Как увеличить напряжение в импульсном зарядном устройстве

Как изменить выходное напряжение блока питания ноутбука

При помощи этой инструкции можно изменить выходное напряжение практически любого импульсного блока питания, а не только того что от ноутбука. Все они почти работают по одному принципу и схемой не особо отличаются.

К примеру, если у вас остался ненужный блок питания на 19 В, то его запросто можно переделать под 12 В, и, скажем, питать от него светодиодную ленту.

Меняем напряжение источника питания

Теперь разберемся подробнее. Всю плату импульсного источника можно условно разделить на два раздела. Центром является высокочастотный трансформатор, это самая массивная деталь на плате. Слева расположена низковольтная чать, а справа высоковольтная.

Высоковольтная часть имеет обратную связь с низковольтной по средствам оптрона, которым управляет микросхема-стабилизатор «TTL431» или аналогичная.

То есть, когда напряжение на выходе достигает необходимого значение, стабилизатор это отслеживает и передает сигнал через оптопару на контроллер в высоковольтной части. Так осуществляется стабилизация тока и напряжения блоком питания.

Стабилизатор «TTL431» имеет регулируемые параметры, которые задаются цепочкой смещения, которая состоит из двух резисторов.

Один резистор всегда идет на плюс, другой на минус. Чтобы изменить выходное напряжение, необходимо изменить соотношение этих резисторов. Тут действует правило: если напряжение на входе стабилизатора будет увеличиваться, то выходное напряжение будет уменьшаться и наоборот.

В данном примере идем по второму пути. Выпаиваем оба резистора.

Включение и испытания

Перед включением обязательно выставьте потенциометр в среднее положение. Второе: если вы решили увеличить выходное напряжение, то обязательно нужно проверить номинал выходных конденсаторов, чтобы они были рассчитаны на новое напряжение.

Результат

Что касается конкретно компьютерного блока питания, с начальным напряжением 19 В, то его запросто можно перенастроить на любое напряжение в диапазоне 9-22 В.

Теперь те, у которых дома валяются бесхозно источники питания от ноутбуков могут их переделать и использовать по своим нуждам для новых целей.

Смотрите видео

Источник

Как повысить напряжение блока питания с 5 до 12 Вольт

У каждого дома наверняка валяется не один блок питания (зарядка) от различных моделей сотовых телефонов. Все они имеют выходное напряжение 5 В. Естественно, применить такой источник в хозяйстве можно, то порой столько целей нет, сколько есть в наличии таких источников с одинаковым напряжением. А можно ли как-то изменить напряжение этого блока? Тогда было бы больше возможностей его использовать.

На самом деле сделать это довольно просто, так как все зарядки от телефонов плюс-минус имеют одинаковую схему.

Как изменить напряжение блока?

Выходное напряжение можно не только уменьшить, но у увеличь в пределах 3-15 В. И в крации сначала расскажу как. На плате каждого импульсного источника питания, преимущественно в центре, расположен трансформатор. Визуально он делит высоковольтную часть блока и низковольтную. Эти части гальванически развязаны, но имеют обратную связь через оптрон. На низковольтной части платы в цепи оптрона стоит стабилитрон, который как раз и отвечает за уровень выходного напряжения.

Если вам нужно понизить напряжение до 3 В, достаточно просто заменить стабилитрон и пользоваться, а вот если повысить, то тогда потребуется заменить выходной фильтрующий конденсатор на другой с более высоким напряжением.

Я думаю, концепция внесения изменений вам понятна. Перейдем к делу.

Детали

Повышаем напряжение импульсного источника своими руками

Вскрываем корпус. Находим стабилитрон. Он всегда расположен в низковольтной части блока.

Также рядом расположен фильтрующий конденсатор.

Предварительно можно включить блок в сеть и проверить, но конечно это лучше сделать заранее, пока крышка закрыта.

Выпаиваем стабилитрон и конденсатор.

Вместо них впаиваем новые. Самое главное не ошибиться с полярностью.

Как все будет готово, можно проверять.

