Імпульсні блоки живлення своїми руками

1. ДБЖ
2. Принцип роботи
3. Область застосування
4. Переваги і недоліки
5. схема
6. Як зробити своїми руками
7. покрокове керівництво
8. ремонт ДБЖ
9. Поради / рекомендації

ДБЖ

опис

В тривалої поїздки на особистому автомобілі або відпочиваючи «дикуном» на природі, непогано мати з собою домашні електрообладнання, наприклад, фен, електричну бритву, фото або відеокамеру. Але через відсутність розеток неможливо забезпечити харчування приладів від звичайної мережі.

Єдиним джерелом енергії в цьому випадку можуть бути тільки автомобільні акумулятори, але їх постійної напруги в 12 вольт не вистачить для домашніх пристроїв, що працюють від змінного струму 220 вольт. У наявності повна несумісність по відразу двома основними параметрами.

Але не варто впадати у відчай, вихід з такої ситуації є - це використання невеликого імпульсного перетворювача струму. Він допоможе перетворити «воду в вино», тобто 12 вольт напруги акумулятора, в ток, необхідний для роботи всіх приладів - 220 вольт.

Принцип роботи

Принцип його роботи полягає в конвертації змінної напруги з електромережі, має частоту 50 Гц в аналогічне прямокутного типу. Потім воно піддається трансформації для досягнення певних значень, випрямляється і фільтрується. Такий транзистор підвищеної потужності, виконуючий одночасно роль імпульсного трансформатора і ключа, перетворює напругу струму.

За схемою вони бувають двох типів: керовані ззовні, впроваджені в більшості електроприладів і автогенератори імпульсного типу.

Також такі трансформатори випускаються різних розмірів і потужностей в залежності від специфіки застосування, але габарити в них не головне так, як ефективність таких пристроїв підвищується в міру наростання частоти, збільшення якої дозволяє серйозно зменшити розмір і вага сталевого сердечника. Вони, як правило, працюють в частотному діапазоні від 18 до 50 кГц.

Область застосування

Область застосування імпульсних перетворювачів харчування для побутового використання постійно шириться. Вони сьогодні використовуються для забезпечення енергією всіх приладів побутової та обчислювальної техніки, а також в пристроях безперебійного живлення та зарядний пристрій для АКБ різного призначення, харчування низьковольтних освітлювальних систем та інших потреб.

Часто придбання такого пристрою заводської збірки не дуже виправдано, з міркувань економії або з точки зору специфіки технічних параметрів необхідного агрегату. В цьому випадку власноручне спорудження імпульсного перетворювача може бути кращим варіантом. Такий підхід, як правило, більш раціональний завдяки широкому вибору недорогих комплектуючих.

Переваги і недоліки

Купуючи ДБЖ, необхідно співвіднести всі його достоїнства і недоліки з конкретними вимогами до експлуатації в кожному окремому випадку і якщо він їм задовольняє можна сміливо купувати агрегат.

Переваги імпульсних блоків живлення:

• Мала вага агрегату, завдяки меншому розміру необхідного для роботи трансформатора, і як наслідок зменшеної конструкції всього перетворювача. Конструкція оснащується фільтром вихідної напруги менших розмірів, так як, при порівнянній потужності з аналогами імпульсний пристрій має велику частоту перетворення.
• Агрегати підвищеної потужності мають найвищий ККД, що доходить до 90-98%. Такі пристрої мають мінімальні втрати енергії завдяки мінімальній кількості операцій перемикання ключа, так як він більшу частину часу перебуває в одному положенні, в той час як в агрегатах інших типів на операції з ним витрачається значна потужність.
• На порядок більш високий ступінь надійності стабілізаторів імпульсного типу в порівнянні з лінійними аналогами, які зараз використовуються тільки в харчуванні плат зі слабкими струмами, наприклад, СВЧ печах або колонках і інших агрегатах малої потужності, створених для безперервної експлуатації протягом декількох років без техобслуговування.
• Крім того їх перевагою є розширений діапазон частоти і напруги струму, який можуть бути реалізовані тільки в дуже дорогих, недоступних звичайному споживачу, блоках лінійного типу. Це дозволяє використовувати переносний імпульсний блок навіть при подорожах по всьому світу, так як його характеристики можна регулювати в широкому діапазоні, підлаштовуючи їх для роботи від розеток в різних країнах з різними частотами і напругою в електромережі.
• На відміну від лінійних пристроїв, завдяки універсальності імпульсних перетворювачів потужністю 12 V налагоджений масовий випуск комплектуючих для них, що позитивним чином знизило їх собівартість і підвищило доступність для рядового споживача. Однак на більш потужні їх варіанти ця особливість, звичайно, не поширилася, вони коштують дорого.
• Як правило, такі пристрої в конструкції мають кілька ступенів захисту від аварійних ситуацій в мережі: перебоїв харчування, короткого замикання, відсутність вихідний навантаження.

