Двухполярный блок питания из готовых китайских модулей dc-dc step down lm2596 » журнал практической электроники датагор (datagor practical electronics magazine)

Чем больше мощность, тем хуже…

Часто радиолюбители стараются сделать свой усилитель как можно мощнее (типа, так круче), да и аудиофилы зачастую оснащают свои системы усилителями с мощностью в разы превышающей необходимую для озвучивания обычной комнаты до нормального уровня громкости, мотивируя тем, что так получается больший динамический диапазон. Такие усилители (большой мощности) порой решают одни проблемы, но создают другие.

Индуктивность проводников питания является основным «слабым звеном» усилителей мощности класса АВ. В таких усилителях выходные транзисторы включаются и выключаются поочередно, соответственно по плюсовой и минусовой шинам питания протекают полуволны зарядных токов.

Если эти импульсы через емкостные и индуктивные связи попадут в звуковой тракт это приводит к ужасному размытому звучанию.

Такое происходит, если какая-то чувствительная дорожка (проводник) проходит рядом с шиной питания. Бифилярная свивка проводов питания эффективно подавляет излучаемые помехи за счёт взаимной компенсации положительной и отрицательной полуволн.

На печатной плате этот метод можно реализовать, если шины питания расположить друг над другом с двухсторон платы (требуется двухсторонняяя печатная плата)

Достойный образец проектирования печатной платы для усилителя мощности — это конструкция Ultra-LD 200W, представленная в одном из номеров журнала «Практическая электроника каждый день». На печатной плате этого усилителя реализованы все рекомендации по монтажу, представленные в данном цикле статей. И во многом за счёт этого удалось получить уровень шумов -122 дБ и уровень нелинейных искажений ниже 0,001%.

Заземление одной стороны печатной платы хорошо работает в высокочастотных и слаботочных конструкциях. Для усилителей мощности это не подходит, потому как трудно предсказать протекание токов в зависимости от выбора точек заземления.

В современных ламповых усилителях часто общую шину делают в виде отрезка тостого лужёного провода. Многие гуру проповедуют разводку звездой с единственной точкой подключения. Бывают случаи, когда при таком подходе усилители плохо работают. Сказывает большое количество длинных проводов, которые снижают стабильность конструкции.

Как правило, в хорошем усилителе есть несколько точек заземления.

Электромеханический замок

Устройство крепится на не открывающуюся часть двери или на стену. Возможен вариант и с использованием пустотелого дверного полотна, в котором прячут провода питания, но это слишком трудоёмкий процесс.

Крепление замка производят на Т-образный металлический профиль, если конструкция решётчатая (садовая калитка и т. д.), или жёстко укрепляем на стене с помощью дюбелей.

Аккуратно снимаем с внутренней стороны замка пластину личины, прикладываем к профилю или стене и производим разметку монтажных отверстий. Затем:

Высверливаем отверстия нужного диаметра и загоняем дюбеля.
Прокладываем кабель питания. Обычно он подаётся в штрабе внутри стены, но возможно и внешнее размещение в коробе.
Подводка кабелей может идти как от отдельного блока питания, так и от вызывной панели.
Подводим кабеля управления, проведённые через стену от вызывной панели.
Подключаем контакты согласно схеме из паспорта изделия.

↑ Борьба с пульсациями

Вот напряжение при нагрузке 1,5 А на входе модуля без дополнительного конденсатора.

↑ 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.

↑ 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.

О проводах из комплекта

провода трехконтактного разъема тонкие и выполнены проводом 26AWG – толще тут и не нужно. Цветная изоляция интуитивно понятна – красный это питание электроники модуля, черный это масса, желтый — измерительный провод;
провода двухконтрактного разъема – это провода токоизмерительные и выполнены толстым проводом 18AWG.

При подключении и сравнении показаний с показаниями мультиметра, расхождения составили 0,2 Вольта. Производитель предусмотрел подстроечные сопротивления на плате для калибровки показаний напряжения и тока, что является большим плюсом. В некоторых экземплярах наблюдается отличные от нуля показания амперметра без нагрузки. Оказалось, что решить проблему можно сбросом показаний амперметра, как показано ниже:

Картинка из интернета, потому прошу простить за грамматические ошибки в надписях. В общем со схемотехникой закончили — переходим к изготовлению коробки…

Форум по БП

↑ Монтаж

Для монтажа модуля я применил самодельные «стойки» из луженого провода диаметром 1 мм.