Получились немного завышенные значения. Можно попробовать подобрать стабилитрон на более низкое напряжение, но для этого блока и так сойдет. Так как там, где он будет использоваться, превышение на 1-2 Вольта совсем не критично.

Смотрите видео

Источник

Как повысить напряжение на импульсном блоке питания

Попалось оборудование DES-1228, решил изучить внутренности в плане блоков питания устройств.
На фото представлены два блока питания от одного и того же оборудования, только разных модификаций.

Верхнее более раннее, IES1228ME.A1G
Блок питания с характеристиками INPUT: 100-240V

50/60Гц 1.2А
OUTPUT: 12V = 3.33A

Нижнее более позднее, IES1228ME.A2G
Блок питания с характеристиками INPUT: 100-240V

50/60Гц 1.2А
OUTPUT: 12V = 3.33A

Блок питания DES-1228. (SU40-6120333-T) Версия 3.33А

Внутренности коммутатора DES-1228. Места для блока питания — куча

Смотрим что же написано. Версия более ранняя IES1228ME.A1G
Версия железа A1, версия прошивки 1.00.В04.
И характерная надпись с описанием.

Блок питания с характеристиками INPUT: 100-240V

50/60Гц 1.2А
OUTPUT: 12V = 3.33A

Сам блок выглядит солидно, все таки на ток рассчитан до 3.3А (по сравнеинию с его последующим собратом в 2А) две пластины с охлаждением полевого транзистора и сдвоенного диода.

Правая часть — высоковольтная (вход), левая — низковольтная(выход). ШИМ на микросхеме nL01. Не нашел описание на эту микруху.

Поизучал и перерисовал схему блока питания. (вероятно, что-то и мог упустить). Красным обозначены элементы которые в схеме должны стоять, но их нет.

В этой версии:
— со стороны смд компонентов — отсутствуют 5-ть элементов (это резисторы не запаяны и конденсаторы)
— со стороны остальных компонентов отсутствует дроссель L1 на входе, он заменен обычными перемычками (удешевнение конструкции)
— не запаяно три компонента (конденсатор и пара фильтрующих Y-конденсаторов CY2,CY3)

Блок питания DES-1228. (SU25-3120200-T) Версия 2А

Места внутри столько же. Блоки питания взаимозаменяемые, крепление соответственно одинаковое.

Более поздняя версия, IES1228ME.A2G
Смотрим что же написано. Версия выше IES1228ME.A2G
Версия железа A2, версия прошивки 1.00.В06.
Характерная надпись отсутствует.
Упрощение номер 1. Экономим на краске )

Блок питания с характеристиками INPUT: 100-240V

Блок выглядит менее солидно.
Охлаждение намного меньше. Конденсатор в высоковольтной цепи — меньше. Трансформатор меньше.
Упрощение номер 2. Экономят на выходном токе

Правая часть — высоковольтная (вход), левая — низковольтная(выход). ШИМ на микросхеме JbP3. Не нашел описание на эту микруху.

Опять посидел какое-то время за изучением, появилась схема блока питания. (возможно что-то и не учел)

Ниже привел две схемы обоих блоков. Красным перечеркнуты элементы которые в одном блоке отсутствуют.

Сравнение:
— не понятно назначение шунтирующей цепи из резистора и диода в цепи затвора полевого транзистора Q1 (R27, D22) (блок 2А)
— в блоке 2А появляется резистор R7 97k на 3-м выводе шим.
— в блоке 3.3А есть связь между обной обмоткой трансформатора T1 и 4-м выводом шим через резистор R3, R6 (750к).
в блоке же 2А эта связь отсутствует
— конструкция 2А блока упростилась, упразднен дроссель L по выходу (конструктивно не предусмотрен). И конденсатор С6 отсутствует
— в остальном схемы идентичны (может просто номиналы немного отличаться).

