/       /       /    Как устроен блок питания, часть 5


Как устроен блок питания, часть 5

В качестве самой просто схемы я покажу вариант с одним диодом и конденсатором. Такая схема используется в обратноходовых блоках питания, которые составляют сейчас подавляющее большинство.
Как устроен блок питания, часть 5

В готовом блоке питания она выглядит так, как показано на этом фото.
Такие блоки питания чаще всего идут в комплекте с недорогой техникой.
Как устроен блок питания, часть 5

Следующим шагом идет двухполупериодный выпрямитель. Эта схема использовал раньше весьма часто, но в последнее время вытеснена другой, которую я покажу позже.
Такая схемотехника чаще всего встречается в мощных блоках питания, особенно она удобна в нерегулируемых блоках на базе драйвера IR2151-2153, о которых я рассказывал в прошлой части.
Как устроен блок питания, часть 5

Как я тогда сказал, она хорошо подходит для построения первичных источников питания, которые не являются стабилизированными, но которые имеют хороший КПД и могут использовать для питания других устройств, например как этот блок питания лабораторного источника питания.
Как устроен блок питания, часть 5

Особое преимущество данной схемы в том, что ее очень легко переделать в двухполярную и использовать для питания усилителей мощности. В таком варианте добавляется всего пара диодов и конденсатор.
Как устроен блок питания, часть 5

Когда мощности обратноходовой схемотехники не хватает, то используют ее прямоходовый вариант. Здесь энергия при одном такте сначала накапливается в дросселе, а потом через нижний диод поступает в нагрузку. Данная схемотехника очень похожа на схему классического StepDown преобразователя.
Как устроен блок питания, часть 5

Заметить что блок питания собран по такой схемотехнике очень просто, на плате будет большой дроссель. В качестве фильтрующих дроссели с таким габаритом используют крайне редко, потому ошибиться сложно.
Как устроен блок питания, часть 5

Но есть альтернативный вариант этой схемы. Он применяется чаще всего в компьютерных блоках питания и ведет свои истоки от первых БП формата АТ.
Как устроен блок питания, часть 5

Здесь присутствует накопительный дроссель, а первичная обмотка силового трансформатора связана с одной из обмоток трансформатора управления. Если изъять дроссель из этой схемы, то блок питания при нагрузке выше определенной выйдет из строя.
То же самое касается и предыдущей схемы.
Как устроен блок питания, часть 5

Отличить блоки питания последних двух типов очень легко, слева БП построенный по аналогии блока питания АТ формата, у него сразу заметен трансформатор около транзисторов, справа однотактный прямоходовый, трансформатора здесь нет.
Дроссели имеют разные размеры, но это следствие разной рабочей частоты и иногда экономии производителя. Меньший дроссель в работе скорее всего будет перегреваться, да и схема можно работать не очень надежно при максимальной мощности.
Как устроен блок питания, часть 5

Чаще всего в качестве выходных диодов импульсных блоков питания используются диоды Шоттки. Они имеют два важных преимущества перед обычными:
1. Падение напряжения на них в 1.5-2 раза меньше
2. Они быстрее, чем обычные диоды, потому имеют меньше потер при переключении.

В блоках питания рассчитанных на высокое выходное напряжение применяют чаще всего обычные диоды, так как прямое падение у высоковольтных обычных и Шоттки примерно одинаково. Но из-за того что Шоттки быстрее, можно получить уменьшенные потери на снаббере, потому я советую применять их и здесь.
Как устроен блок питания, часть 5

Так как после выпрямления на конденсаторе будут присутствовать заметные пульсации, то после него ставят LC фильтр или говоря простым языком - дроссель и конденсатор
Как устроен блок питания, часть 5

Для примера "народный" блок питания где явно виден как дроссель, так и два конденсатора.
Как устроен блок питания, часть 5

Дроссель необязательно будет большим, а вполне может быть совсем миниатюрным. Работать правда он будет хуже, но это лучше чем ничего.
Как устроен блок питания, часть 5

Иногда дроссель вообще не ставят, хотя место под него есть. Это банальная экономия "на спичках", я всегда рекомендую установить на это место дроссель.
Как устроен блок питания, часть 5

Для примера уровень пульсаций без дросселя и с дросселем. Но стоит учитывать, что после установки дросселя пульсации на первом конденсаторе вырастут, так как на него будет приходится "ударный" ток. Обычно именно он выходит из строя первым.
Как устроен блок питания, часть 5

