Импульсный блок питания — как сделать своими руками функциональную модель [Инструкция]

В любой технике присутствует блок питания – он может быть выполнен из разных материалов, быть разных типов, иметь тот или иной принцип действия.

Но нужен он всегда для одного и того же – преобразовать напряжение, поступающее от розетки в то, с которым может работать ваша электроника.

В материале рассмотрен импульсный блок питания, что это такое, и как сделать его своими руками.

Импульсный блок питания как сделать своими руками

Содержание:

Для чего нужен блок питания?

Каков же принцип действия импульсного блока питания и для чего он нужен?

В широком смысле, такой блок питания необходим любой технике для того, чтобы она могла работать от сети переменного тока (от розетки).

Какой бы сложной, или напротив, простой, такая система не была, ей необходим блок питания.

Дело в том, что любая техника работает только при условии наличия постоянного тока, определенного (не слишком высокого) напряжения.

От сети (от розетки) же передается переменный ток стандартного высокого напряжения (стандарт для России – 220 вольт).

Именно блок питания превращает этот ток в такой, который нужен для работы системы.

 При прохождении первого участка цепи блока питания снижается напряжение тока, поступающего от розетки до показателей, зависящих от технических характеристик цепи блока.

После этого на следующем участке цепи переменный ток трансформируется в постоянный.

А на последнем участке сети получается уже ток нужного типа и нужного напряжения для работы конкретной техники.

вернуться к меню ↑

Что такое импульсный блок?

Импульсный блок питания – это устройство, которое преобразует (выпрямляет) поступающий от сети ток.

Но также действуют и транзисторные блоки питания.

Отличительная особенность импульсного в том, что на последнем участке цепи ток превращается в импульс с частотной характеристикой 10 кГц.

Позитив:
  • Он стабилизирует питание настолько качественно. Что даже очень чувствительная электроника может работать на таком блоке питания исправно длительное время;
  • Блок почти не нагревается при работе, а его КПД очень высок, что становится ощутимым плюсом при использовании в высокопроизводительных системах большой нагрузки;
  • Система способна работать с очень широким диапазоном входного напряжения, что позволяет избежать перегрузок техники – это основное преимущество, благодаря которому именно данная система имеет наибольшую популярность;
  • Частота входящего тока влияет только на работу трансформатора, то есть значительные перепады частоты не могут оказать существенного негативного влияния на устройство, а способны вывести из строя только один трансформатор;
  • Большинство подобных устройств характеризуются малыми габаритами, весом по сравнению с блоками питания других типов;
  • Финансовая целесообразность – данный тип блока питания стоит существенно дешевле.

Негатив:
  • Потенциальное возникновение импульсных помех – они присутствуют почти всегда в любом таком блоке питания, но существенного влияния на работу системы в целом не оказывают;
  • Подобные блоки питания достаточно сложно регулировать самостоятельно;
  • Так как сеть достаточно сложная, потенциально такой тип цепи менее надежен.

Так как недостатков совсем не много, в настоящее время именно данный тип блока питания наиболее популярен.

вернуться к меню ↑

Что потребуется?

Для сборки простого импульсного блока питания вам потребуется три основные комплектующие:

  • Стандартная и наиболее дешевая микросхема ИР2153, которая широко распространена и очень востребована на российском рынке. Можно собирать устройства и на основе других микросхем, но они обходятся дороже, и найти их сложнее, тогда как ИР2153 можно найти даже в не слишком старой технике, вышедшей из строя;
  • Предохранитель у входа в блок, необходимый для компенсации перепадов напряжения;
  • Термистер подключается параллельно предохранителю и нужен для понижения пускового тока во время включения цепи в сеть переменного тока. Снять такое устройство можно, например, с платы старого блока питания компьютера. Но в целом, в цепи он не слишком принципиален, потому его можно подобрать любой;
  • Входной диодный мост – устройство, преобразующее переменный ток в постоянный, может быть представлено в готовом виде в цельном корпусе с четырьмя диодами, или же собираться из четырех отдельных диодов. Устройство недорогое (порядка 50 рублей), потому рекомендуется купить мост готовым – это существенно сэкономит время, особенно неопытным пользователям;
  • Сглаживающий электролит-конденсатор, который можно заменить двумя полуконденсаторами моста, однако электролит занимает меньше места и обходится дешевле, кроме того, цепь с ним собирать немного проще;
  • Резисторы Р1 необходимы для того, чтобы подавать питание на микросхему с переменной линии – один диод резистора выпрямляет переменное напряжение на постоянное и передает на микросхему;
  • Транзисторы;
  • Конденсаторы полярные и электролитические;
  • Затворные ограничительные резисторы для ключей;
  • Кольцевой сердечник с медной намоткой. Изготовить его можно самостоятельно, извлечь из какого либо трансформатора, либо купить на радиорынке;
  • Дорселя разных типов.