Поднимаем выходное напряжение блока питания

Mail1977 подсказал, помог. А не увеличить ли нам напряжение блока питания, чтоб запитать большее число светодиодов в одной цепочке. Скажем чтоб запитать 6-ть светодиодов с падением напряжения на каждом в 3.2В потребуется увеличить напряжение до 19,5В (3.2 х 6 = 19.2 В).
У нас светодиоды 1Вт с падением напряжения от 3.2В до 3.4В. Поэтому предел напряжения от 19,2В до 20.4В.

Блок питания построен на «управляемом стабилитроне» TL431.

Для тех кто хочет заглянуть поглубже и посмотреть внутренности, есть статья «Реверс-инжениринг TL431»
habrahabr.ru/post/257387/

На схеме на управляемый вход подключен делитель из резисторов R10(3.9к) и R13 (1к).
Если вместо R10 (синим на схеме выделено) подключить подстроечный резистор номиналом в 10к Ом, выставив на нем значение в 3.9к и крутить плавно, то и выходное напряжение будет изменяться. ПРи увеличении сопротивления будет увеличиваться выходное напряжение. Но не более того что указано на выходных конденсаторах (25В). У меня выше 21-22В не удавалось поднять.
Теоретически если заменить конденсаторы с 25В на 50В, то можно попробовать еще поднять напряжение.

Аналогично если будем уменьшать сопротивление, то и выходное напряжение будет уменьшаться. Выставляем нужное напряжение подстроечным и потом запаиваем смд резистор с более подходящим номиналом. Для более точной подборки можно комбинировать из двух последовательно соединненных резисторов номиналы.

Опытным путем подобрал резисторы. Вместо R10 в 3к9 запаял 6.8k + 510 Ом (7.3к получилось). Для светодиодов 3Вт падение напряжения в пределах 3.2 — 3.8В на светодиод. Значит выходное суммарное напряжение для 6-ти светодиодов — (20.4 — 22.8В)
Выбрал 3.5В для одного светодиода, а для цепи 21В.

Если мы стабилизируем напряжение, то и ток будет в цепи постоянный. Ток для 3Вт светодиода настроил на 640 — 700мА (что-то из этого предела, сейчас точно не знаю, но он постоянный)

Вывод:
— блоки питания устройств совершенствуются в сторону упрощения расходов
— есть возможность простым способом повысить выходное напряжение БП

Самое интересное Блок питания более ранний тот что на 3.3А не удалось повысить выше 17В, далее при увеличении сопротивления в плече TL431 лампы начинают мигать и напряжение на выходе скакать…
В общем блок SU40-6120333-T (OUTPUT: 12V = 3.33A) можно будет использовать на напряжение не выше 17В…

Попалось оборудование DES-1228, решил изучить внутренности в плане блоков питания устройств.
На фото представлены два блока питания от одного и того же оборудования, только разных модификаций.

Верхнее более раннее, IES1228ME.A1G
Блок питания с характеристиками INPUT: 100-240V

50/60Гц 1.2А
OUTPUT: 12V = 3.33A

Нижнее более позднее, IES1228ME.A2G
Блок питания с характеристиками INPUT: 100-240V

50/60Гц 1.2А
OUTPUT: 12V = 3.33A

Блок питания DES-1228. (SU40-6120333-T) Версия 3.33А

Внутренности коммутатора DES-1228. Места для блока питания — куча

Смотрим что же написано. Версия более ранняя IES1228ME.A1G
Версия железа A1, версия прошивки 1.00.В04.
И характерная надпись с описанием.

Блок питания с характеристиками INPUT: 100-240V

50/60Гц 1.2А
OUTPUT: 12V = 3.33A

Сам блок выглядит солидно, все таки на ток рассчитан до 3.3А (по сравнеинию с его последующим собратом в 2А) две пластины с охлаждением полевого транзистора и сдвоенного диода.

Правая часть — высоковольтная (вход), левая — низковольтная(выход). ШИМ на микросхеме nL01. Не нашел описание на эту микруху.

Поизучал и перерисовал схему блока питания. (вероятно, что-то и мог упустить). Красным обозначены элементы которые в схеме должны стоять, но их нет.