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.

Исходная схема

Сначала была собрана исходная однополярная схема для пробы и поиска возможных ошибок, про которые писали некоторые собиравшие данную конструкцию. У меня всё сразу заработало нормально, возникли лишь вопросы с регулировкой тока ограничения и индикацией срабатывания этого ограничения.

Далее была собрана аналогичная схема для напряжения отрицательной полярности — полностью аналогичная, лишь с заменой полярности включения электролитических конденсаторов, диодов (стабилитронов) и с применением транзисторов противоположной структуры (n-p-n / p-n-p). Обозначения элементов «минусового» плеча оставлены такими же, как у «плюсового» для упрощения рисования схемы

Lm2576t adj схема включения с дополнительным транзистором

Лабораторный блок питания на базе импульсного стабилизатора LM2576T-ADJ с регулировкой выходного напряжения 0-30В и тока 0-3А , с функцией ограничения выходного тока и индикацией режима ограничения при помощи светодиода.

Все мы очень давно знакомы с линейными стабилизаторами напряжения, особенно с трёхвыводными в корпусах TO-220 типа 7805, 7812, 7824 и LM317. Они недорогие и легко доступны. Их малошумящая и быстрая переходная характеристика делают их идеальными для многих применений. Но им присущ один недостаток — неэффективность (очень низкий КПД). Например, при подаче на стабилизатор 7805 напряжения 12В и при токе нагрузки 1А, на стабилизаторе будет рассеиваться мощность 7Вт при мощности нагрузки 5Вт. Поэтому требуется большой радиатор для охлаждения самого стабилизатора. Когда важна эффективность, например при работе от батареи, необходимо выбирать импульсный стабилизатор. Фактически, самое современное оборудование использует импульсные источники питания и импульсные регуляторы или стабилизаторы. Но много радиолюбители уклоняются от импульсных регуляторов, поскольку, например, использование популярной LM3524 требует большого количества внешних деталей и внешнего коммутационного транзистора. Кроме того строгие требования для катушки индуктивности. Как выбрать правильно, и где их взять? К счастью, более новый импульсный регулятор типа LM2576 от National Semiconductor’s позволяет собирать импульсный стабилизатор с высоким КПД так же легко, как и с помощью 7805 и т.п. Микросхема выпускается в пятивыводном привычном корпусе типа TO-220 и корпусе ТО-263 для поверхностного монтажа. Диапазон питающих напряжений 7-40В постоянного тока. КПД — до 80%. Выходной ток — до 3А и на несколько напряжений (3.3V, 5 V, 12V, 15V), а также и в версии регулируемого выходного напряжения, что представляет для нас особенный интерес. При проектировании с использованием импульсного стабилизатора получается малый размер платы, кроме того необходим радиатор с малой площадью поверхности, обычно не более 100 см. кв. Частота преобразования стабилизатора 52 кГц. Есть серия высоковольтных стабилизаторов с маркировкой HV с диапазоном входных напряжений 7-60В и возможностью регулировки выходного напряжения до 55В.

Приведенная на рисунка схема лабораторного блока питания на базе импульсного стабилизатора LM2576T-ADJ с регулировкой выходного напряжения в диапазоне 0-30В и возможностью ограничения тока нагрузки в диапазоне 0-3А найдена в сети Интернет и подробно рассмотрена здесь на форуме сайта http://vrtp.ru. Кстати, замечательный сайт, рекомендую к посещению Свечение светодиода указывает на включение режима ограничения выходного тока, что очень удобно при проверке и ремонте радиоэлектроных устройств.

