной защиты.
Неплохая и интересная схема качественного зарядного устройства на основе микросхемы IR2153, самотактируемого полумостового драйвера, которая довольно часто используется в электронных балластах энергосберегающих ламп.
Схема работает от сети переменного напряжения 220 Вольт, ее выходная мощность около 250 ватт, а это около 20 Ампер при 14 Вольтах выходного напряжения, чего вполне достаточно для зарядки автомобильных аккумуляторов.
На входе имеется сетевой фильтр, и защита от бросков напряжения и перегруза блока питания. Термистор защищает ключи во время начального момента включения схемы в сеть 220 Вольт. Затем сетевое напряжение выпрямляется диодным мостом.
Через ограничительное сопротивление 47 кОм напряжение проходит на микросхему генератора. Импульсы определенной частоты следуют на затворы высоковольтных ключей, которые срабатывая пропуская напряжение в сетевую обмотку трансформатора. На вторичной обмотке мы имеем требуемое для заряда аккумуляторов напряжение.
Выходное напряжение ЗУ зависит от количества витков во вторичной обмотке и рабочей частоты генератора. Но частоту не следует поднимать выше 80кГц, оптимально 50-60кГц.
Высоковольтные ключи IRF740 или IRF840. Меняя емкость конденсаторов во входной цепи можно увеличить или уменьшить выходную мощность зарядного устройства, при необходимости можно достичь 600 ваттной мощности. Но нужны конденсаторы 680 мкФ и мощный диодного мост.
Трансформатор можно взять готовый из компьютерного блока питания. А можно и его сделать самому. Первичная обмотка содержит 40 витков провода диаметром 0,8 мм, затем накладываем слой изоляции наматываем вторичную обмотку - где то 3,5-4 витка из довольно толстого провода или использовать многожильный провод.
После выпрямителя в схеме установлен фильтрующий конденсатор, емкость не более 2000 мкФ.
На выходе необходимо поставить импульсные диоды с током не менее 10-30А, обычные сразу сгорят.
Внимание схема ЗУ не имеет защиты от короткого замыкания и сразу выйдет из строя, если такое произойдет.
Еще один вариант схемы зарядного устройства на микросхеме IR2153 |
Диодный мост состоит из любых выпрямительных диодов с током не менее 2А, можно и больше и с обратным напряжением 400 Вольт, можно использовать готовый диодный мост из старого компьютерного блока питания в нем обратное напряжение 600 Вольт при токе 6 А.
Для обеспечения требуемых параметров питания микросхемы необходимо взять сопротивление 45-55 кОм с мощностью 2 ватт, если таких не можете найти, соедините последовательно несколько маломощных резисторов.