В этой версии:
— со стороны смд компонентов — отсутствуют 5-ть элементов (это резисторы не запаяны и конденсаторы)
— со стороны остальных компонентов отсутствует дроссель L1 на входе, он заменен обычными перемычками (удешевнение конструкции)
— не запаяно три компонента (конденсатор и пара фильтрующих Y-конденсаторов CY2,CY3)

Блок питания DES-1228. (SU25-3120200-T) Версия 2А

Места внутри столько же. Блоки питания взаимозаменяемые, крепление соответственно одинаковое.

Более поздняя версия, IES1228ME.A2G
Смотрим что же написано. Версия выше IES1228ME.A2G
Версия железа A2, версия прошивки 1.00.В06.
Характерная надпись отсутствует.
Упрощение номер 1. Экономим на краске )

Блок питания с характеристиками INPUT: 100-240V

Блок выглядит менее солидно.
Охлаждение намного меньше. Конденсатор в высоковольтной цепи — меньше. Трансформатор меньше.
Упрощение номер 2. Экономят на выходном токе

Правая часть — высоковольтная (вход), левая — низковольтная(выход). ШИМ на микросхеме JbP3. Не нашел описание на эту микруху.

Опять посидел какое-то время за изучением, появилась схема блока питания. (возможно что-то и не учел)

Ниже привел две схемы обоих блоков. Красным перечеркнуты элементы которые в одном блоке отсутствуют.

Сравнение:
— не понятно назначение шунтирующей цепи из резистора и диода в цепи затвора полевого транзистора Q1 (R27, D22) (блок 2А)
— в блоке 2А появляется резистор R7 97k на 3-м выводе шим.
— в блоке 3.3А есть связь между обной обмоткой трансформатора T1 и 4-м выводом шим через резистор R3, R6 (750к).
в блоке же 2А эта связь отсутствует
— конструкция 2А блока упростилась, упразднен дроссель L по выходу (конструктивно не предусмотрен). И конденсатор С6 отсутствует
— в остальном схемы идентичны (может просто номиналы немного отличаться).

Поднимаем выходное напряжение блока питания

Mail1977 подсказал, помог. А не увеличить ли нам напряжение блока питания, чтоб запитать большее число светодиодов в одной цепочке. Скажем чтоб запитать 6-ть светодиодов с падением напряжения на каждом в 3.2В потребуется увеличить напряжение до 19,5В (3.2 х 6 = 19.2 В).
У нас светодиоды 1Вт с падением напряжения от 3.2В до 3.4В. Поэтому предел напряжения от 19,2В до 20.4В.

Блок питания построен на «управляемом стабилитроне» TL431.

Для тех кто хочет заглянуть поглубже и посмотреть внутренности, есть статья «Реверс-инжениринг TL431»
habrahabr.ru/post/257387/

На схеме на управляемый вход подключен делитель из резисторов R10(3.9к) и R13 (1к).
Если вместо R10 (синим на схеме выделено) подключить подстроечный резистор номиналом в 10к Ом, выставив на нем значение в 3.9к и крутить плавно, то и выходное напряжение будет изменяться. ПРи увеличении сопротивления будет увеличиваться выходное напряжение. Но не более того что указано на выходных конденсаторах (25В). У меня выше 21-22В не удавалось поднять.
Теоретически если заменить конденсаторы с 25В на 50В, то можно попробовать еще поднять напряжение.

Аналогично если будем уменьшать сопротивление, то и выходное напряжение будет уменьшаться. Выставляем нужное напряжение подстроечным и потом запаиваем смд резистор с более подходящим номиналом. Для более точной подборки можно комбинировать из двух последовательно соединненных резисторов номиналы.

Опытным путем подобрал резисторы. Вместо R10 в 3к9 запаял 6.8k + 510 Ом (7.3к получилось). Для светодиодов 3Вт падение напряжения в пределах 3.2 — 3.8В на светодиод. Значит выходное суммарное напряжение для 6-ти светодиодов — (20.4 — 22.8В)
Выбрал 3.5В для одного светодиода, а для цепи 21В.