Недоліки імпульсних блоків живлення:

• Роботи по їх ремонту відрізняються складністю, так як більшість їх внутрішніх елементів функціонують у спільній мережі без будь-якої гальванічної розв'язки.
• Сам імпульсний принцип роботи має зворотний бік у вигляді високочастотних перешкод, які вимагають придушення для використання блоків з більшістю апаратури. А з деякими її видами, що володіють підвищеною чутливістю до перешкод вони і зовсім не сумісні.
• Вхідний струм має обмеження на мінімальну потужність, при якій блок почне працювати.

схема

Основою більшості перетворювачів струму імпульсного типу є блок-схема найпростішого імпульсного трансформатора, що включає в себе кілька блоків:

• Блок, що перетворює струм мережі змінного типу в постійний на виході. В його основі діодний міст, який виконує роль випрямляча змінної напруги і конденсатор, що нівелює пульсації напруги піддалося випрямляння. Він може бути оснащений допоміжними приладами: фільтрами напруги мережі, що згладжують пульсації генератора імпульсів і термісторами для ослаблення стрибка напруги при включенні. Наявність або відсутність додаткових компонентів впливає на собівартість агрегату, і є статтею економії при покупці бюджетного варіанту агрегату.
• Блок генератора імпульсів, що створює для харчування первинної обмотки трансформатора імпульси заданої частоти. Різні моделі працюють з різною частотою, але межі її коливання для всіх пристроїв знаходяться в межах від 30 до 200 кГц. Трансформатор є серцем приладу, так як саме за допомогою нього відбувається гальванічна розв'язка з електромережею і перетворення струму для відповідності необхідним параметрам.
• Третій - блок трансформації змінного струму, що надходить з трансформатора в постійний. У нього входять діоди для випрямлення напруги і фільтри пульсацій, які значно складніше свого аналога з першого блоку і включають в себе вже кілька конденсаторів і дросель. Як статті економії, для зменшення собівартості перетворювачі можуть комплектуватися конденсаторами і дроселями мінімально необхідної для роботи, ємності й індуктивності відповідно.

Як зробити своїми руками

Необхідні інструменти:

• паяльний апарат;
• бокорізи;
• качкодзьоби;
• пінцет;
• скальпель.

покрокове керівництво

• Насамперед на вході встановлюється РТС термистор, що виконує роль напівпровідникового резистора з плюсовим коефіцієнтом по температурі. Він здатний різко збільшити свій опір при перевищенні певного значення температури, наприклад, коли необхідно захистити силові ключі, коли агрегат тільки починає працювати і конденсатори ще заряджаються.
• Далі, монтується діодний міст для випрямлення вхідного напруги мережі струмом 10А. Можна використовувати різні діодні збірки: «вертикалку» або «табуретку».
• Потім на вході паяется пара конденсаторів в співвідношенні 1 мкФ на 1 Вт потужності.
• Використовуються вітчизняні резистори типу МЛТ-2 в якості гасить опору в мережі змінного струму потужністю 2 Вт.
• Для регулювання затворів польових транзисторів, що функціонують під струмом 600В, монтується драйвер IR Він поперемінно відкриває затвори польових транзисторів з періодичністю, яка визначається деталями на ніжках Rt і Ct.
• Польові транзистори вибираються не менше 200В, мають мінімальний опір у відкритій фазі роботи. Величина опору прямо пропорційна нагріванню пристрою і обернено пропорційна його ККД.
• При їх монтажі фланці транзисторів можна закорочувати, тому застосовуються прокладки для ізоляції.
• Трансформатор, простіше взяти звичайний понижуючий з старого блоку ПК. Але можна і самостійно намотати на ферритові тори з розрахунку на перетворюючу частоту 100 кГц і ½ перетвореного напруги.
• Трансформаторні висновки закорачивается аналогічно платі, з якої він узятий.
• На виході встановлюються діоди з невеликими таймингами відновлення - не більше 100 нс, наприклад, з групи HER.
• Буферну ємність на виході не варто перебільшувати більше 10 тис. МкФ.
• Як і будь-який електричний агрегат, саморобний імпульсний блок живлення при складанні висуває підвищені вимоги до уважності та акуратності в процесі складання. Необхідний вірний монтаж полярних деталей і виконання запобіжних заходів в роботі з електромережею. Вірно, сконструйований блок не вимагає до настройки або підлаштовування.