Улучшить ситуацию можно установив параллельно электролитическим конденсаторам керамические. Данная мера можно существенно облегчить режим работы электролитов. Но стоит иметь в виду, что эффективно они работают только при относительно небольших мощностях БП, а точнее при относительно небольших токах. Можно конечно поставить много таких конденсаторов, но это дорого и габаритно.
Как устроен блок питания, часть 5

При доработке конденсаторы можно напаивать прямо на выводы электролитических конденсаторов.
Я применяю конденсаторы с емкостью 0.1-0.47мкФ.
Как устроен блок питания, часть 5

Чтобы еще немного улучшить качество работы, следует внимательнее отнестись к разводке печатной платы. Если страссировать плату по типу того как я показал на схеме, то пульсации могут еще немного уменьшиться, тем более что это бесплатно.
Как устроен блок питания, часть 5

Ну и последний шаг, установка синфазного дросселя на выходе блока питания. Такое применяется чаще всего в фирменных блоках питания, которым требуется проходить сертификацию на уровень помех излучаемых в эфир. В дешевых практически никогда не встречается.
Как устроен блок питания, часть 5

Теперь об выходных конденсаторах.
Если вы пользуетесь дешевыми блоками питания, то скорее всего на выходе увидите либо вообще безымянные модели.
Как устроен блок питания, часть 5

Либо подделку под фирменные. Например в народном блоке питания применяют подделки под Sanyo или Nichicon, проверить очень просто, по маркировке. Скорее всего вы либо вообще не найдете конденсаторов такой серии, либо в этой серии не будет такого номинала с таким габаритом как у вас, либо внешне они будут отличаться цветом, как в данном случае.
Такие подделки на самом деле не самый худший вариант, но лучше применять фирменные.
Кстати в двухтактных БП конденсаторы обычно живут дольше и требования к их качеству меньше чем у обратноходовых однотактных.
Как устроен блок питания, часть 5

Но все равно, лучше применять именно фирменные конденсаторы, а не суррогаты с их именем. На фото блок питания фирмы Менвелл.
Как устроен блок питания, часть 5

Для облегчения работы конденсаторов есть способ, когда вместо одного двух емких устанавливают много менее емких конденсаторов. В таком варианте нагрузка лучше распределяется и конденсаторы живут дольше.
Как устроен блок питания, часть 5

Схема стабилизации.
Самый простой вариант - стабилизировать напряжение по обратной связи со вспомогательной обмотки трансформатора, правда такое решение и самое плохое в плане стабильности, так как влияет магнитная связь между обмотками и их активное сопротивление, зато дешево.
Как устроен блок питания, часть 5

Следующий вариант сложнее, здесь в качестве порогового элемента применен стабилитрон. В таком варианте выходное напряжение Бп будет равно падению на стабилитроне + напряжению на светодиоде оптрона. Характеристики схемы так себе, но вполне приемлемы для некритичных нагрузок.
Как устроен блок питания, часть 5

Например блок питания с такой стабилизацией. Сверху около оптрона ничего нет.
Как устроен блок питания, часть 5

Снизу расположен стабилитрон и несколько резисторов
Как устроен блок питания, часть 5

Но куда лучшие характеристики показывает схема с регулируемым стабилитроном TL431. Она имеет куда выше качество работы и точность поддержания в том числе лучше держит параметры при изменении температуры.
Как устроен блок питания, часть 5

На плате она обычно выглядит так, как показано на фото.
Как устроен блок питания, часть 5

Выглядит он примерно как обычный транзистор в корпусе ТО-92, отличие только в маркировке. Данный вариант встречается чаще всего. Альтернативный вариант, который вы можете встретить, SMD корпус SOT-23.
Как устроен блок питания, часть 5

Расположение выводов в разных вариантах корпуса.
Как устроен блок питания, часть 5

Например в "народном" блоке питания применен SMD вариант корпуса. На фото видны резисторы делителя обратной связи и вспомогательные, например "подтяжки" к питанию чтобы сформировать минимальный рабочий ток для стабилитрона.
Как устроен блок питания, часть 5

Еще пара фото, сверху платы ничего нет, а стабилитрон TL431 находится снизу.
Как устроен блок питания, часть 5
Как устроен блок питания, часть 5