Если мы стабилизируем напряжение, то и ток будет в цепи постоянный. Ток для 3Вт светодиода настроил на 640 — 700мА (что-то из этого предела, сейчас точно не знаю, но он постоянный)

Вывод:
— блоки питания устройств совершенствуются в сторону упрощения расходов
— есть возможность простым способом повысить выходное напряжение БП

Самое интересное Блок питания более ранний тот что на 3.3А не удалось повысить выше 17В, далее при увеличении сопротивления в плече TL431 лампы начинают мигать и напряжение на выходе скакать…
В общем блок SU40-6120333-T (OUTPUT: 12V = 3.33A) можно будет использовать на напряжение не выше 17В…

Домашний мастер часто сталкивается с поломками сложной бытовой техники из-за отказов ее электрической схемы. Не всегда удается сразу выполнить такой ремонт. Часто требуются знания про импульсные блоки питания, принципы работы их составных частей.

Такие работники популярны, всегда востребованы, заслуживают уважения. Однако не все так сложно в этом вопросе, как кажется на первый взгляд.

Я выделил 7 правил, по которым работает любой ИБП, постарался объяснить их простыми словами для новичков. А что получилось — оценивайте сами.

Блоки питания — это электротехнические устройства, которые изменяют характеристики промышленной электроэнергии до уровня параметров, необходимых для работы конечных механизмов.

Они подразделяются на трансформаторные и импульсные изделия.

Силовой трансформатор понижает входное напряжение и одновременно обеспечивает гальваническую развязку между электрической энергией первичной и вторичной цепи.

Трансформаторные модули тратят значительную часть мощности на электромагнитные преобразования и нагрев, имеют повышенные габариты, вес.

Импульсные блоки питания: как работает структурная схема и взаимодействуют ее части — краткое пояснение

За счет этого снижаются потери и общий вес всех элементов, но усложняется технология. Принципы работы импульсного блока питания помогает понять его структурная схема.

Показываю ее составные части прямоугольниками, связи стрелками, а форму выходного сигнала из каждого блока — мнемонической фигурой преобразованного напряжения (темно синий цвет сверху).

Сетевой фильтр пропускает через себя промышленную синусоиду. Одновременно он отделяет из нее все посторонние помехи.

Очищенная от помех синусоида поступает на выпрямитель со сглаживающим фильтром. Он превращает полученную гармонику в сигнал напряжения строго постоянной формы действующей величины.

Следующим этапом начинается работа инвертора. Он из постоянного стабилизированного сигнала формирует высокочастотные колебания уже не синусоидальной, а практически строго прямоугольной формы.

Преобразованная в подобный вид электрическая энергия поступает на силовой высокочастотный трансформатор, который, как и обычный аналоговый, видоизменяет ее на пониженное напряжение с увеличенным током.

После силового трансформатора наступает очередь работы выходного выпрямителя.

Заключительным звеном работает сглаживающий выходной фильтр. После него на блок управления бытового прибора поступает стабилизированное напряжение постоянной величины.

Качество работы импульсного блока поддерживается за счет создания в рабочем состоянии обратной связи, реализованной в блоке управления инвертора. Она компенсирует все посадки и броски напряжения, вызываемые колебаниями входной величины или коммутациями нагрузок.

Пример монтажа деталей показан на фотографии платы импульсного блока питания ниже.

Сетевой выпрямитель имеет в своем составе предохранитель на основе плавкой вставки, диодный мост, электромеханический фильтр, набор дросселей, конденсаторы развязки со статикой.

Накопительная емкость сглаживает пульсации.

Генератор инвертора на основе силового ключевого транзистора
в комплекте с импульсным трансформатором выдает напряжение на выходной
выпрямитель с диодами, конденсаторами и дросселями.

Оптопара в узле обратной связи обеспечивает оптическую развязку электрических сигналов.

Разберем все эти части подробнее.