• Для складання регульованого блоку живлення необхідно в його схемі збірки використовувати один або два транзистора напівпровідникового типу. Однак для контролю напруги знадобиться встановити датчик у вигляді вольтметра. Тоді орієнтуючись на його показання, можна буде відрегулювати оптимальне напруга на виході для роботи різних приладів, щоб не попалити їх. Напруга регулюється за допомогою резистора змінного типу.
• У найпростішому однотактному блоці струм перетвориться за рахунок роботи одного транзистора, який відкривається і закривається, пропускаючи імпульси певної частоти.
• Його вдосконаленою модифікацією, яка працює з подвоєною частотою і відповідно найкращим ККД, є двотактний перетворювач, в якому один за одним відкриваються і закриваються вже два транзистора.
• Двополярного конструкція блоку ще складніше, так як необхідний монтаж операційного підсилювача і стабілітронів. Особливу увагу в цьому випадку слід приділяти якості пайки і відповідності перерізу проводів току.

ремонт ДБЖ

ремонт ДБЖ , Як правило, полягає в заміні, несправних, Погорілий деталей на нові. Але складність навіть не в самому монтажі нової деталі, а саме в пошуку несправної. Для цього проводять такі операції:

• Зовнішній огляд плати блоку на предмет наявності роздулися конденсаторів, обвуглених резисторів і інших елементів з дефектами.
• Огляд пайки трансформатора, ключових транзисторів і мікросхем, а також дроселів.
• Перевірка ланцюга харчування на предмет розриву: подзвонюють сам кабель, що оберігає перемикач, перемикач струму при його наявності, а також дроселі і випрямляючий міст.
• Первинна діагностика будь-якої деталі проводиться без демонтажу, і тільки коли є цілком обґрунтоване припущення про те, що вона несправна, її можна випоювати і перевіряти окремо.
• Також необхідно перевірити ланцюг на предмет коротких замикань.
• Провівши візуальну і приладову діагностику обладнання та помінявши неробочі елементи, приступають до перевірки під робочою напругою мережі. Але в ролі запобіжника використовується звичайна лампочка на 150-200 Ватт 220 вольт. Вона не дасть згоріти всьому перетворювача при наявності несправності і просигналізує про характер дефекту. Так, якщо лампочка яскраво спалахне і прітухнет, випромінюючи растр, то, швидше за все, несправні конденсатори. Перевірити їх на справність можна тільки замінивши на нові. Іншим випадком є ​​варіант, коли лампа спалахнула і відразу ж згасла зовсім. Цей варіант передбачає індивідуальну перевірку всіх резисторів ланцюга запуску. Нарешті останній випадок - світильник горить на повну яскравість. В цьому випадку треба повністю перевірити ще раз всю схему заново.

Поради / рекомендації

• При конструюванні імпульсного перетворювача струму своїми руками слід пам'ятати, що всі роботи по монтажу і випробуванню агрегату проходять під напругою небезпечним для життя і здоров'я. Тому настійно рекомендується в приміщенні, в якому проводяться роботи встановити автоматичні переривники струму, що працюють в зв'язці з приладом аварійного відключення струму. Така система здатна захистити людину від удару струмом навіть в разі, коли він торкнувся фази.
• При роботі з імпульсними перетворювачами струму, навіть зі стандартними блоками від ПК, необхідно завжди дотримуватися техніки безпеки. Наприклад, конденсатори електролітичного типу входять до їх схему навіть після відключення від мережі довгий час тримають струми високої напруги. Тому перш ніж приступити до будь-яких маніпуляцій з ними їх необхідно попередньо розрядити, замкнувши їх висновки.
• І нарешті, при проведенні будь-яких робіт пов'язаних з електрикою, завжди слід користуватися справними, призначеними для цього інструментами. Наприклад, ручки всіх викруток, бокорезов і інших інструментів повинні бути заізольовані.