В качестве дополнения могут использоваться клеммы светодиоды.

вернуться к меню ↑

Как собирать?

Сам процесс сборки не слишком сложный, не требует особых знаний физики (чтобы понять принцип сборки достаточно знания школьной программы).

Однако важно соблюдать аккуратность и запастись достаточным количеством свободного времени.

Шаг 1: выполните расчет системы с помощью специальных онлайн программ – в зависимости от необходимых показателей вашего импульсного блока питания сервис укажет, показатели (емкость, напряжение и прочее) комплектующих будут оптимальными (онлайн калькулятор http://vpayaem.ru/information15.html );

Шаг 2: подготовьте все необходимые материалы и схему системы;


 Шаг 3: просверлите в пластине отверстия в необходимых местах в соответствии со схемой импульсного блока питания и размерами ваших комплектующих. Учитывайте, что в зависимости от характеристик, имеющихся у вас комплектующих, может потребоваться установка дополнительных компенсаторов и прочего для оптимизации результата – то есть, «подгонки» итогового напряжения под необходимые вам параметры. В примере на иллюстрациях все необходимые дополнительные конденсаторы включены в схему заранее;

Step 1
Шаг 4: найдите точки входа на схеме – они обозначены АС, переверните схему, установите предохранитель с обратной стороны, припаяйте их. Обратите внимание на расположение плюса и минуса устройстве. В принципе, допустимо и немного быстрее сначала полностью собрать схему, а затем все поочередно припаять;

Шаг 5: установите термистер для компенсации напряжения на входе в систему. Устройство существенно понижает ток на входе в систему во избежание ее перегрузки даже в случае скачков напряжения в сети. Очень важно правильно его подключить (плюс и минус), так как в противном случае при включении случится короткое замыкание;

Шаг 6: установка сглаживающего конденсатора;


Шаг 7: установите дроссель – он вставляется в четыре отверстия. Очень важно вставить и припаять его правильно, предварительно определив, какие витки входные, а какие – выходные. Сделать это можно только зная технические характеристики дросселя, а если вы вынули его из какой-либо нерабочей техники – просто установите его таким же образом, как он стоял в ней;


Шаг 8: установите диодный мост на 4 диода. Проще всего использовать готовый, представляющий из себя четыре диода, скрепленных одним корпусом. Также вы можете собрать мост самостоятельно из четырех отдельных диодов, но делать это при малом опыте не рекомендуется;


Шаг 9: установите компенсаторный конденсатор. Здесь не нужна диэлектрическая разновидность – достаточно простого конденсатора К7317;


Шаг 10: установка сглаживающего конденсатора. Такая сложная разновидность нужна только здесь – на всех остальных участках цепи задействуйте К7317;


 Сейчас у нас полностью собран первый участок будущей сети. На этом участке поступающий от сети (из розетки) ток выпрямляется, в дальнейшем нужно будет собрать участок, отвечающий за питание микросхемы, и тот, на котором ток преобразуется в импульс. Упрощенная схема первой части цепи – предохранитель-термистер-дроссель-конденсатор – если все элементы подобраны по техническим характеристикам верно друг к другу, то никакие другие элементы могут не понадобиться вовсе; 

Шаг 11: установите гасящий резистор. Он нужен для уменьшения тока поступающего на микросхему, чтобы не «спалить» ее при включении;


Шаг 12: вставьте и припаяйте фильтрующий конденсатор. Здесь тоже подходит К7317, а в некоторых случаях, при упрощенной схеме, можно обойтись вовсе без него;