Схемы сетевых фильтров импульсных и высокочастотных помех: 4 типа конструкций

Важно понимать, что импульсы высокой частоты играют двоякую роль:

1. в/ч помехи могут приходить из бытовой сети в блок питания;
2. импульсы высокочастотного тока генерируются встроенным преобразователем и выходят из него в домашнюю проводку.

Причины появления помех в бытовой сети:

• апериодические составляющие переходных процессов, возникающие от коммутации мощных нагрузок;
• работы близкорасположенных приборов с сильными электромагнитными полями, например, сварочных аппаратов, мощных тяговых электродвигателей, силовых трансформаторов;
• последствия погашенных импульсов атмосферных разрядов и других факторов, включая наложение высокочастотных гармоник.

Помехи ухудшают работу радиоэлектронной аппаратуры, мобильных устройств и цифровых гаджетов. Их необходимо подавлять и блокировать внутри конструкции импульсного блока питания.

Основу фильтра составляет дроссель, выполненный двумя обмотками на одном сердечнике.

Дроссели могут быть выполнены разными габаритами, намотаны толстой или тонкой проволокой на больших или маленьких сердечниках.

Начинающему мастеру достаточно запомнить простое правило: лучше работает фильтр с дросселем большого магнитопровода, увеличенным числом витков и поперечным сечением проволоки. (Принцип: чем больше — тем и лучше.)

Дроссель обладает индуктивным сопротивлением, которое резко ограничивает высокочастотный сигнал, протекающий по проводу фазы или нуля. В то же время оно не оказывает особого влияния на ток бытовой сети.

Работу дросселя эффективно дополняют емкостные сопротивления.

Конденсаторы подобраны так, что закорачивают ослабленные дросселем в/ч сигналы помех, направляя их на потенциал земли.

Принцип работы фильтра в/ч помех от проникновения на блок питания входных сигналов показан на картинке ниже.

Между потенциалами земли с нулем и фазой устанавливают Y конденсаторы. Их конструктивная особенность — они при пробое не способны создать внутреннее короткое замыкание и подать 220 вольт на корпус прибора.

Между цепями фазы и нуля ставят конденсаторы, способные выдерживать 400 вольт, а лучше — 630. Они обычно имеют форму параллепипеда.

Однако следует хорошо представлять, что ИБП в преобразователе напряжения сами выправляют сигнал и помехи им практически не мешают. Поэтому такая система актуальна для обычных аналоговых блоков со стабилизацией выходного сигнала.

У импульсного блока питания важно предотвратить выход в/ч помех в бытовую сеть. Эту возможность реализует другое решение.

Как видите, принцип тот же. Просто емкостные сопротивления всегда располагаются по пути движения помехи за дросселем.

Третья схема в/ч фильтра считается универсальной. Она объединила элементы первых двух. Y конденсаторы в ней просто работают с двух сторон каждого дросселя.

У самых дорогих и надежных устройств используется сложный фильтр с дополнительно подключенными дросселями и конденсаторами.

Сразу же показываю схему расположения фильтров на всех цепочках блока питания: входе и выходе.

Обратите внимание, что на кабель, выходящий из ИБП и подключаемый к электронному прибору, может быть дополнительно установлен ферритовый фильтр, состоящий из двух разъемных полуцилиндров или выполненный цельной конструкцией.

Примером его использования является импульсный блок питания ноутбука. Это уже четвертый вариант применения фильтра.

Сетевой выпрямитель напряжения: самая популярная конструкция

В ходе электрического преобразования форма синусоиды, состоящая из полуволн противоположных знаков, вначале меняется на сигнал положительного направления после диодной сборки, а затем эти пульсации сглаживаются до практически постоянной амплитудной величины 311 вольт.

Такой сетевой выпрямитель напряжения заложен в работу всех блоков питания.

Преобразователь импульсного напряжения: объяснение простыми словами с поясняющими картинками

Силовой ключ выполняется первичной обмоткой высокочастотного трансформатора. Для эффективной трансформации в/ч импульсов до 100 килогерц конструкцию магнитопровода делают из альсифера или ферритов.