Иногда в цепи обратной связи ставят подстроечный резистор. Но сначала я скажу пару слов о том, как рассчитывается делитель.
Если применяется стандартный делитель из двух резисторов, то его номиналы подбираются таким образом чтобы при требуемом выходном напряжении в точке соединения было 2.5 Вольта, именно на это напряжение и рассчитана TL431, но стоит учитывать, что есть и более низковольтный вариант этой микросхемы, на 1.25 Вольта, хотя встречается он гораздо реже.
Теперь к подстроечному резистору. Для большего удобства на плате может располагаться подстроечный резистор, позволяющий менять выходное напряжение в небольших пределах, чаще всего +/- 10-20%, больший диапазон не рекомендуется, так как Бп может вести себя нестабильно.
Подстроечный резистор всегда должен стоять последовательно с нижним резистором делителя, тогда в случае выхода его из строя вы получите на выходе Бп минимальное напряжение, а не максимальное, как если бы подстроечный резистор стоял сверху.
Кроме того подстроечные резисторы часто имеют низкую надежность, и если вам не нужна эта функция, то лучше заменить его на постоянный, предварительно подобрав его номинал.
Как устроен блок питания, часть 5

Полностью на плате весь этот узел выглядит следующим образом.
Как устроен блок питания, часть 5

Пару слов о выходном нагрузочном резисторе.
Импульсный блок питания плохо работает без нагрузки, потому параллельно выходу обычно ставят нагрузочный резистор, обеспечивающий минимально необходимую нагрузку при которой БП работает стабильно.
Есть и минус у данного решения, резистор обычно греется, причем иногда заметно. Кроме того этот резистор может греть конденсаторы если они стоят рядом, как на этом фото.
Как устроен блок питания, часть 5

Иногда они греются так, что на плате становятся видны следы перегрева. Но кроме того этот нагрев может плохо сказываться на стабильности БП если он подогревает резисторы делителя обратной связи и они при этом применены обычного типа, а не точные/термостабильные.
Резисторы греются, параметры начинают меняться и меняется выходное напряжение БП, потому рекомендуется располагать резисторы делителя так, чтобы они не были подвержены нагреву, а кроме того лучше применять точные резисторы, на которые нагрев влияет существенно меньше.
Как устроен блок питания, часть 5

Иногда производители неправильно выбирают номинал нагрузочного резистора и он начинает греться сильнее чем допустимо. Например в 24 Вольте версии "народного" блока питания как раз была такая ситуация, пришлось поменять его потом на резистор в два раза большего номинала.
Как устроен блок питания, часть 5

Чтобы ваши блоки питания работали надежно, следует внимательно отнесись к подбору компонентов.
Диоды выбираются из расчета двухкратного запаса для двухтактной схемы и трехкратного для однотактной, например БП 5-7 Ампер, значит диод ставим на 15-20.
Напряжение должно быть не менее чем в четыре раза больше чем выходное у блока питания, если БП на 12 Вольт, то диод на 60, если на 24, то на 100.
Все эти параметры есть в даташите на диоды
Как устроен блок питания, часть 5

Также они указаны на самих диодах.
Как устроен блок питания, часть 5

Конденсаторы следует выбирать низкоимпедансные или LowESR, это также обычно отражено в даташите на компонент.
Емкость выбираем из расчета 0.5-1 тысяч мкФ на 1 Ампер выходного тока. Напряжение - для двухтактной схемы 1.5-2 раза выше чем выходное, для обратноходовой однотактной - не менее чем 2х от выходного.
Как устроен блок питания, часть 5

По фирмам смотрим чтобы были известные бренды, но это я писал и в статье про входной фильтр, здесь рекомендации аналогичны.
Как устроен блок питания, часть 5
Как устроен блок питания, часть 5
Как устроен блок питания, часть 5
Как устроен блок питания, часть 5
Как устроен блок питания, часть 5

С выходным дросселем все гораздо проще, номинальный ток дросселя не менее чем максимальный выходной ток блока питания. Лучше применить дроссель на больший ток, тогда его нагрев будет существенно меньше. Индуктивность 4.7-22мкГн, зависит от выходного тока, так как дроссель на большой ток и индуктивность будет весьма большим.
Как устроен блок питания, часть 5

Обычно дроссели выполняются либо в виде "гантельки", либо в "броневом" исполнении, вторые чаще предназначены для поверхностного монтажа.
Как устроен блок питания, часть 5
Как устроен блок питания, часть 5