Чтобы облегчить режим работы стабилизатора 7805 (в корпусе ТО-92) и для повышения верхнего предела напряжения Uвх, последовательно с U2 установлен стабилитрон VD1. Схема регулирования тока и напряжения собрана на сдвоенном компараторе LM393. На первой половинке U3.1 собран регулятор напряжения, а на второй половинке U3.2 собран регулятор тока. На транзисторном ключе Q1 собран узел индикации включения режима ограничения выходного тока. Номинальный ток дросселя необходимо выбирать не менее тока нагрузки. Возможно пиатние слаботочной части схемы от отдельного источника напряжения с подачей его непосредственно на вход U2, при этом стабилитрон VD1 не устанавливается. Хорошо работает с низкоомной нагрузкой. Без изменения схемы, в ней можно применять импульсные стабилизаторы LM2596T-ADJ с частотой преобразования 150 кГц и диапазоном питающих напряжений 4,5-40В. Выходной ток — до 3А. КПД — до 90%.

Размеры печатной платыы блока питания 72х52 мм, расстояние между осями переменных резисторов 30 мм.:

Видео работы стабилизатора (без слов) приведено ниже. Поскольку сборка и проверка устройства велась в г. Донецке в то время, когда за окном рвались снаряды, то не было никакой охоты ничего рассказывать. Да и собирать его не хотелось, но нужно было как-то отвлечься от действительности. Надеюсь Вы меня поймёте.

Стоимость печатной платы с маской и маркировкой: закончились

Стоимость набора деталей с печатной платой для сборки блока питания (без радиатора): временно нет в наличии

Стоимость собранной и проверенной платы блока питания (без радиатора): временно нет в наличии

Краткое описание, схема и перечень компонентов набора здесь >>>

Для покупки печатных плат, наборов для сборки и готовых собранных блоков обращайтесь сюда >>> или сюда >>>

Всем удачи, мирного неба, добра, 73!

Модуль Для Лабораторного Источника на XL4016

Статья посвящена схемотехнике и конструкции платы понижающего ШИМ -преобразователя на основе микросхемы XL4016 . На основе такой платы можно реализовать изготовление простого лабораторного источника питания, дополнив конструкцию входным выпрямителем и индикаторами тока и напряжения.

История создания этой схемы началась с того, когда мне попала в ремонт плата на XL4016 , купленная в китайском интернет магазине. Плата размерами немного больше спичечного коробка, с миниатюрными радиаторами, но по заверению китайских « манагеров », которые ей торгуют, способна обеспечить выходной ток до 10 А с регулируемым напряжением на выходе от 1,25 до 36 В . Но оставим это на совести китайцев, т.к. я думаю все уже привыкли к завышению технических характеристик, которые они приводят на своих интернет-площадках.

До этого с XL4016 я не сталкивался и поэтому на основе схемы от китайской платы решил собрать свою и проверить, что реально можно получить от этой « микры ».

XL4016 производится в корпусе TO-220-5L . Стоимость её у нас составляет порядка 80₽ , а в поднебесной в два раза дешевле. Скорее всего наши просто её перекупают. Блок схема микросхемы показана на рисунке ниже.

Схема работает с максимальным входным напряжением до 40 В , нижняя граница — 8 В . Частота преобразования — фиксированная 180 кГц . КПД схемы, в зависимости от входного/выходного напряжения при разных токах лежит в диапазоне от 85 до 95 % . Выходное напряжение можно регулировать переменным резистором R7 от 1,25 до 36 В (при входном 38-40В ). Ограничение по току также можно выставлять переменным резистором R3 .

Регулировка осуществляется через операционный усилитель DA3 LM358 . Для его питания в схеме присутствует 5-ти вольтовый стабилизатор DA2 и источник опорного напряжения VD2 TL431 . В качестве силового диода VD1 использована сборка с общим катодом MDR2060CT на 20 А, 60 В . Значение индуктивности на схеме указано в 47 мкГн , эта цифра взята из datasheet . По факту я её изготовил на ферритовом кольце размерами 20×10×10 с намоткой двойного провода 1мм в количестве 20 вит . При измерении индуктивность составила 55 мкГн . В качестве токоизмерительного резистора использовано сопротивление для поверхностного монтажа типоразмера 2512 0,01 Ом CRA2512-FZ-R010ELF , которое запаивается на плату со стороны печатных дорожек.

При использовании ребристого радиатора размерами 100х43х20 мм с токами до 5 А , схема ведёт себя именно так как заявлено производителем XL4016 . Обеспечивается регулировка тока и напряжения. Температура радиатора примерно 60 °С . Пробовал грузить током 7,5 А — через 8 мин сработала тепловая защита. Т.е. при токах выше 5 А надо использовать или более массивный теплоотвод, либо применять активное охлаждение вентилятором.

Вариант печатной платы для схемы показан на рисунке ниже. R0 — перемычка из монтажного провода.

Источник

Отечественные источники питания

Например у Б5-71/3м со временем выходит из строя регулировочный двухосевой потенциометр, который найти можно, но сложно.

Импульсные источники питания Б5-71/1мс и Б5-71мм отличаются тем, что от перепадов напряжения питания 220 В могут выставить другое напряжение на выходе, например 50 В. Поэтому для ответственных работ я их не использую.

Применение старых источников питания Made in USSR и самоделок оставляю в стороне. Только помните о технике безопасности при работе с ними.

Возможно, со временем этот рейтинг блоков питания будет добавляться Hi-End источниками от Agilent, Rohde&Schwarz, а также нашими Актаком и китайскими Rigol, Atten, Uni-T, Siglent и т. д.

Схемы блоков питания

Напряжение лабораторного БП располагается в интервале от 0 до 35 вольт. Для этой цели подходят схемы, по которым можно собрать следующие БП:

однополярный;
двуполярный;
лабораторный импульсный.

Конструкции подобных устройств обычно собраны либо на обычных трансформаторах напряжения (ТН), либо на импульсных трансформаторах (ИТ).

Внимание! Отличие ИТ от ТН в том, что на обмотки ТН подается синусоидальное переменное напряжение, а на обмотки ИТ приходят однополярные импульсы. Схема включения обоих абсолютно идентична

Простой лабораторный

Однополярный БП с возможностью регулировать выходное напряжение можно собрать по схеме, в которую входят:

понижающий трансформатор Tr ( 220/12…30 В);
диодный мост Dr для выпрямления пониженного переменного напряжения;
электролитический конденсатор С1 (4700 мкФ*50В) для сглаживания пульсации переменной составляющей;
потенциометр для регулировки выходного напряжения Р1 5 кОм;
сопротивления R1, R2, R3 номиналом 1кОм, 5,1 кОм и 10 кОм, соответственно;
два транзистора: Т1 КТ815 и Т2 КТ805, которые желательно установить на теплоотводы;
для контроля напряжения на выходе устанавливают цифровой вольтамперметр, с интервалом измерений от 1,5 до 30 В.

В коллекторную цепь транзистора Т2 включены: С2 10 мкф * 50 В и диод Д1.

К сведению. Диод устанавливают для защиты С2 от переполюсовки при подключении к аккумуляторам для подзарядки. Если такая процедура не предусмотрена, можно заменить его перемычкой. Все диоды должны выдерживать ток не менее 3 А.

Двухполярный источник питания

Для питания усилителей низкой частоты (УНЧ), имеющих два “плеча” усиления возникает необходимость в применении двухполярного БП.

Важно! Если монтировать лабораторный БП, стоит остановить внимание именно на аналогичной схеме. Источник питания должен поддерживать любые форматы выдаваемого постоянного напряжения

Для такой схемы допустимо применять трансформатор с двумя обмотками на 28 В и одной на 12 В. Первые две – для усилителя, третья – для питания охлаждающего вентилятора. Если таковой не окажется, то достаточно двух обмоток равного напряжения.

Для регулировки выходного тока применены наборы резисторов R6-R9, подключаемые с помощью сдвоенного галетного переключателя (5 положений). Резисторы подбирают такой мощности, чтобы они выдерживали ток более 3 А.

Переменный резистор R нужно брать сдвоенный номиналом 4.7 Ом. Так проще осуществлять регулировку по обоим плечам. Стабилитроны VD1 Д814 соединены последовательно для получения 28 В (14+14).

Для диодного моста можно взять диоды подходящей мощности, рассчитанные на ток до 8 А. Допустимо устанавливать диодную сборку типа KBU 808 или аналогичную. Транзисторы КТ818 и КТ819 необходимо установить на радиаторы.

Подбираемые транзисторы должны иметь коэффициент усиления от 90 до 340. БП после сборки не требует специальной наладки.

Лабораторный импульсный бп

Отличительной чертой ИПБ является рабочая частота, которая в сто раз выше частоты сети. Это дает возможность получить большее напряжение при меньшем количестве витков обмотки.

Информация. Чтобы получить 12 В на выходе ИПБ с током 1 А для сетевого трансформатора достаточно 5 витков при сечении провода 0,6-0,7 мм.

Простой полярный ИП можно собрать, используя импульсные трансформаторы от компьютерного БП.

Данный источник питания собран на микросхеме TL494.

Важно! Для управления Т3 и Т4 используется схема, в которую входит управляющий Тr2. Это связано с тем, что встроенные ключевые элементы микросхемы не имеют достаточной мощности

Трансформатор Тr1 (управляющий) берут от компьютерного БП, он «раскачивается» при помощи транзисторов Т1 и Т2.

Особенности сборки схемы:

для минимизации потерь при выпрямлении используют диоды Шоттки;
ESR электролитов в фильтрах на выходе должен быть как можно ниже;
дроссель L6 от старых БП применяют без изменения обмоток;
дроссель L5 перематывают, намотав на ферритовое кольцо медный провод диаметром 1,5 мм, набрав 50 витков;
Т3, Т4 и D15 крепят на радиаторы, предварительно отформатировав выводы;
для питания микросхемы, управления током и напряжением применяют отдельную схему на Tr3 BV EI 382 1189.

Вторичная обмотка выдает 12 В, которые выпрямляются и сглаживаются при помощи конденсатора. Микросхема линейного стабилизатора 7805 стабилизирует его до 5 В для питания схемы индикации.

Внимание! Допустимо использовать в этом БП любую схему вольтамперметра. В таком случае микросхема для стабилизации 5 В не понадобится

Сборка БП

Сам процесс сборки ещё занятнее дело. Давайте расскажу как у меня предстают дела с комплектующими.

Блок питания импульсный от ноутбука 19 вольт 3.5 ампер.
Модуль управления.
Модуль индикации.

Вот и все, да-да я ничего не забыл дописать, но наверное ещё нам нужен какой-то старый корпус. У меня от советской автомагнитолы пошёл в дело, также пойдет и любой другой, но отдельно хочу похвалить корпус от DVD привода ПК.

Собираем наш будущий блок питания, прежде чем прикрепить плати к корпусу, нужно их изолировать, я дал подложку из толстой пленки и тогда все платы можно прикрепить на двухсторонний скотч.

Но когда дело дошло к переменным резисторам для регулировки напряжения и ограничения тока я понял, что у меня их нет, ну не то что вообще нет — нужного номинала нет, а именно 10 К. Но на плате они есть, и я поступил следующим образом: нашёл два переменника спаленных (чтоб не жалко было), изъял ручки и думал их припаять к переменникам, что были на плате, почему были — я их выпаял, и залудил винт.

Но ничего не вышло, отцентрировать смог лишь когда через термоусадку сделал вот эту ерунду. Но она работала, меня устраивает, а как долго она будет работать — узнаем.

По желанию можно покрасить корпус, у меня это не очень хорошо получилось, но лучше чем просто металл.

В результате у нас получился очень компактный легкий лабораторный блок питания, обладающий защитой от короткого замыкания, ограничением тока, и разумеется, регулировкой напряжения. И все это делается очень плавно благодаря многооборотным резисторам, которые были выпаяны из платы управления. Регулировка напряжения оказалась от 0.8 вольт до 20. Ограничение тока от 20 мА до 4 А. Всем удачи, с вами был Kalyan.Super.Bos

Обсудить статью САМОДЕЛЬНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ НА ГОТОВЫХ МОДУЛЯХ

↑ 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.

↑ Выводы

4. Для подавления пульсаций с частотой преобразования, LC фильтр на выходе необходим.