Шаг 13: установите электролитический конденсатор. Здесь также следите за тем, чтобы плюс и минус совпадали (это важно почти для любого элемента сети);


Шаг 14: при данной системе цепи микросхема питается от переменной линии тока, потому требуется стабилизатор потока – установите и припаяйте его, как показано на картинке;



Мы полностью собрали цепь питания микросхемы. Именно благодаря работе микросхемы в дальнейшем поток будет преобразован в импульс, потому ее питание необходимо обеспечивать;

Шаг 15: установите и припаяйте переменный резистер;


Шаг 16: установите конденсатор напряжения на резистиор;


Шаг 17: теперь мы перешли непосредственно к выходной части цепи – установите выходной резистор и выходной конденсатор напряжения на резистор;


 В некоторых случаях требуется дополнительный конденсатор, если комплектующие цепи не слишком соответствуют друг другу, как получилось в примере на иллюстрациях. При правильно подобранных комплектующих конденсатор не потребуется; 

Шаг 18: установите и припаяйте полевые транзисторы – их два, в соответствии со схемой. В наиболее упрощенных схемах может использоваться всего один;


Шаг 19: собираем систему ограничения выходного тока – она необходима для защиты от короткого замыкания. В простейших схемах ее может не быть вовсе – состоит она из двух транзисторов и одного резистора и замыкается на блоке питания микросхемы. Она будет включаться при превышении максимального допустимого напряжения в сети;


Шаг 20: установка выходных дросселей. На простых схемах импульсных блоков их может не быть вовсе;


Шаг 21: установка выходных конденсаторов – два неполярных и два электролитных;


Шаг 22: можно поставить клеммы для более простой процедуры включения, выключения.


Шаг 23: установка трансформатора. Если есть необходимость, можно дополнить схему светодиодами.


 В данном примере собирается достаточно сложный импульсный блок. Наиболее простые варианты не имеют системы защиты от короткого замыкания, не оснащаются таким большим количеством конденсаторов (так как на данном примере дополнительные конденсаторы устанавливались практически на каждое функциональное звено цепи). В данном примере собрана максимально безопасная и износостойкая цепь, которую можно упрощать. 

Подробнее о сборке этого устройство рассказано в видео

Максимально простой малофункциональный вариант блока .

вернуться к меню ↑

Проверка

Если все собрано верно, припои качественные и компоненты рабочие, то система должна исправно работать сразу.

Проверьте ее работоспособность так: подключите цепь (провода от микросхемы) к лампе на 40 ватт. В момент включения в сеть лампа должна слабо моргнуть.

Проверьте выходное напряжение с помощью соответствующего тестера. Также тестором проверьте импульс на затворах ключей.

Если напряжение на всех участках нужное, то цепь можно использовать по назначению, то есть на  микросхему можно давать нагрузку.

 Важно! В правильно собранном импульсном блоке питания напряжение постоянного тока на конденсаторе должно превышать переменное напряжение на диодном мосту в полтора-два раза – только в этих условиях система будет работать исправно и безопасно.

вернуться к меню ↑

Вывод

Самостоятельная сборка простейшего импульсного блока питания – достаточно несложный и не длительный процесс.

Он не потребует от вас особых знаний в области физики и радиоэлектроники – вполне достаточно окажется и школьной программы.

Однако необходимо обладать достаточным запасом времени и аккуратностью.

 По стоимости такой блок питания обходится совсем не дорого. Комплектующие для него стоят от 50 до 200 рублей, а стоимость всего блока редко превышает 500 рублей с условием использования абсолютно всех новых комплектующих.  

Но можно также использовать элементы, извлеченные из старой нерабочей техники, что позволит получить блок питания практически бесплатно.

Импульсный блок питания — как сделать своими руками функциональную модель [Инструкция]
3 (60%) 2 голос[ов]

Дмитрий Самолюк

«Только инновация отличает лидера от догоняющего»

Добавить комментарий

Такой e-mail уже зарегистрирован. Воспользуйтесь формой входа или введите другой.

Вы ввели некорректные логин или пароль

Извините, для комментирования необходимо войти.
Geek-Nose
Register New Account
Пароль