В общих чертах на этом все, и конечно видеоверсия данной статьи. Как всегда буду рад вопросам и пожеланиям.
Эту страницу нашли, когда искали:
как понять в импульсном трансформаторе силовая , обмотка обратной связи и выходная, импульный блок питания с диодами шоттки, индуктивный блок питания, дроссель в схеме питания смартфона, схема бп импульсного прямоходного однотоктного, сопротивление на выходе блока питания, выходное напряжение импульсного бп 11,5 вольт, dc21-26v s pore tq, обратноходовый импульсный блок питания, греется импульсный блок питания, дроссель для блока питания своими руками, конденсатор параллельно диоду в импульсном блоке питания, tl431 в блоках питания, дроссель в блоке питания транзисторного усилителя, блок питания на дросселе


Вас может заинтересовать

Как устроен блок питания, часть 4
Как устроен блок питания, часть 4
Из чего состоит импульсный блок питания часть 3
Из чего состоит импульсный блок питания часть 3
Из чего состоит импульсный блок питания часть 2
Из чего состоит импульсный блок питания часть 2
36 Вольт 10 Ампер 360 Ватт или продолжаем изучать как устроены блоки питания + небольшой бонус
36 Вольт 10 Ампер 360 Ватт или продолжаем изучать как устроены блоки питания + небольшой бонус

Комментарии: 21

  1. Скажите пожалуйста, а в блоках питания ПК стоит на выходе дроселя групповой стабилизации. Он тоже относиться к накопительным ?
    15 октября 2017 21:01
    ЦитироватьОтветить
    1. Да. причем если его выпаять и поставить перемычки, то при более-менее большой нагрузке БП просто сгорит.
      17 октября 2017 11:13
      ЦитироватьОтветить
  2. Интересновроде такой маленький дроссель, а способен накапливать столько энергии. Ведь ПК потребляет свыше 10A.
    17 октября 2017 11:36
    ЦитироватьОтветить
    1. На самом деле там ситуация немного сложнее, но если сильно упростить, то да, хвататет :)
      17 октября 2017 19:36
      ЦитироватьОтветить
  3. Олег
    0
    Добрый день Кирилл
    вопрос по поводу гальванической развязки входа и выхода в импульсниках.
    По схеме есть ВЧ-транс который и выполняет данную функцию
    но по факту между входом и выходом присутствует 220В
    на некоторых схемах присутствует конденсатор CY1 2.2нф
    так понимаю для стабильности
    может дело в нём? и можно ли его убрать?

    п.с. использую USB-осцилограф
    (не имеющий гальванической развязки с компьютером и соотв. с сетью)
    есть вариант использовать ноутбук
    но хотелось бы блок питания с развязкой от сети

    26 октября 2017 08:56
    ЦитироватьОтветить
    1. Проблема работы с импульсниками не в трансе, и не в конденсаторе, а в том, что работая с первичной частью БП и отсутствии гальванической развязки у осциллографа, Вы получите "фазу" на его корпусе.
      26 октября 2017 10:12
      ЦитироватьОтветить
  4. Цитата: kirich
    На самом деле там ситуация немного сложнее, но если сильно упростить, то да, хвататет :)
    Можно вкратце чуть подробнее? )
    26 октября 2017 10:19
    ЦитироватьОтветить
  5. Олег
    0
    не совсем понял
    я хочу получить в импульснике отвязянную вторичку и с ней уже работать (запитывать что-то и т.д.)
    по некоторым схемам первичку и вторичку отделяет только трансформатор
    по сути связи не должно быть
    (как и в линейном ИП)

    26 октября 2017 10:26
    ЦитироватьОтветить
    1. Связи и нет, то что иногда БП "щипается" это не отсутствие гальванической развязки, а просто утечка через Y конденсатор по высокой частоте. Непосредственной связи с сетью импульсные БП не имеют.
      Можно этот конденсатор убрать, но возрастет уровень помех на выходе.
      26 октября 2017 10:51
      ЦитироватьОтветить
  6. Олег
    0
    как нет?
    напряжение между входом (фазой) и выходом 208В
    а должен быть обрыв!
    этот кондер и связывает
    и по сути может спалить USB осцил
    к примеру:
    при проверке напряжения между выхода БП и USB порта компьютера, показало 20В и компьютер ругнулся матом, что перегрузка порта по току и выключил порт

    26 октября 2017 11:10
    ЦитироватьОтветить
    1. Непосредственной связи нет, так как емкость этого конденсатора для частоты 50 Гц ничтожна, можете посчитать ток ради интереса :)
      Просто Вы путаете некоторые понятия, утечка и гальваническая связь.
      Вы напишите что Вы именно хотите сделать, если нужна полная гальваническая развязка, то либо 50 Гц транс по питанию, либо  опторазвязка по сигналу.