На обмотку трансформатора от цепей управления через в/ч транзистор поступают импульсы сигналов в несколько десятков килогерц.

Прямоугольные импульсы тока подаются по времени, чередуются с паузами, обозначаются единицей (1) и нулем (0).

Продолжительность протекания импульса или его ширина в каждый момент низкочастотного синусоидального напряжения соответствует его амплитуде: чем она больше, тем шире ШИМ. И наоборот.

ШИМ контроллер отслеживает величину подключенной нагрузки на выходе импульсного блока питания. По ее значению он вырабатывает импульсы, кратковременно открывающие силовой транзистор.

Если подключенная к ИБП мощность начинает возрастать, то схема управления увеличивает длительность импульсов управления, а когда она снижается, то — уменьшает.

За счет работы этой конструкции производится стабилизация напряжения на выходе блока в строго определенном диапазоне.

Импульсный трансформатор: принцип работы одного импульса в 2 такта

Во время преобразования электрической энергии в магнитную и обратно в электрическую с пониженным напряжением обеспечивается гальваническое разделение первичных входных цепей с вторичной выходной схемой.

Каждый ШИМ импульс тока, поступающий при кратковременном открытии силового транзистора, протекает по замкнутой цепи первичной обмотки трансформатора.

1. вначале на намагничивание сердечника магнитопровода;
2. затем на его размагничивание с протеканием тока по вторичной обмотке и дополнительной подзарядкой конденсатора.

По этому принципу каждый ШИМ импульс из первичной сети подзаряжает накопительный конденсатор.

Генераторы ИБП могут работать по простой однотактной или более сложной двухтактной технологии построения.

Однотактная схема импульсного блока питания: состав и принцип работы

На стороне 220 расположены: предохранитель, выпрямительный диодный мост, сглаживающий конденсатор, биполярный транзистор, цепочки колебательного контура и коллекторного тока, а также обмотки импульсного трансформатора.

Однотактная схема импульсного блока питания создается для передачи мощности 10÷50 ватт, не более. По ней изготавливают зарядные устройства мобильных телефонов, планшетов и других цифровых гаджетов.

В выходной цепочке трансформатора используется выпрямительный диод Д7. Он может быть включен в прямом направлении, как показано на картинке, или обратно, что важно учитывать.

При прямом включении импульсный трансформатор накапливает индуктивную энергию и передает ее в выходную цепь к подключенной нагрузке с задержкой по времени.

Если диод включен обратно, то трансформация энергии из первичной схемы во вторичную цепь происходит во время закрытого состояния транзистора.

Однотактная схема ИБП отмечается простотой конструкции, но большими амплитудами напряжения, приложенными к виткам первичной обмотки импульсного трансформатора.

Их защита осуществляется дополнительными цепочками из
резисторов R2÷R4 и конденсаторов С2, С3.

Двухтактная схема импульсного блока питания: 3 варианта исполнения

Более высокий КПД и пониженные потери мощности являются неоспоримыми преимуществами этих ИБП по сравнению с однотактными моделями.

Простейший вариант исполнения двухполупериодной методики показан на картинке.

Если в нее дополнительно подключить два диода и один сглаживающий конденсатор, то на этом же трансформаторе получается двухполярная схема.

Она распространена в усилителях мощности, работает по обратноходовому принципу. В ней через каждую емкость протекают меньшие токи, обеспечивающие повышенный ресурс конденсаторов при эксплуатации.

Прямоходовая схема блока питания имеет в своей конструкции дроссель, который выполняет функцию накопления энергии. Для этого два диода направляют поступающие импульсы ШИМ на его вход в одной полярности.

Дроссель этих устройств изготавливается большими габаритами и устанавливается отдельно внутри платы ИБП. Он дополняет работу накопительного конденсатора.

Это наглядно видно по верхней форме сигнала, показанного осциллограммой выпрямления одного и того же блока без дросселя и с ним.

Прямоходовая схема используется в мощных блоках питания, например, внутри компьютера.

В ней выпрямлением тока занимаются диоды Шоттки. Их применяют за счет:

• уменьшенного падения напряжения на прямом включении;
• и повышенного быстродействия во время обработки высокочастотных импульсов.

3 схемы силовых каскадов двухтактных ИБП

По порядку сложности их исполнения генераторы выполняют по:

• полумостовому;
• мостовому;
• или пушпульному принципу построения выходного каскада.

Полумостовая схема импульсного блока питания: обзор

Конденсаторы С1, С2 собраны последовательно емкостным делителем. На него и переходы коллектор-эмиттер транзисторов Т1, Т2 подается напряжение постоянного питания.

К средней точке емкостного делителя и транзисторов подключена первичная обмотка трансформатора Тр2. С ее вторичной обмотки снимается выходное напряжение генератора, которое пропорционально входному сигналу ТР1, трансформируемому на базы Т1 и Т2.

Полумостовая схема ИБП работает для нагрузок от нескольких ватт до киловатт. Ее недостатком является возможность повреждения элементов при перегрузках, что требует использования сложных защит.

Мостовая схема импульсного блока питания: краткое пояснение

Вместо емкостного делителя предыдущей технологии здесь работают транзисторы T3 и T4. Они попарно открываются совместно с Т1 и Т2: (пара Т1-Т4), (пара Т2-Т3).

Напряжение переходов эмиттер-коллектор у закрытых транзисторов не выше величины питающего напряжения, а на обмотке w1 ТР3 оно возрастает до значения U пит. За счет этого увеличивается величина КПД.

Мостовая схема сложна в наладке из-за трудностей с настройкой цепей управления транзисторов Т1÷Т4.

Пушпульная схема: важные особенности

Первичная обмотка выходного ТР2 имеет средний вывод, на который подается плюсовой потенциал источника питания, а его минус — на среднюю точку вторичной обмотки Т1.

Во время прохождения одного полупериода колебания работает один из транзисторов Т1 или Т2 и соответствующая ему часть полуобмотки трансформатора.

Здесь создается самый высокий КПД, малые пульсации и низкие помехи. Амплитудное значение импульсного напряжения на любой половине обмотки w1 ТР2 достигает величины U пит.

К напряжению перехода коллектор-эмиттер каждого транзистора добавляется ЭДС самоиндукции, и оно возрастает до 2U пит. Поэтому Т1 и Т2 надо подбирать на 600÷700 вольт.

Пушпульная схема ключевого каскада пользуется большей популярностью. Она применяется в наиболее мощных преобразователях.

Выходной выпрямитель: самое популярное устройство

Простейшая схема выпрямителя, состоящая из диода и накапливающего конденсатора, показана картинкой ниже.

Она может дорабатываться подключением дополнительных конденсаторов, дросселей, элементов фильтров.

Схема стабилизации напряжения: как работает

Самая примитивная схема стабилизации выходного напряжения создается на дополнительной обмотке импульсного трансформатора.

С нее снимается напряжение и подается для корректировки величины сигнала первичной обмотки.

Лучшая стабилизация создается за счет контроля выходного сигнала с вторичной обмотки и отделения его гальванической связи через оптопару.

В ней используется светодиод, через который проходит ток, пропорциональный значению выходного напряжения. Его свечение воспринимается фототранзистором, который посылает соответствующий электрический сигнал на схему управления генератора ключевого каскада.

Повысить качество стабилизации выходного напряжения позволяет последовательное дополнение к оптопаре стабилитрона, как показано на примере микросхемы TL431 на картинке ниже.

Для закрепления материала в памяти рекомендую посмотреть видеоролик владельца Паяльник TV, который хорошо объясняет информацию про импульсные блоки питания: принципы работы на примере конкретной модели.

Надеюсь, что моя статья поможет вам выполнить ремонт ИБП своими руками за 7 шагов, которые я изложил в другой статье.

Задавайте возникшие вопросы в разделе комментариев, высказывайте свое мнение. Его будет полезно знать другим людям.

Источник