      Кстати, по постоянному току обрыв и будет.
      26 октября 2017 12:10
      ЦитироватьОтветить
  7. Олег
    0
    у меня есть модульки DC-DC (2307 МТ3608 LM2596 и т.д.)
    хочу осцилом посмотреть пульсации на выходе
    их (модульки) запитываю от блока питания импульсника 220В/12В (20А)
    осцилограф у меня USB (хотя есть ещё старенький  С1-12)
    компьютер тоже связан с сетью, соотв. и осцилограф
    боюсь спалить осцилограф

    26 октября 2017 16:55
    ЦитироватьОтветить
  8. Принесли недавно плату, со сгоревшим источником питания (сетевой обратноход). Выгорел силовой транзистор, корпус ТО-220, маркировку не прочесть. Средняя ножка, соединена с минусом сетевого конденсатора 150,0 мкФ 400 Вольт, третья с силовой обмоткой трансформатора, второй конец которой с плюсом упомянутого кондёра. То есть силовой элемент должен быть или PNP-транзистором, или полевиком с Р-каналом, встречались ли Вам подобные БП ? На трансформаторе на горячей стороне есть вспомогательная обмотка на диод и электролит. На холодной стороне одна обмотка на выпрямитель. Микросхемы ШИМ нет, связь через оптопару присутствует. Сделал не одну сотню БП, но с таким силовым элементом не попадались.
    5 ноября 2017 21:26
    ЦитироватьОтветить
    1. Это не транзистор, средний вывод - коллектор, его не соединяют с минусом в импульсниках.
      У Вас скорее всего TOP224 или его разновидность (меняется последняя цифра).
      Можно заменить на TOP244 (последняя цифра также влияет на мощность), но у 24х ног больше, крайние идентичный 22х, средние все спаиваются вместе и на минус.

      Проверьте, левый вывод куда идет. Если на цепчку из конденсатора 47мкФ и резистора 6.8 Ом, то однозначно TOP.
      6 ноября 2017 00:38
      ЦитироватьОтветить
  9.  Да, Вы правы. Посмотрел Datasheet на TOP221-227, схема практически совпадает. Спасибо за консультацию.
    6 ноября 2017 08:16
    ЦитироватьОтветить
    1. Да незачто, сам попал в подобную ситуацию лет так больше 10 назад, когда эти микрухи только появлялись :)
      6 ноября 2017 11:50
      ЦитироватьОтветить
  10. Max
    0
    Добрый день!
    Кирилл на ​ФОТО​​​ выходная часть ИБП Manwell DRP 480-48 (48В 10А на выходе) Там стоит 4 кондера Rubycon ZLH на 63В 470uF, а в вашей статье говорится о том что очень не плохо бы иметь выходные конденсаторы емкостью 1000uF на 1А выходного тока, а тут выходит общая емкость меньше 1000uF на 10А! стоит ли поменять их на более емкие? 
    9 ноября 2017 12:26
    ЦитироватьОтветить
    1. 1000мкФ на 1 Ампер это очень грубо. Реально хватает и 400-600мкФ. Кроме того, в двухтактных БП эта цифра обычно и есть ниже, не волнуйтесь.
      Если хотите увеличить, то можно поднять раза в полтора, но не больше.

      10 ноября 2017 20:50
      ЦитироватьОтветить
  11. Александр
    0
    Добрый день.
    Вопрос про обратную связь.
    Правильно я понимаю, когда повышается напряжение на вторичной обмотке, загорается ярче светодиод в оптроне и микросхема ШИМ уменьшает длительность импульса и напряжение на вторичной обмотке падает?
    Если я ни так понял, не могли бы вы описать принцип работы.
    5 декабря 2017 23:35
    ЦитироватьОтветить
    1. Да, все происходит именно так. Причем насчет яркости светодиода также правильно.
      6 декабря 2017 00:23
      ЦитироватьОтветить
      1. Александр
        0
        Спасибо за ответ. Статьи хорошие.
        6 декабря 2017 21:22
        ЦитироватьОтветить

Добавить комментарий

Ваше имя:
Ваш e-mail:

Текст комментария:
Секретный код:
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив