Блок питания регулируемый высоковольтный: Простой высоковольтный блок питания - Блоки питания

Содержание

Простой высоковольтный блок питания — Блоки питания — Источники питания

Схем и конструкций высоковольтных, регулируемых блоков питания в интернете не так уж и много, а простых и нормально работающих вообще трудно найти.
Давно была задумка собрать простой и из доступных деталей, высоковольтный регулируемый блок питания, для работы с ламповыми схемами. К импульсным БП душа не лежит, так как в планах приёмо-усилительные конструкции на лампах, и для этой цели желательно иметь обычный линейный БП.
После долгих поисков и практических опытов, предлагаю Вашему вниманию высоковольтный блок питания их доступных деталей, который нормально и надёжно работает.

Выходное напряжение данного блока питания регулируется от 9-10 до 250 вольт, ток нагрузки до 0,2 А, что более чем достаточно для конструкций, содержащих от одной до нескольких радиоламп. То есть пока мне этого вполне достаточно, а если потребуется больше, то потом сделаю БП по другому варианту.
Блок питания не боится коротких замыканий на выходе, ток короткого замыкания блока питания составляет 0,25 — 0,3 А.

На выходе блока питания так же имеется переменное выходное напряжение 6,3 вольта, служащее для питания накальных цепей радиоламп.

Как уже говорилось, блок питания собран из доступных радиодеталей. В качестве регулирующего и стабилизирующего элемента, в блоке питания применён распространённый, трёх выводной стабилизатор из серии LM317.
Эти стабилизаторы вполне могут работать и на высоких напряжениях, так как они не имеют земляного вывода и видят только разницу напряжений между входом и выходом, которая по паспортным данным не должна превышать напряжения 40 вольт.
Если соблюдать это условие, то выходное напряжение блока питания может быть гораздо выше паспортных данных этого стабилизатора (1,2-37 вольт). Поддерживает это условие дополнительный высоковольтный полевый транзистор, типа IRF840.

Блок питания собран в корпусе от компьютерного БП, схема блока питания изображена ниже на рисунке.

Здесь транзистор VT1 следит за тем, чтобы напряжение между входом и выходом стабилизатора LM317 не превышало 18-20 вольт (можно выбирать до 30-ти вольт), которое обеспечивается стабилитронами VD3, VD4.
Однако, если не принять специальных мер, микросхема может быть повреждена при коротком замыкании выхода. Поэтому на выход микросхемы включена RC цепочка (C3, R7) которая улучшает переходную характеристику и шунтирует вывод ADJ, а R3, D5 защищают вывод ADJ микросхемы во время короткого замыкания. Ток короткого замыкания ограничивает резистор R2, от него так же зависит и ток нагрузки (ток стабилизации) блока питания.

Если ток нагрузки БП планируется не выше 100 мА, то выходной транзистор можно оставить один, а если ток нагрузки желателен 150-200 мА и выше, то соответственно выходному транзистору в параллель (на схеме изображен пунктиром), подключается ещё такой же подобный транзистор (или несколько), так как ток короткого замыкания схемы выше тока стабилизации процентов на 50, и при КЗ на выходном транзисторе будет рассеиваться порядочная мощность и транзистор может быть быстро выведен из строя. Чтобы этого не случилось, ток короткого замыкания должен быть в области безопасной работы выходного транзистора (транзисторов).

Ток стабилизации, а также ток короткого замыкания в схеме зависит, как от резистора R2, так и от стабилитронов VD3, VD4.
Например, если в схеме поставить стабилитроны на 15 вольт (то есть их общее напряжение стабилизации 30 вольт), то для тока нагрузки в 100 мА, сопротивление резистора R2 должно быть в районе 200-220 Ом, и соответственно при коротком замыкании, да и при потреблении нагрузкой 100 мА, на нём будет рассеиваться мощность в несколько Ватт, и нужно будет ставить в схему цементный резистор мощностью 5 Вт. Поэтому я поставил стабилитроны с напряжением стабилизации 18-20 вольт, при этом резистор R2 можно ставить меньшего сопротивления и соответственно меньшей мощности, то есть 43-47 Ом (МЛТ-2).

Да, ещё должен сказать об особенности этой схемы блока питания. При максимальном выходном напряжении блока питания 250 вольт, переменный резистор R6 имеет общую величину (вместе с резистором R5) 25 кОм, и на нём рассеивается мощность больше 2-х Ватт. То есть переменный резистор должен иметь мощность не менее 2-х Ватт, а ещё лучше 4-5 Вт.
Я сначала поставил переменный резистор СПО-0,5 (есть кучка из старых запасов), который после включения БП почти сразу приказал «долго жить». Потом нашёл в загашниках резистор СПО-2 (на мощность 2 Ватт) на 22 кОм. Он в принципе уже держался нормально (был тёпленький), но максимальное выходное напряжение БП было около 230 Вольт. Не хватало для регулирования нескольких кОм. Можно было конечно включить последовательно с ним дополнительный резистор на 2-3 кОм, при этом минимальное выходное напряжение БП повысится, но я пошёл другим путём.

В загашниках так же имелись ещё переменные резисторы типов СП-1 (1 Ватт). Я взял такой резистор на 47 кОм и параллельно ему подключил постоянный резистор МЛТ-1 на 51 кОм. Общее сопротивление получилось около 25 кОм, напряжение БП регулируется от 9 до 250-260 вольт. Резисторы не греются, нелинейность регулировки практически не заметна. Так что такой вариант тоже вполне имеет право на жизнь.
Если найдёте подобные резисторы, то оптимальный вариант будет переменник на 47-68 кОм, и параллельно ему подобрать постоянный резистор так, чтобы общее сопротивление было 24-26 кОм.

Чтобы блок питания работал надёжно, себе я сразу поставил на выход два полевых транзистора, стабилитроны получились на 19 вольт, резистор R2 47 Ом. Ток нагрузки блока питания получился 150-160 мА, причём при его изменении от нуля до максимума выходное напряжение практически не изменяется. Для меня этого вполне пока хватит.
Силовой трансформатор подошел по габаритам и удачно поместился в корпус компьютерного блока питания.
Использовался так же и штатный радиатор от компьютерного БП и часть печатной платы, на которой он был установлен. Старые детали соответственно все были выпаяны, на радиаторе размещены два полевых транзистора и регулятор LM317 соответственно через тепло-проводящие прокладки.

Монтаж выполнен навесным способом, и часть деталей ещё размещены на небольшой дополнительной плате, установленной рядом с радиатором. Так как деталей не много, печатку поэтому не делал.
Вольтметр поставил стрелочный малогабаритный, шкала его была на 3 В, и с дополнительным резистором шкала стала на 300 Вольт.
Вы соответственно из индикаторов можете ставить себе всё, что посчитаете нужным. Это просто мой выбор, и я его Вам ни в коем случае не навязываю.
Амперметр (миллиамперметр) ставить не стал, так как в таком БП в нём нет необходимости.

Трансформатор, как я уже сказал, у меня подобран по размеру корпуса, выходное напряжение его вторичной обмотки где-то около 230 Вольт (холостой ход).
Соответственно, если применить более мощный трансформатор с напряжением вторичной обмотки 250-280 Вольт, то выходное напряжение блока питания можно повысить до 300-350 Вольт, конденсатор фильтра С1 должен быть тогда на рабочее напряжение не ниже 450 Вольт.
Необходимо будет ещё увеличить сопротивление переменного резистора R6 (33-47 кОм), так как максимальный предел регулирования напряжения зависит от его величины. Естественно можно повысить и ток нагрузки, установив параллельно выходным транзисторам ещё один, и подобрав величину резистора R2.

Штатный вентилятор я оставил в корпусе, подключив его через выпрямитель к обмотке 6,3 Вольт. Закрутился он у меня практически в полную силу, и с порядочным шумом. Пришлось последовательно с выпрямителем поставить резистор на 120 Ом, крутиться он стал медленней и шум стал почти не слышен. Так и оставил, и ещё подключил сюда же и светодиод для индикации включения БП.
Выключатель питания остался штатный, который размещён на задней стенке БП. Может это и не совсем удобно, и нужно было его вынести на переднюю панель, но пока устраивает.
В принципе всё, что планировал Вам рассказать. Удачи Вам в конструировании.

Высоковольтный источник напряжения для коптильни

Приветствую, радиолюбители-самоделкины, а также все любители домашних копчёных продуктов!

Очень часто при сборке самодельных коптильных установок люди задаются вопросом, где взять источник высокого напряжения, который необходим для создания статического поля в коптильне? Покупать готовые высоковольтные генераторы — выходит неоправданно дорого, тем более, что это довольно специфичный товар и продаётся далеко не на каждом углу. Многие также считают, что такой высоковольтный источник неразрывно связан с большим риском, ведь если 220В из розетки опасны для жизни, то что уж говорить про десятки киловольт, необходимых для хорошего копчения. На самом деле, говоря о безопасности, стоит упомянуть, что опасен для жизни именно ток, проходящий через человека, а не напряжение, то есть можно хоть руками ловить электрические разряды и даже не чувствовать их — но только в том случае, если высоковольтный источник не обладает большой мощностью и, соответственно, не может выдать большой ток, критичный для здоровья. Для копчения главное — создания статического поля, высоковольтный источник будет, по сути, работать в холостую, без нагрузки, а значит, от него не требуется большой мощности, которая могла бы привести к травмам при сборке или использовании устройства. Также есть заблуждение, что собрать подобное устройство своими руками весьма затруднительно, так как нужно обязательно уметь читать электрические принципиальные схемы и обладать хорошими навыками пайки, чтобы изготовить плату и суметь собрать на ней электронную схему. На самом деле, высоковольтный блок на 10-20кВ можно собрать и вовсе не собирая схемы самому, а использовать лишь несколько готовых модулей. В качестве высоковольтного трансформатора, детали, которая непосредственно будет генерировать высокое напряжение, можно использовать катушку зажигания автомобиля. Рассмотрим в этой статье более подробно, как собрать своими руками высоковольтный блок, который может использоваться не только для коптильни, но и для различных высоковольтных экспериментов, например, для получения интересного эффекта — лестницы Иакова.

Первым делом вкратце рассмотрим общую структурную схему устройства, из каких оно будет состоять блоков и какой блок какую роль выполянет.

Питаться устройство будет от розетки — сети 220В, контакты для подключения к 220В показаны в самой левой части схемы. Далее следует блок питания, который создаёт нужное напряжения для питания устройства — да, это выглядит несколько нелогичным, что сетевое напряжения сперва понижается на целый порядок, чтобы затем была возможность уже из него получить нужные 10-20кВ, но именно таков принцип работы устройства. После блока питания следует амперметр-вольтметр, который будет показывать напряжение и ток, потребляемый устройством. Контролируя ток, можно будет управлять мощностью коптильни. После амперметра-вольтметра питающее напряжение поступает на ШИМ-регулятор, задачей которого является создание импульсов прямоугольной формы, от которых будет питаться катушка зажигания, а также регулировка мощности. Сигнал с ШИМ-регулятора поступает уже непосредственно на первичную обмотку катушки зажигания — а высокое напряжение снимается с её вторичной обмотки. При этом нужно помнить, что статическое поле, необходимое для копчения, создаётся только постоянным напряжением, а с выхода катушки снимается переменное, поэтому к выходу катушки подключается умножитель. Он не только выпрямляет переменное напряжение, но и увеличивает его амплитуду, то есть напряжение, в несколько раз, что позволяет достичь нужных 10-20кВ, либо даже 30, в зависимости от применённой катушки и напряжения блока питания. Для построения умножителя потребуется всего 3 высоковольтных диода и три конденсатора — эти детали не дефицитны, кроме того, для их соединения даже не потребует печатная плата, вся сборка будет происходить навесным монтажом. Рассмотрим ниже подробнее каждый отдельный блок представленной выше схемы.

В качестве блока питания можно применить любой источник питания с выходным напряжением 12-16В, при этом чем больше будет напряжения, тем большее напряжение можно будет снимать с выхода катушки. Идеально в качестве блока питания подойдут, например, компьютерный блок питания, либо блок питания ноутбука. Также нужно обратить внимание на мощность — она не должна быть слишком маленькой, ведь схема будет потребляет ток около 2-3А при максимуме мощности, соответственно, блок питания должен иметь запас по току. Либо можно использовать мощный трансформатор со вторичной обмоткой на 12-14В, поставив после него диодный мост и конденсатор для сглаживания.

После блока питания на схеме присутствует амперметр, совмещённый с вольтметром — данная деталь не является обязательной, схема будет работать и без него, но видеть напряжения питания и протекающий в данный момент ток не будет лишним. Кроме того, схема предусматривает регулировку мощности, а мощность можно будет отслеживать как раз по показаниям амперметра, чем больше ток — тем больше мощность, соответственно, напряжение на выходе высоковольтного блока. Здесь можно применить, например, стрелочные головки, они обеспечат наилучшую наглядность показаний, либо встраиваемые приборы, как на картинке ниже, они не займут много места в корпусе будущего устройства.

После того, как протекающий ток измерен амперметр, а напряжение — вольтметром, питающее напряжение поступает на ШИМ-регулятор, пожалуй, самую важную часть схемы. Собрать схему ШИМ-регулятора можно самому, используя популярную микросхему таймер NE555, либо используя готовый модуль, как на картинке ниже — автор выбрал второй вариант. ШИМ-регулятор имеет потенциометр, служащий для регулировки мощности, при сборке устройства его ручку нужно будет вывести наружу корпуса, закрепив вместе с платой, либо отпаяв потенциометр и подсоединив его вновь уже на проводах.

Найти такие модули без труда можно на Али — там они стоят совсем немного, либо в магазинах радиодеталей. Обратите внимание, что ШИМ-регулятор должен создавать импульсы частотой не более 1,5 кГц для правильной работы катушки зажигания. Если вы собираете ШИМ-регулятор самостоятельно, то нужно изначально рассчитывать его на данную частоту, а если используется готовый модуль, то в нём нужно изменить конденсатор, помеченный стрелочной на номинал 10 нФ, его кодовая маркировка 103. Изначально большинство ШИМ-регуляторов работают на более высоких диапазонах, чтобы частота на попадала в слышимый диапазон, а здесь же наоборот требуется её уменьшить, это может привести к тому, что схема или катушка будет слегка пищать — но данная переделка необходима для правильной работы катушки зажигания.

Рассмотрим чуть подробнее, что такое ШИМ и каким образом происходит регулировка мощности. На вход модуля подаётся постоянное напряжение, а с выхода снимаются прямоугольные импульсы, их вид может быть таким, как на картинке ниже.

А может быть вот таким, как здесь.

Меняется (в зависимости от поворота потенциометра) скважность импульсов, она же длительность, она же ширина импульсов, она же коэффициент заполнения. На первой картинке длительность импульсов короткая, следовательно, мощность, подаваемая на катушку, будет небольшой, а на второй же картинке длительность гораздо больше и соответствует коэффициенту заполнения 50% — при этом достигается максимум напряжения на выходе катушки. Если ещё дальше увеличивать коэффициент заполнения, мощность будет наоборот снижаться, а катушка может начать нагреваться, поэтому для возбуждения катушек зажигания нужно использовать скважность от 0 до 50%. ШИМ-регуляторы нашли большое применение за счёт своей высокой эффективности, ведь в процессе работы они почти не нагреваются.

Катушку зажигания можно использовать практически любую — их легко купить, например, на авторазборках. Единственный критерий выбора — чтобы катушка была исправной и к ней легко можно было подключить провода. Толстый красный провод, идущий от катушки — это её высоковольтный выход, с него снимается напряжение.

Далее несколько слов об умножителе. Для его постройки нужно использовать высоковольтные диоды, рассчитанные как минимум 15 000В — найти такие диоды можно в микроволновой печи, а купить в сервисе по ремонту бытовой техники, там их с удовольствием продадут. Конденсаторы также должны быть рассчитаны на напряжение не меньше 15 000В, их ёмкость должна быть равна примерно 470 пФ, разброс ёмкость может быть большим без потери работоспособности умножителя. Наглядную схему соединения диодов и конденсаторов можно увидеть на картинке ниже.

После сборки выводы диодов и конденсаторов нужно тщательно залить термоклеем либо эпоксидной смолой, чтобы не возникло пробоев между ними.

Общий вид конструкции в сборе. Перед установкой в корпус её можно включить и протестировать — если всё собрано верно, сразу же после включения будет слышен характерный «шорох», создаваемый высоким напряжением — это значит, катушка и умножитель работают. Можно поднести друг к другу высоковольтные выводы и увидеть небольшие дуги, но не стоит закорачивать высоковольтный выход.

После этого конструкция собирается в просторном пластиковом корпусе, все соединения пропаиваются для большей надёжности и защиты от замыканий. На передней панели корпуса можно расположить амперметр-вольтметр, регулятор мощности и выключатель. Сбоку или сзади корпуса выводится высоковольтный выход, а также в корпус заводится напряжение питания. Несмотря на то, что мощности катушки зажигания недостаточно, чтобы убить, не стоит прикасаться к её выводам либо выводам умножителя — будет очень больно. Удачной сборки!

Источник (Source) Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

Регулируемый мощный импульсный БП на 60 В 40 А

Проект этого очень мощного импульсного источника питания давно ждал своего времени и наконец был воплощен в железе, потому что потребовался регулируемый лабораторный ИП повышенной мощности. Схема на базе линейного регулятора при мощности более 2 кВт была бы невозможна в использовании. По этой причине была выбрана топология прямого преобразователя с двумя ключами, то есть полумостовая схема. Используются IGBT-транзисторы, а роль контроллера возложена на микросхему UC3845.

Схема принципиальная ИБП на 2 кВт

Сетевое напряжение сначала проходит через фильтр помех, а затем выпрямляется и фильтруется с помощью конденсаторов C4. Для уменьшения пускового тока был последовательно подключен переключатель с Re1 и R2. Катушка реле и вентилятора (обычный, от блока питания компьютера) питаются от 12 В, получаемых путем понижения напряжения 17 В от вспомогательного источника. Резистор R1 должен быть выбран как так что напряжение на упомянутой катушке и вентиляторе составляет 12 В. Вспомогательный источник питания был построен на основе м/с TNY267. Резистор R27 реализует защиту от пониженного напряжения этого источника питания — он не запустится при напряжении ниже пика 220 В.

Контроллер UC3845 имеет сигнал 50 кГц на выходе и максимальную скважность 47%. Он питается от стабилитрона, который снижает напряжение питания на 5,6 В (с выходом 11,4 В), а также сдвигает пороги UVLO с 7,9 В (ниже) и 8,5 В (вверху) до соответственно 13,5 и 14,1 В. Следовательно, источник питания начнет работать при напряжении 14,1 В, и не будет ниже 13,5 В, благодаря чему защита IGBT была получена от работы без насыщения. Первоначально это было невозможно, потому что пороги UC3845 были слишком низкими.

Эта схема управляет MOSFET T2, который, в свою очередь, питает управляющий трансформатор Tr2. В результате были получены гальваническая развязка и плавающий контроль. Этот трансформатор, через системы формирования с T3 и T4, управляет IGBT T5 и T6 затворами. Эти транзисторы переключают выпрямленное сетевое напряжение (325 В), питая силовой трансформатор Tr1.

Напряжение от вторичной обмотки этого трансформатора затем выпрямляется с использованием выпрямителя, подключенного в транзитной системе, и сглаживается дросселем L1 и конденсаторами C17. Обратная связь по напряжению подается с выхода на вывод 2 UC3845. Напряжение можно выставить с помощью потенциометра P1. Гальваническая развязка обратной связи не требуется, поскольку контроллер был подключен к вторичной стороне напряжения и изолирован от сети. Обратная связь по току была реализована с использованием трансформатора тока Tr3 и выведена на выход 3 UC3845. Порог ограничения тока можно установить с помощью P2.

Транзисторы T5, T6, диоды D5, D5′, D6, D6′, D7, D7′ и диодный мост обязательно должны быть размещены на радиаторе. Диоды D7, конденсаторы C15 и защитные цепи R22 + D8 + C14 должны быть как можно ближе к IGBT. Светодиод 1 указывает, что устройство включено, светодиод 2 — режим ограничения тока или ошибка. Он будет светиться, когда схема не находится в режиме стабилизации напряжения. В состоянии стабилизации на выходе 1 UC3845 составляет 2,5 В, в остальных случаях около 6 В. LED сигнализация может быть убрана.

Катушки импульсного БП

Выходной трансформатор Tr1 использован от старого источника питания. Коэффициент трансформации находится в диапазоне от 3:2 до 4:3, а его сердечник — ферритовый, без зазора. Если кто-то хочет сам его намотать, используйте сердечник, похожий на сварочный аппарат инвертора или около 6,4 см2 (допустимый диапазон 6-8 см2). Первичная обмотка должна состоять из 20 витков, намотанных 20 проводами диаметром 0,5 мм, а на вторичную обмотку — 14 витков 28 проводами одинакового диаметра. Медные полоски также могут быть использованы. К сожалению, использование одного толстого провода невозможно из-за скин-эффекта.

Управляющий трансформатор Tr2 имеет три обмотки по 16 витков. Они намотаны одновременно (в трех направлениях) тремя скрученными изолированными проводами. Сердечником является EI (может быть EE) без зазора, взятый из блока питания ATX. Этот сердечник имеет поперечное сечение центральной части примерно 80..120 мм2.

Трансформатор тока Tr3 состоит из 1 катушки и 68 витков на тороидальном сердечнике. Вообще размер и количество оборотов не являются критическими. Но для другого коэффициента значение R15 должно быть скорректировано.

Трансформатор вспомогательного источника питания Tr4 был намотан на ферритовый сердечник EE с зазором и диаметром поперечного сечения основы около 16-25 мм2. Он взят от вспомогательного трансформатора инвертора вышеупомянутого источника питания ATX. Направление включения обмоток всех трансформаторов (отмечены точками) должно быть правильным.

Индуктор извлеченный из микроволновой печи можно использовать в качестве дросселя сетевого фильтра. Выходной дроссель L1, как и трансформатор, также от готового ИБП. Он состоит из двух параллельных дросселей 54 мкГн на порошковых сердечниках, и результирующая индуктивность составляет 27 мкГн. Каждый дроссель намотан двумя проводами 1,7 мм.

L1 находится на минусовой стороне, так что катоды диодов могут быть прикреплены к радиатору без изоляции. Максимальный ток источника питания составляет около 2500 Вт, а КПД при полной нагрузке превышает 90%.

Замена деталей ИБП

Здесь использовались транзисторы IGBT типа STGW30NC60W. Они могут быть заменены на IRG4PC40W, IRG4PC50W, IRG4PC50U, STGW30NC60WD или аналогичные с соответствующей мощностью и скоростью работы. Выходные диоды могут быть любого быстрого типа с достаточным рабочим током. Для верхних диодов (D5) средний ток не превышает 20 А, для нижних диодов (D6) — 40 А. Таким образом, верхние диоды могут быть выбраны на половину тока нижних. Верхними могут быть два HFA25PB60 / DSEI30-06A или один DSEI60-06A / STTH6010W / HFA50PA60C. Нижние — два DSEI60-06A / STTH6010W / HFA50PA60C или четыре HFA25PB60 / DSEI30-06A.

Диодный радиатор должен быть рассчитан на мощность рассеивания 60 Вт. Общая мощность тепловыделения на IGBT может достигать 50 Вт. Максимальные потери тепла в мостике составляют около 25 Вт.

Схема подачи электропитания напоминает ту, которая часто используется в сварочных аппаратах. Переключатель S1 обеспечивает аварийное отключение источника питания, поскольку не рекомендуется часто отключать источник питания с помощью переключателя питания (особенно при работе в качестве лабораторного).

Резистивная искусственная нагрузка была применена для тестирования блока питания. Этот обогреватель 220 В 2000 Вт от котла был переделан на мощность 60 В 2000 Вт.

Потребляемая мощность в выключенном состоянии составляет всего около 1 Вт. Выключатель S1 можно не ставить. Источник питания также может быть построен как источник постоянного напряжения. В этом случае было бы хорошо оптимизировать параметры трансформатора Tr1 для максимальной эффективности.

Внимание: конструкция подобного импульсного источника питания не предназначена для начинающих, поскольку большая часть его схемы подключена к сети 220 В. При небрежной конструкции на выходе может появиться сетевое напряжение! Также необходимо использовать подходящий шнур питания. Конденсаторы внутри устройства могут оставаться заряженными даже после выключения его от розетки!

Расчет трансформатора для обратноходового импульсного источника питания (Flyback)

Популярность обратноходовых источников питания (ОИП, Flyback) последнее время сильно возросла в связи с простотой и дешевизной этого схемного решения – на рынке можно часто встретить интегральные схемы, включающие в себя практически всю высоковольтную часть такого источника, пользователю остается только подключить трансформатор и собрать низковольтную часть по стандартным схемам. Для расчета трансформаторов также имеется большое количество программного обеспечения – начиная от универсальных программ и заканчивая специализированным ПО производителей интегральных схем.

Сегодня же я хочу поговорить о ручном расчете импульсного трансформатора. «Зачем это нужно?», может спросить читатель. Во-первых, ручной расчет трансформатора подразумевает полное понимание процессов, происходящих в источнике питания, чего зачастую не происходит, если начинающий радиолюбитель рассчитывает трансформатор в специальном ПО. Во-вторых, ручной расчет позволяет выбирать оптимальные параметры функционирования источника (и иметь представление, какой параметр в какую сторону надо изменить для достижения заданного результата) еще на этапе разработки.

Итак, начнем. Структурная схема ОИП представлена на рис. 1. Он состоит из следующих основных функциональных узлов: ключ Sw, трансформатор Т1, выпрямитель выходного напряжения VD1 и C2, фильтр высокочастотных помех С1 и снаббер Snb.

Рис. 1

Работает такой источник следующим образом (см. упрощенные графики на рис. 2): в начальный момент времени t0 ключ Sw открывается, подавая входное напряжение Uin на первичную обмотку трансформатора Т1. В это время напряжение на нижнем выводе обмотки I (точка а) равно нулю (относительно отрицательного провода входного напряжения), в обмотке I начинает линейно нарастать ток, а на обмотке II появляется напряжение, пропорциональное коэффициенту трансформации Т1 (UoutInv). Но полярность этого напряжения оказывается отрицательной (на верхнем по схеме выводе обмотки II, точка b), поэтому диод VD1 закрыт и напряжение на выходной конденсатор С2 не проходит. За промежуток Ton (от t0 до t1) ток через обмотку I линейно нарастает до значения Imax, и энергия запасается внутри трансформатора Т1 в виде магнитного поля.

Рис. 2

В момент времени t1 ключ Sw резко закрывается, ток через обмотку I прекращается и в ней возникает ЭДС самоиндукции, направленная так, чтобы продолжить прекратившийся ток. В этот момент обмотка I сама становится источником напряжения. Так получается потому, что энергия в катушке индуктивности запасается в виде тока (на самом деле, в виде магнитного поля, но он пропорционален току через катушку, поэтому формула энергии в катушке A = LI²/2), но по закону сохранения энергии она не может исчезнуть бесследно, она должна куда-то перейти. Следовательно, ток в катушке не может прекратиться мгновенно, поэтому катушка сама становится источником напряжения, причем любой амплитуды (!) – такой, чтобы обеспечить сразу после закрытия ключа продолжение того же самого тока Imax. Это является первой важной особенностью катушки индуктивности, которую следует запомнить – при резком прекращении тока в катушке, она становится источником напряжения любой амплитуды, пытаясь поддержать прекратившийся в ней ток, как по направлению, так и по амплитуде. Какой же именно «любой» амплитуды? Достаточно большой, чтобы, например, вывести из строя высоковольтный ключ или образовать искру в свече зажигания автомобиля (да, в зажигании автомобиля использует именно это свойство катушек индуктивности).

Все, что описано выше так и происходило бы, если бы обмотка I была единственной обмоткой трансформатора Т1. Но в нем еще есть обмотка II, индуктивно связанная с I. Поэтому, в момент времени t1 в ней тоже возникает ЭДС, направленная так, что в точке b оказывается плюс по отношению к земле. Эта ЭДС открывает диод VD1 и начинает заряжать конденсатор C2 током I2max. Т.е. заряд конденсатора C2 и передача энергии в нагрузку происходит в тот момент времени, когда ключ Sw закрыт. Именно поэтому источники питания, построенные по такому принципу, называют обратноходовыми – потому что в них нет прямой передачи энергии из высоковольтной части в низковольтную, энергия сначала запасается в трансформаторе, а потом отдается потребителю.

В интервал времени от t1 до t2 линейно спадающий от I2max до 0 ток I2 вторичной обмотки поддерживает магнитное поле внутри катушки в соответствии с законом сохранения энергии и не дает напряжению на первичной обмотке (т.к. они индуктивно связаны) вырасти до неконтролируемого значения. Напряжение на обмотке I в этот момент становится равно напряжению выхода, умноженному на коэффициент трансформации Т1. Однако, полярность этого напряжения такова, что оно складывается с входным напряжением Uin и прикладывается к закрытому ключу Sw. Т.е. на закрытый ключ Sw прикладывается напряжение больше входного! Это также является важной особенностью ОИП, которую следует запомнить.

В момент времени t2 энергия, запасенная в трансформаторе Т1 заканчивается, диод VD1 закрывается, напряжение в точке b становится равным нулю, в точке a – входному напряжению питания, и все процессы в схеме прекращаются до момента t3, когда весь цикл повторяется с самого начала. При этом, в интервалах времени t0-t1 и t2-t4 питание нагрузки осуществляется исключительно за счет энергии, запасенной выходным конденсатором С2.

Описанный режим работы ОИП называется режимом разрывных токов – т.е. за интервал Toff (t1-t3) вся энергия, запасенная в трансформаторе Т1 передается в нагрузку, поэтому, в момент t3 ток через первичную обмотку I начинает нарастать с нуля. Существует также режим неразрывных токов, когда на момент t3 некоторая часть энергии еще продолжает находиться в трансформаторе Т1, и ток через обмотку I в момент t3 начинается не с нулевого значения. Данный режим имеет свои особенности, преимущества и недостатки, о которых мы поговорим в следующий раз.

Итак, какими основными особенностями обладает ОИП в режиме разрывных токов? Выпишем основные пункты:

Передача энергии от источника к потребителю в ОИП не идет напрямую, энергия сначала запасается в трансформаторе, а затем передается в нагрузку. Это однозначно определяет фазировку первичной и вторичной обмоток, а также заставляет использовать только однополупериодный выпрямитель на выходе блока. Также отсюда следует неявный вывод 2, который, как показала моя личная практика, к сожалению, не до конца понимают даже достаточно опытные конструкторы блоков питания.
Максимальная мощность, которую может выдать ОИП в нагрузку, кроме всего прочего, ограничена максимальным количеством энергии, которую может запасти трансформатор! А это, в свою очередь, определяется конструктивными особенностями сердечника и не зависит от обмоток и количества их витков (ниже в статье я рассмотрю данный «парадокс» отдельно и приведу математические доказательства). Эта особенность ограничивает применение ОИП там, где нужны большие выходные мощности.
Низковольтная цепь ОИП состоит из диода, конденсатора и, возможно, дополнительных фильтрующих элементов. Однако, в ОИП первым всегда стоит диод, затем идет конденсатор и никак иначе.
В установившемся режиме работы ОИП количество энергии, полученное первичной обмоткой I трансформатора Т1 за время Ton равно (без учета потерь) количеству энергии, отданному обмоткой II за время Toff. Поскольку скорость приема или отдачи энергии катушкой определяется напряжением на ней, то зависимость между напряжением «заряда» и «разряда» определяется именно интервалами Toff и Ton. Т.е., по сути, в самом сложном режиме работы блока Duty cycle (коэффициент заполнения, D), равный Ton/(Ton + Toff) определяет отношение обратного напряжения на обмотке I к напряжению питания Uin. Этот пункт будет пояснен подробнее ниже.
По закону сохранения энергии, ток I2max, отдаваемый обмоткой II в нагрузку в момент времени t1 численно равен току Imax, только что протекавшему в первичной обмотке, умноженному на отношение количества витков в обмотке I к количеству витков в обмотке II (пояснение ниже).
Импульсное значение тока I2max значительно превышает средний выходной ток блока питания (в 2.5 и более раз), поэтому на выпрямительном диоде VD1 может рассеиваться значительная мощность. Именно эта особенность ограничивает применение ОИП там, где нужны большие выходные токи.
То же самое (высокое импульсное значение тока) относится и к вторичной обмотке II.
Обратное напряжение на диоде VD1 в несколько раз выше выходного напряжения. Это происходит из-за того, что обычно обратное напряжение на первичной обмотке (которое является прямым для диода) выбирается в несколько раз ниже входного, поэтому входное (которое является обратным для диода) после трансформации оказывается в несколько раз выше выходного.

Пояснение к п. 4. Из физики мы помним формулу для катушки индуктивности:

U(t) = L*(dI(t)/dt),

которая означает, что напряжение на катушке прямо пропорционально ее индуктивности, умноженной на скорость изменения тока в ней. Что это нам дает? Прежде всего, то, что если мы прикладываем к катушке постоянное напряжение U, то скорость изменения тока в ней постоянна. Это позволяет переписать формулу для постоянного напряжения без дифференциалов:

U = L*(ΔI/Δt),

и именно в соответствии с этой формулой графики тока на рис. 2 прямые. Далее, если мы прикладываем напряжение Uin к катушке на время Ton, ток в ней возрастет до значения

Imax = Uin*Ton/L

Теперь мы хотим (в самом нагруженном режиме работы), чтобы вся энергия катушки, которую мы только что набрали, была передана в нагрузку за интервал Toff, т.е. на момент t3 ток в катушке должен упасть до нуля. Здесь для упрощения представим, что мы как подаем, так и снимаем напряжение/ток с одной и той же катушки I, позже я объясню, почему такое допущение возможно. Посчитаем, на какое напряжение мы можем «разряжать» катушку, чтобы ток в момент t3 достиг нуля:

Udis = L*Imax/Toff,

Подставляем и упрощаем:

Udis = L*Uin*Ton/(L*Toff) = Uin*Ton/Toff

Т.е. напряжение, на которое мы должны «разряжать» катушку в моменты закрытия ключа Sw зависит только от входного напряжения и интервалов «заряда»-«разряда». Вспомним формулу коэффициента заполнения D:

D = Ton/(Ton + Toff),

таким образом:

Udis = Uin*D/(1 – D)

Но, напряжение, на которое мы «разряжаем» катушку – это и есть то обратное напряжение, которое возникает в первичной обмотке в моменты закрытия ключа. Т.е. мы получили, что оно зависит только от входного напряжения и коэффициента заполнения D и определяется формулой:

Uinv = Uin*D/(1 – D)

При работе в реальных условиях значение коэффициента заполнения D будет меняться в зависимости от входного напряжения и нагрузки блока питания. Свое максимальное значение D будет принимать при минимальном входном напряжении и максимальной выходной мощности — этот режим работы считается самым сложным, и данное максимальное значение D и задается при проектировании блока. Что будет в те моменты, когда входное напряжение блока будет выше или нагрузка будет неполной? D будет принимать меньшие значения, т.к. от более высокого напряжения энергия быстрее «запасется» в первичной обмотке, или же (в случае меньшей нагрузки) надо просто «запасать» меньшее количество энергии. В любом случае, обратное напряжение на первичной обмотке будет всегда одинаковым, т.к. оно жестко связано с выходным напряжением, а то, в свою очередь, стабилизируется схемой. Итак, максимальное обратное напряжение на ключе равно:

Usw = Umax + Umin*D/(1 – D)

Это важный момент при проектировании ОИП, т.к. обычно максимальное обратное напряжение на ключе является исходным параметром, т.е. максимальный коэффициент заполнения D также является исходной величиной. На практике обычно применяют следующие максимальные значения D: 25% (1/4), 33% (1/3) и реже 50% (1/2). Как вы понимаете, в последнем случае максимальное обратное напряжение на ключе будет равно удвоенному минимальному входному напряжению, что усложняет выбор полупроводникового прибора. Более низкие максимальные значения D, в свою очередь, снижают максимальную мощность при том же токе Imax, затрудняют процесс управления ключом Sw и снижают стабильность работы блока.

Почему же здесь мы применили допущение, что мы как подаем энергию, так и снимаем ее с первичной обмотки I, и что будет в реальности, когда снимается энергия с катушки II? То же самое. Напряжение на выводах любой обмотки трансформатора пропорционально скорости изменения магнитного поля в сердечнике (а поле пропорционально току, поэтому напряжение пропорционально скорости изменения тока). Поэтому не важно, с какой обмотки мы будем снимать энергию, если мы будем делать это с одной и той же скоростью, магнитное поле в трансформаторе будет уменьшаться одинаково, а на выводах первичной обмотки будет одно и то же напряжение. Но на какое напряжение надо «разряжать» вторичную обмотку, чтобы снятие энергии происходило с той же самой скоростью? Для этого сначала рассмотрим ток во вторичной обмотке.

Пояснение к п. 5. Пусть обмотка I имеет N1 витков, в то время как обмотка II – N2. Магнитное поле создается током, проходящим через каждый виток катушки, т.е. оно пропорционально произведению I*N. Тогда, получаем Imax*N1 = I2max*N2 (исходя из того, что обе обмотки намотаны в абсолютно одинаковых условиях), отсюда начальный ток вторичной обмотки:

I2max = Imax*N1/N2

Итак, ток во вторичной обмотке будет в N1/N2 раз выше, чем в первичной. Но на какое напряжение мы должны «разряжать» вторичную обмотку, чтобы к моменту t3 потратить всю энергию, запасенную в трансформаторе? Очевидно, что делать это мы должны с точно такой же скоростью; т.е. в каждый отдельный момент времени трансформатор будет терять одно и то же значение энергии dA(t). Но в первом случае dA(t) = Udis*I1(t)*dt (получено из A = W*T, W = U*I), а теперь это будет dA(t) = Uout*I2(t)*dt. Приравняем эти две функции:

Uout *I2(t) = Udis*I1(t), следовательно, в самом начале «разряда» моментальные мощности разряда должны быть равны:

Uout*I2max = Udis*Imax,

Uout = Udis*Imax/I2max = Udis*Imax/(Imax*N1/N2) = Udis*N2/N1

Т.е. для того, чтобы потратить всю энергию трансформатора к моменту t3, мы должны «разряжать» вторичную обмотку II на напряжение Udis*N2/N1, при этом ток разрядки будет линейно падать от Imax*N1/N2 до нуля. Таким образом, мы установили связь между выходным напряжением блока, количеством витков в обмотках и обратным напряжением на первичной обмотке трансформатора.

На этом сугубо теоретическая часть заканчивается, и мы можем перейти к практике. Первый вопрос, который, скорее всего, возникает на данный момент у читателя – это с чего вообще начать разработку ОИП? Ниже я приведу рекомендованную последовательность шагов. Начнем с ситуации, когда трансформатор планируется изготовить полностью самостоятельно (на него нет жестких ограничений).

Определяем выходные напряжения и токи источника питания.
Увеличиваем выходные напряжения на величину, падающую на выпрямительных диодах (VD1). Лучше всего воспользоваться справочной информацией, но в первом приближении можно брать 1В для обычных кремниевых диодов и 0.3В для диодов Шоттки. Особую точность следует соблюдать, когда ОИП имеет несколько выходных обмоток с разным напряжением, т.к. стабилизовать напряжение возможно только на одной из них.
Считаем суммарную выходную мощность трансформатора.
Считаем расчетную входную мощность блока как Pin = Pout/0.8 (здесь берется КПД блока 80%).
Определяем частоту преобразования F. Обычно выбирается частота от 20КГц до 150КГц. Частоты ниже 20КГц могут быть слышны человеческому уху (блок будет «пищать»), частоты выше 150КГц накладывают более серьезные ограничения на элементную базу, также увеличиваются потери на переключение полупроводников (ключа и диодов). Увеличение частоты преобразования позволяет уменьшить габариты трансформатора, наиболее распространенный диапазон частот для ОИП: от 66 до 100 Кгц.
Вычисляем максимальное входное напряжение, от которого нам придется работать. Обычно оно вычисляется как выпрямленное напряжение сети +20%, т.е. Umax = Uсети*1.7 (391В для сети 230В). На это напряжение также должен быть рассчитан конденсатор входного фильтра (не менее 400В в данном случае).
Вычисляем минимальное входное напряжение, от которого нам придется работать. Обычно вычисляется как минимальное допустимое рабочее напряжение -20%, минус просадка напряжения на фильтрующем конденсаторе за полупериод входного напряжения. Для сети 230В и емкости конденсатора входного фильтра из расчета не менее 1мкф на 1 ватт нагрузки, можно брать (в среднем) значение Umin = 220В. Если представить, что напряжение на конденсаторе вообще не просаживается от одного полупериода входного напряжения до другого, то Umin можно взять 260В.
Определяем коэффициент заполнения D исходя из максимально допустимого обратного напряжения на ключе (считается по формуле Uinv = Umax + Umin*D/(1 – D)).
Рассчитываем количество энергии, которую необходимо передать во вторичную обмотку за один импульс: Aimp = Рin*1s/F = Рin/F.
Решаем систему уравнений для самого тяжелого режима работы: A = LImax²/2, Umin = LImax*F/D, получаем L = Umin²*D²/(2*Aimp*F²), Imax = Umin*D/(L*F) – это будет требуемая индуктивность первичной обмотки и максимальный ток, протекающий через нее.
Исходя из полученного Imax выбираем ключ.
Если Imax получился несколько больше, чем может обеспечить имеющийся (выбранный) ключ, меняем исходные параметры – увеличиваем D (насколько возможно исходя из допустимого обратного напряжения ключа), увеличиваем емкость фильтрующего конденсатора, чтобы поднять Umin. На первый взгляд может показаться удивительным, но максимальный ток в первичной обмотке не зависит от частоты – если всё подставить в формулы, получим Imax = 2*Pin/(Umin*D). Исходя из этой формулы, можно было рассчитать максимальный ток и на этапе 8 (сразу после выбора D), но там было бы сложно объяснить, откуда взялся такой расчет.
Если значение Imax все равно оказывается больше допустимого и увеличить его никак нельзя, следует рассмотреть конструкцию ОИП в режиме неразрывных токов.
Исходя из требуемой индуктивности первичной обмотки и максимального тока в ней, выбираем сердечник трансформатора, рассчитываем необходимый зазор и количество витков первичной обмотки (формулы будут ниже в статье).
По формуле N2 = Uout*N1*(1 – D)/(Umin*D) рассчитываем количество витков вторичной обмотки.
Определяем среднеквадратичное значение токов в обмотках трансформатора по формуле Irms = Imax*SQRT(D/3), исходя из которых рассчитываем диаметр провода, необходимого для намотки. Чаще всего в импульсных источниках питания применяется плотность тока от 2 до 5 А/мм².
Мотаем трансформатор по всем правилам намотки трансформаторов для ОИП.
Для того, чтобы убедиться в правильности намотки, измеряем индуктивность первичной обмотки.

Теперь немного рассмотрим сам трансформатор и его конструкцию. Традиционно для импульсных источников питания трансформатор изготавливается на каком-либо сердечнике, выполненном из материала с высокой магнитной проницаемостью. Это позволяет при том же самом количестве витков обмоток сильно увеличить их индуктивность, т.е. сократить количество витков для достижения заданной индуктивности, и, следовательно, уменьшить габариты намотки. Однако, применение сердечника добавляет и недостатки – за счет магнитного гистерезиса в сердечнике теряется некоторая часть энергии, сердечник нагревается, причем потери в сердечнике растут с увеличением частоты (еще одна причина, из-за которой нельзя сильно повышать частоту преобразования). Также добавление сердечника вносит новое, ранее нигде не озвучиваемое ограничение – максимально допустимую плотность потока магнитной индукции Bmax. На практике это проявляется в том, что если увеличивать ток через обмотку, в определенный момент времени, когда ток достигнет определенного максимального значения, сердечник войдет в насыщение и дальнейшее увеличение тока не будет вызывать такое же как раньше увеличение магнитного потока. Это, в свою очередь, приведет к тому, что «относительная индуктивность» обмотки резко упадет, что вызовет еще более быстрое нарастание тока через нее. На практике, если не предусмотреть защиту ключа Sw ОИП от входа сердечника в насыщение, ключ просто сгорит от перегрузки по току. Поэтому во всех схемах ОИП, за исключением простейших блокинг-генераторов, применяется контроль тока через ключ Sw и досрочное закрытие ключа при достижении максимально допустимого тока через первичную обмотку.

Насколько же велико это максимальное значение плотности потока магнитной индукции? Для наиболее распространенного материала сердечников – феррита – оно считается равным 0.3Т. Это – среднее значение, оно может отличаться для каждого конкретного материала, поэтому здесь неплохо обратиться к справочнику. Также, оно зависит от температуры сердечника и, как вы, наверное, уже догадались, падает с ее увеличением. Если вы проектируете ОИП, предназначенный для работы в экстремальных условиях, где температура сердечника может доходить до 125 градусов, уменьшайте Bmax до 0.2Т.

Основная формула, которой вам придется пользоваться при расчете трансформаторов – это индуктивность обмотки по ее габаритам:

L = (μ0*μe*Se*N²)/le, где

μ0 – абсолютная магнитная проницаемость вакуума, 4πе-7,
μe – эффективная магнитная проницаемость сердечника,
Se – эффективная площадь сечения магнитопровода, м².
N – количество витков
le – длина средней магнитной линии сердечника, м

Плотность потока магнитной индукции в сердечнике:

B = (μ0*μe*I*N)/le, где

I – ток через обмотку, А

Таким образом, исходя из максимальной допустимой плотности потока магнитной индукции, максимально допустимый ток для обмотки будет равен:

Imax = (Bmax*le)/(μ0*μe*N)

А теперь еще один очень важный момент – на практике, если подставить реальные данные трансформатора в вышеприведенные формулы, окажется, что максимально допустимый ток в первичной обмотке оказывается в несколько раз меньше того, который нам нужен! Т.е. сердечник будет введен в насыщения еще до того, как мы сможем «вкачать» в него требуемую энергию Aimp. Так что же делать, не увеличивать же габариты трансформатора до неприличных значений?

Нет. Надо вводить в сердечник немагнитный зазор! Введение немагнитного зазора сильно снижает эффективную магнитную проницаемость сердечника, позволяя пропускать через обмотки значительно больший ток. Но, как вы понимаете, это потребует большего числа витков для достижения требуемой индуктивности обмотки.

Рассмотрим формулы для сердечника с зазором. Эффективная магнитная проницаемость сердечника с зазором:

μe = le/g, где

g – суммарная толщина зазора, м.

Следует отметить, что данная формула справедлива только если получаемая μe много меньше исходной магнитной проницаемости (несколько раз), а g много меньше размеров поперечного сечения сердечника. Итак, рассмотрим формулу индуктивности обмотки на сердечнике с зазором:

L = (μ0*Se*N²)/g

Формула от введения зазора стала только проще. Максимально допустимый ток через обмотку:

Imax = (Bmax*g)/(μ0*N)

Ну и последняя формула, которую можно вывести и самостоятельно. Размер зазора для заданного тока:

g = (I*μ0*N)/Bmax

А теперь сделаем интересный вывод. Как вы помните, энергия, запасенная в катушке, выражается формулой A = LI²/2. Так какую максимальную энергию можно запасти в каком-то абстрактном сердечнике? Подставим данные в формулы.

Amax = (μ0*Se*N²)*(Bmax*g) ²/((μ0*N) ²*2g) = Se*g*Bmax²/2μ0

Сейчас вы можете удивиться, но максимальная энергия, которую можно запасти в сердечнике, не зависит от того, какие обмотки на нем намотаны! Но это и логично, ведь энергия выражается в магнитном поле, а обмотки лишь позволяют его менять в ту или другую сторону! Количество витков в обмотках определяет только скорость, с которой магнитная индукция может достигнуть своего максимального значения при данном подведенном напряжении, но это максимальное значение определяется только конструкцией сердечника!

Данный вывод имеет огромное значение при проектировании ОИП на унифицированных сердечниках. Если перед вами стоит именно такая задача, то, прежде всего, вам необходимо рассчитать, какое максимальное количество энергии способен «впитать» выбранный сердечник за один импульс, чтобы понять, подходит ли он для вашей мощности блока. Как вы понимаете, в этом случае максимальную мощность блока можно повысить только за счет повышения частоты преобразования – чем чаще мы будем перекачивать энергию Amax от входа на выход, тем большую мощность блока в результате сможем получить.

Также, из полученной формулы видно, что количество энергии, которое может «уместиться» в сердечнике прямо пропорционально немагнитному зазору! Это позволяет использовать маленькие сердечники на больших мощностях за счет увеличения зазора в них. Ограничением теперь будет только физические размеры – увеличение зазора вызывает уменьшение магнитной проницаемости, что требует большее количество витков.

А теперь вернемся к структурной схеме ОИП на рис. 1. В ней остались два блока, о которых я ничего не сказал – это конденсатор С1 и снаббер Snb.

Назначение конденсатора С1 – заземление выходной части блока по высоким частотам. Дело в том, что любой трансформатор, даже намотанный по всем правилам с экранами, имеет какую-то межобмоточную емкость. Прямоугольное высокочастотное напряжение огромной амплитуды из точки а проходит через эту емкость в выходные цепи блока. Конденсатор С1, имеющий емкость намного больше емкости трансформатора Т1, заземляет выход блока по высоким частотам. Значение емкости этого конденсатора в ОИП чаще всего выбирают в районе 2нф, напряжение – около киловольта. Если предполагается жесткое заземление выхода блока (например, используется только розетка с заземлением), С1 можно не ставить.

Необходимость в Снаббере Snb также вытекает из неидеальности трансформатора Т1, но уже совсем другого рода. Не смотря на то, что обмотки I и II индуктивно связаны между собой, эта связь не составляет 100%. В схемотехнике ОИП принято говорить, что обмотка I представляет собой две части, соединенные последовательно, где первая полностью индуктивно связана с обмоткой II, а вторая – полностью изолирована от нее. Эту вторую часть обмотки I называют «индуктивностью рассеяния».

Когда в момент t1 ток в первичной обмотке (обоих частях ее) резко прекращается, индуктивность рассеяния также пытается его продолжить. А так, как она не связана ни с какой другой обмоткой, она генерирует высоковольтный импульс, прикладываемый к закрытому ключу Sw. Энергия этого импульса во много раз меньше полезной энергии Aimp (чем лучше трансформатор, тем она меньше вообще), но и ее может оказаться достаточно, чтобы повредить ключ (в случае с биполярным транзистором, например, ее вполне хватит для лавинного пробоя). Для защиты ключа от этого импульса, он гасится на специальном схемном решении.

Рис. 3

Самый простой вариант – RCD снаббер, выполненный из диода, конденсатора и резистора (см. рис. 3). Обратное напряжение, возникающее на обмотке I, открывает диод VD и начинает заряжать конденсатор С. В результате, вся энергия импульса передается в конденсатор. В перерывах между импульсами конденсатор разряжается через резистор R. Т.е. энергия, снимаемая с индуктивности рассеяния, превращается в конечном счете в тепло на резисторе R, поэтому мощность этого резистора должна быть значительной (достигает единиц ватт). Преимуществом снаббера можно считать его схемную простоту, и то, что часть энергии из конденсатора С можно выкачать обратно в трансформатор Т применяя медленный диод VD, но эти процессы уже несколько сложней нашей простой статьи. Основным же недостатком снаббера является то, что на нем падает и полезная мощность! Ведь рабочее обратное напряжение первичной обмотки Vinv также заряжает конденсатор до этого значения, т.е. полезная мощность Uinv²/R теряется впустую.

Схемным решением, лишенным этого недостатка является супрессор. Он представляет собой последовательно соединенный быстрый диод VD1 и мощный и быстрый стабилитрон VD2. Когда индуктивность рассеяния генерирует свой высоковольтный импульс, он открывает диод VD1, пробивает стабилитрон VD2 и энергия импульса рассеивается на нем. Стабилитрон VD2 выбирается с большим напряжением пробоя, чем обратное напряжение Uinv, поэтому он не рассеивает полезной мощности блока. К недостаткам супрессора можно отнести более высокий уровень электромагнитных помех, связанный с резким открытием и закрытием полупроводниковых приборов.

Что будет, если этот высоковольтный импульс не погасить ничем? В случае биполярного ключа, скорее всего, в нем возникнет лавинный пробой и блок питания перейдет в режим кипятильника. Современные же полевые транзисторы устойчивы к лавинному пробою и позволяют рассеивать некоторое количество энергии на стоке (это описано в документации), поэтому такой транзистор может работать и без снаббера или супрессора – его роль будет выполнять сам транзистор. Более того, я встречал некоторые дешевые китайские блоки питания, в которых так и было сделано. Однако, я настоятельно не рекомендую такой режим работы, т.к. он дополнительно снижает надежность блока. Супрессорный диод (стабилитрон) стоит очень дешево и рассчитан на колоссальные импульсные мощности (600W, 1.5KW), так почему бы не применять его по назначению?

Также из вышеописанного следует еще один вывод. Независимо от того, решили ли вы применять снаббер или супрессор, обратное напряжение на закрытом ключе будет еще выше, чем рабочее рассчитанное значение Usw! Это следует иметь в виду при выборе ключа.

Обычно современные ключевые транзисторы и микросхемы имеют допустимое обратное напряжение 600 – 800 вольт. При Umax = 391В, Umin = 220В, обратное напряжение на ключе Usw будет иметь следующие значения (в зависимости от D): D = 25%, Usw = 464B; D = 33%, Usw = 501B; D = 50%, Usw = 611B. Это означает, что для ключей с максимальным обратным напряжением 600В следует выбирать только D = 33% или меньше. Для ключей с обратным напряжением 700В можно выбирать D = 50%.

Ну и в завершении статьи приведу простой пример расчета ОИП. Допустим, мы хотим сделать простой блок питания, позволяющий получить на своем выходе 12В 1А. Рассчитаем его по пунктам:

Выход блока – 12В 1А.
До выходного диода (будем применять обычный кремниевый) должно быть 13В.
Выходная мощность трансформатора – 13Вт.
Расчетная входная мощность блока Pin = 13/0.8 = 16Вт.
F = 100 КГц.
Umax = 391В.
Umin = 220В (емкость конденсатора входного фильтра – 22мкф).
D = 33%, Uinv = 110В, Usw = 501В. Будем ориентироваться на ключи с обратным напряжением 600В.
Aimp = 16/100000 = 1.6e-4Дж = 160мкДж.
L = 1.65е-3Гн = 1.65мГн, Imax = 0.44А
Производим выбор сердечника, расчет параметров намотки и зазора.

А теперь, для сравнения рассчитаем тот же ОИП для случая, когда допустимое напряжение сети может быть в интервале 85-230В. В чем будут отличия?

Umax = 391B
Umin = 85B (емкость конденсатора фильтра надо будет увеличить до 47мкф)
D = 60%, Uinv = 128В, Usw = 519В, Будем ориентироваться на ключи с обратным напряжением 600В.
Aimp = 16/100000 = 1.6e-4Дж = 160мкДж.
L = 813мкГн, Imax = 0.63А

Заметьте, что параметры максимального тока через ключ изменились не столь значительно — с 0.44А до 0.63А, индуктивность упала в два раза, однако диапазон допустимых входных напряжений расширился очень существенно. В этом заключается еще одно преимущество ОИП — легкость в создании источников питания, работающих от широкого диапазона входных напряжений.

Возможно, в данной статье не до конца рассмотрены все нюансы построения ОИП, однако ее объем и так получился больше, чем планировалось. Но тем не менее, я надеюсь, что она сможет помочь начинающим радиолюбителям понять принципы и самостоятельно создавать обратноходовые источники питания.

Высоковольтные источники питания | FuG

Регулируемые источники питания высокого напряжения FuG предназначены для обеспечения питанием различного исследовательского оборудования, оборудования электронно-лучевой сварки, текстурирования, электронных микроскопов, масс-спектрографов, поджига плазмы, магнетронов и т.д. Стабилизированный источник напряжения обладает прекрасными характеристиками. Источники высокого напряжения имеют встроенную защиту от перегрева, короткого замыкания, дуги и перегрузки, а так же большой выбор дополнительных опций и аксессуаров. FuG Elektronik предлагает высоковольтные блоки питания различной мощности.

Специалисты компании FuG Elektronik GmbH (FUG) проектировали высоковольтные источники питания с 1978 года, учитывая специальные требования заказчиков и партнёрский контакт производителя с потребителем.

Стабилизированный источник напряжения обладает прекрасными характеристиками. Высоковольтные регулируемые источники напряжения построены по принципу преобразователя энергии с промежуточным звеном повышенной частоты. Выпрямленное напряжение сети 380В преобразуется силовым частотным инвертором в синусоидальные импульсы зарядного тока, следующие с частотой 30-40кГц. Амплитуда импульсов ограничивается параметрами схемы управления и резонансного контура. Регулируемые источники питания высокого напряжения FuG предназначены для обеспечения питанием различного исследовательского оборудования, оборудования электронно-лучевой сварки, текстурирования, электронных микроскопов, масс-спектрографов, поджига плазмы, магнетронов и т.д.

Источник высокого напряжения имеет встроенную защиту от перегрева, короткого замыкания, дуги и перегрузки, а так же большой выбор дополнительных опций и аксессуаров.

Применение высоковольтных блоков питания

Главное отличие высоковольтных приборов от низковольтных аналогов в том, что они не являются оборудованием широкого спектра применения, поэтому производятся в основном единичными образцами для таких сфер как:

лазерные и рентгеновские установки медицинского, промышленного и военного назначения;
радиолокационная и радиопередающая аппаратура;
ускорители исследовательских установок;
установки для высоковольтных электротехнических испытаний и т.д

Источники питания высокого напряжения с вольтажем от 650 В до 200 кВ, силой тока от 0,5 мА до 0,3 А, мощностью от 14 Вт до 70 кВт

Параметры	Тип
Параметры	HCP	HCH	HYN
Vmin, В	3 500	650	3 500
Vmax, В	150 000	200 000	20 000
Imin, А	0,0005	0,0015	0,3
Imax, А	1,2	75	20
Pmin, Вт	14	350	7 000
Pmax, Вт	4 200	50 000	70 000
Диапазон установок	0,1% до 100%	0,1% до 100%	1% до 100%
Воспроизводимость	+-1 * 10-4	+-1 * 10-4	+-1 * 10-3
Разрешение регулирования (потенциометр)	+-1 * 10-3	+-1 * 10-3	+-1 * 10-4
Остаточная пульсация	меньше 1 x 10-4pp + 50 mVpp, typ. 5 x 10-5pp	меньше 2 x 10-3pp + 50 mVpp	меньше 1 x 10-2pp + 100 mVpp

Выпрямители, источники тока, блоки питания для гальваники.

7 лет на рынке выпрямительного оборудования!

Компания разрабатывает и производит высокочастотные импульсные выпрямители (источники тока/напряжения) серии “UNIV”, различного диапазона выходной мощности от 0.36 до 150 кВт и назначения, используемые для проведения различных процессов гальванического осаждения, работы установок очистки воды, электротермии и питания нагревателей, обеспечения работы электромагнитов, светового оборудования, при производстве печатных плат, для зарядки аккумуляторных батарей, функционирования различного промышленного оборудования и т.д.

Выпрямители серии «UNIV», изготавливаются на высококачественной импортной элементной базе ведущих производителей электронных компонентов, с использованием высоковольтных IGBT-модулей (силовая часть), управляемых широтно-импульсной модуляцией (ШИМ), обеспечивающих высокий коэффициент мощности и высокий КПД преобразователя. Выпрямители обладают высокой надежностью, точностью подержания выходных параметров, имеют малую импульсную составляющую и оснащены защитой от перегрузки по току и напряжению, автоматической защитой от перегрева и защитой от внешнего и внутрисхемного короткого замыкания.

Выпрямители позволяют проводить длительную, непрерывную работу в режиме максимальной нагрузки (при соблюдении рабочих условий эксплуатации). Все производимое оборудование сертифицировано.

Показатели надежности

☑ Гарантийный срок эксплуатации: не менее 10000 часов
☑ Ресурс работы выпрямителей: не менее 10 лет
☑ Гарантия на выпрямители: 2 года

Как выбрать нужный источник тока (выпрямитель)?

Инструкция по выбору выпрямителя для гальваники

Бланк заказа инверторного выпрямителя (источника тока)

КАК ВЫБРАТЬ НУЖНЫЙ ДЛЯ ИСТОЧНИК ТОКА (ВЫПРЯМИТЕЛЬ)

При выборе выпрямителя для проведения того или иного процесса гальваносаждения, анодного оксидирования (анодирования), электрокатафарезного окрашивания, электрополирования и т.д., необходимо руководствоваться, прежде всего его техническими характеристиками: максимальным выходным током и напряжением, возможностью регулировки тока и напряжения от нуля до номинального значения, точностью установки тока и напряжения (в миллиамперах или в милливольтах) и нестабильностью выходного напряжения или тока.

Необходимое напряжение на ванне зависит от процесса гальваноосаждения (электропроводимости электролита), рабочей плотности тока и расстояния между анодом и катодом (деталью). Выбрать нужный по напряжению источник тока (выпрямитель), вам поможет таблица (ниже):

Гальванический процесс	Номинальное напряжение, В
Никелирование	8 — 10
Меднение	6 – 7
Лужение	6 – 7
Цинкование	8 – 12
Копи-хромирование	8 – 12
Защитно-декоративное анодирование	18 – 24
Для сплавов алюминия с кремнием	28 — 36
Твердое анодирование	40 — 80
Электрополирование	40 — 120
Хромирование	10 — 12
Электрохимическое обезжиривание	8 — 15
Золочение	6 — 10
Серебрение	4 — 6
Родирование	8 — 10
Паладирование	8 — 10
Эматалирование	80 — 120
Электрокатафорезное покрытие	40 — 100

Необходимую для гальванического процесса силу тока рассчитывают по формуле:

ТОКА = ПЛОЩАДЬ ПОВЕРХНОСТИ ДЕТАЛИ* х ПЛОТНОСТЬ ТОКА*

*Площадь детали высчитывается в дм2, а плотность тока в амперах на дм2

Плотность тока, необходимая для проведения гальванического процесса, обычно указана в технологическом описании процесса (в режиме осаждения). Выбрать нужный по силе тока источник тока (выпрямитель), вам поможет таблица ниже:

Гальванический процесс	Плотность тока, А/дм2
Никелирование	1 — 6
Меднение	1 – 5
Лужение	1 — 3
Цинкование	0,5 — 2
Копи-хромирование	1 — 4
Защитно-декоративное анодирование	1 — 1,5
Твердое (глубокое) анодирование	2 — 5
Электрополирование	35 — 90
Декоративное блестящее хромирование	15 — 25
Твердое защитное хромирование	35 — 50
Электрохимическое обезжиривание	3 — 10
Золочение	0,3 — 1,5
Серебрение	0,1 — 0,5
Родирование	0,3 — 0,8
Палладирование	0,3 — 1.4
Эматалирование	2 — 4

Определив необходимую для процесса силу тока (и напряжение), необходимо определить с какой точностью будет подаваться ток (или напряжение). Поэтому далее, при выборе выпрямителя очень важно знать уровень основной погрешности индикации и нестабильности источника по току и напряжению.

И тут надо быть особенно внимательным. В зависимости от производителя, данные параметры в различных выпрямителях (источниках тока), могут иметь довольно значительную погрешность (часто отличную от заявленной в паспорте), по току от 1% до 3%, по напряжению от 500 мВ до 1.5 В, что может сказаться на качестве получаемого покрытия, особенно в процессах, проводимых на низких плотностях тока, когда покрываемые детали имеют минимальную площадь поверхности.

При приобретении выпрямителя (источника тока), проверьте что:

Погрешность выходного тока не превышает 1%
Погрешность выходного напряжения не превышает 1%
Нестабильность выходного напряжения при нагрузке не превышает 1%
Нестабильность выходного тока при нагрузке не превышает 1%

Если один и более из приведенных выше технических параметров в выпрямителе не соответствует указанным выходным характеристикам, лучше отказаться от покупки такого выпрямителя, в пользу более качественного. Эксплуатация выпрямителя (источника тока), имеющего отклонения от этих характеристик, может сказаться на качестве покрытия, поэтому покупка более качественного выпрямителя, экономически оправдана.

Следует обращать особое внимание на точность установки выходного тока, при выборе источника тока (выпрямителя), который будет использоваться для осаждения гальванопокрытий из драгоценных металлов. Это важно, так как площадь поверхности деталей, на которые наносятся такие покрытия, обычно минимальна и может составлять всего несколько квадратных дециметров, и соответственно для проведения такого процесса требуется очень низкая плотность тока. Поэтому при выборе источника тока следует обращать внимание на такие технические характеристики, как возможность регулировки выходного тока (в некоторых случаях и напряжения) от нулевого значения, а также на точность регулировки тока (или напряжения) и на их погрешность.

☑ В выпрямителях (источниках тока/напряжения), серии “UNIV”, не создаются и не закладываются аппаратные и программные “поломки” оборудования, через определенный период работы или времени!
☑ Использование импортной высококачественной элементной базы от ведущих европейских (”Infineon Tech”, ”АВВ”) и восточных (”Delixi-electric”, “TRinno Tech”) производителей электронных компонентов!
☑ Регулировка тока и напряжения от 0 до номинального значения, и работа в режиме стабилизации, поддержании и регулировки тока (РТ), или режиме стабилизации, поддержании и регулировки напряжения (РН)!
☑ Изготовление выпрямителей (источников тока/напряжения) с различными интерфейсами управления (аналоговый «4-20 мА» «токовая петля», цифровой «RS-485», промышленный протокол «Profinet»)!
☑ Изготовление выпрямителей с различным оснащением (реверсивное управление, включение/отключение по внешнему контакту («сухой контакт»), сенсорная панель оператора HMI, выносной пульт д/у)!
☑ Возможность оснащения выпрямителей низкочастотным импульсным режимом работы (Low Frequency Pulse Plating — LFPP) с диапазоном работы LFP от 0 до 200 Гц (для процессов анодирования титана)!
☑ Возможность изготовления выпрямителей (источников тока/напряжения), мощностью более 10 кВт, в пылезащищенном корпусе (IP54) с встроенным жидкостным охлаждением силовой части!
☑ Выпрямители (источники тока/напряжения), серии UNIV позволяют проводить длительную, непрерывную работу в режиме максимальной нагрузки (при соблюдении рабочих условий эксплуатации).
☑ Высокая эффективность (КПД) во всем рабочем диапазоне! Высокий коэффициент мощности! Отлаженный гарантийный и пост-гарантийный сервис! Гарантия на оборудование 2 года!

Выпрямители (источники тока/напряжения) малой мощности

Выпрямители малой мощности (до 2 кВт) 30А/12В, 50А/12В, 70/12В, 100А/12В – высокочастотные импульсные источники постоянного тока (напряжения), обладающие широкими пределами регулировки. Выпрямители обладают высокой эффективностью (КПД), низким уровнем пульсаций (оснащены 2S емкостно-индуктивным LC-фильтр защиты от ЭМП), высокой стабильностью выходных параметров и имеют пониженное энергопотребление.
Выпрямители (источники тока/напряжения) 30А/12В, 50А/12В, 70/12В, 100А/12В изготовлены c использованием модульных электронных схем, работающих по технологии быстродействующего ключа (IGBT), имеют одинаковый конструктив, практически одинаковые массогабаритные параметры и могут работать с изолированным выходом, и при заземлении клеммы любой полярности («плавающая» земля). Корпуса выпрямителей выполнены в виде компактных моноблоков со съемным сетевым шнуром питания.
Выпрямители (источники тока/напряжения) 30А/12В, 50А/12В, 70А/12В, 100А/12В имеют принудительное воздушное охлаждение, защиту электронной цепи от перегрузки по току и напряжению, защиту по предельному выходному напряжению (УЗН), автоматическую защиту от перегрева и защиту от внутрисхемного короткого замыкания. Выпрямители позволяют регулировать ток и напряжение от 0 до номинального значения, и работать в режиме стабилизации, поддержании и регулировки выходного тока (РТ), или режиме стабилизации, поддержании и регулировки выходного напряжения (РН), с автоматическим переключением при изменении характера нагрузки.

МОДЕЛЬ ВЫПРЯМИТЕЛЯ	ДИАПАЗОН РЕГУЛИРОВКИ		РАЗРЕШЕНИЕ		ЭЛЕКТРОПИТАНИЕ	РЕЖИМ НАГРУЗКИ	ГАБАРИТЫ
МОДЕЛЬ ВЫПРЯМИТЕЛЯ	ТОКА	НАПРЯЖЕНИЯ	АМПЕРМЕТРА	ВОЛЬТМЕТРА	ЭЛЕКТРОПИТАНИЕ	РЕЖИМ НАГРУЗКИ	ГАБАРИТЫ
UNIV-30А/12В	0-150А	0-12В	0.1А / 0.01А	0.1В / 0.01В	220В+10%;50Гц	0…100%	240150340
UNIV-50А/12В	0-200А	0-12В	0.1А / 0.01А	0.1В / 0.01В	220В+10%;50Гц	0…100%	240150340
UNIV-70А/12В	0-300А	0-12В	0.1А / 0.01А	0.1В / 0.01В	220В+10%;50Гц	0…100%	240150360
UNIV-100А/12В	0-500А	0-12В	0.1А	0.1В	220В+10%;50Гц	0…100%	250150360

Выпрямитель UNIV-30A/12V

Общие технические данные * Электр. програм. реверс, HMI панель оператора, RS-485 (опция)
Возможность корректировки тех параметров под ваши требования

Выпрямитель UNIV-50A/12V

Выпрямитель UNIV-70A/12V

Выпрямитель UNIV-100A/12V

Выпрямители (источники тока/напряжения) средней мощности

Выпрямители средней мощности (до 10 кВт) 150А/12В, 200А/12В, 300А/12В, 500А/12В, серии UNIV – высокочастотные импульсные источники постоянного тока (напряжения), обладающие широкими пределами регулировки. Выпрямители обеспечены надежной индуктивной гальванической развязкой питающей цепи (первичные обмотки трансформаторов изготавливаются из провода с усиленной изоляцией — тестовое напряжение 3000В, в течение 1 мин) от вторичной (выходной) цепи, обладают высоким КПД, низким уровнем пульсаций и имеют систему “плавного пуска” (для предотвращения перегрузки питающей сети в первоначальный момент подачи напряжения на нагрузку).
Выпрямители 150А/12В, 200А/12В, 300А/12В, 500А/12В изготавливаются в стоечном или горизонтальном исполнении, могут оснащаться различными интерфейсами управления («4-20 мА» “токовая петля”, «RS-232», «RS-485»), блоком реверса (с ручным механическим, электрическим или электрическим программируемым переключением), функцией включения/отключения по внешнему контакту («сухой контакт»), сенсорной панелью оператора HMI или выносным пультом дистанционного управления.
Выпрямители 150А/12В, 200А/12В, 300А/12В, 500А/12В имеют принудительное воздушное охлаждение, защиту от перегрузки по току и напряжению, автоматическую защиту от перегрева и защиту от внешнего, или внутрисхемного короткого замыкания. Выпрямители позволяют регулировать ток и напряжение от 0 до номинального значения, и проводить длительную непрерывную работу в режиме максимальной нагрузки, и работать в режиме стабилизации, поддержании и регулировки выходного тока (РТ), или режиме стабилизации, поддержании и регулировки выходного напряжения (РН).

МОДЕЛЬ ИСТОЧНИКА	ДИАПАЗОН РЕГУЛИРОВКИ		РАЗРЕШЕНИЕ		ЭЛЕКТРОПИТАНИЕ	РЕЖИМ НАГРУЗКИ	ГАБАРИТЫ
МОДЕЛЬ ИСТОЧНИКА	ТОКА	НАПРЯЖЕНИЯ	АМПЕРМЕТРА	ВОЛЬТМЕТРА	ЭЛЕКТРОПИТАНИЕ	РЕЖИМ НАГРУЗКИ	ГАБАРИТЫ
UNIV-150А/12В	0-150А	0-12В	0.1А	0.1В	220В+10%;50Гц	0…100%	480250450
UNIV-200А/12В	0-200А	0-12В	0.1А	0.1В	220В+10%;50Гц	0…100%	480250450
UNIV-300А/12В	0-300А	0-12В	1А	0.1В	220В+10%;50Гц*	0…100%	510490250
UNIV-500А/12В	0-500А	0-12В	1А	1В	380В+10%;50Гц	0…100%	510490250

Выпрямитель UNIV-150A/12V

Выпрямитель Univ — 200А/12V

Выпрямитель UNIV-300A/12V

Выпрямитель UNIV-500A/12V

Выпрямители (выпрямительные агрегаты) большой мощности

Выпрямители большой мощности (до 100 кВт) 1000А/12В, 1500А/12В, 2000А/12В, 3000А/12В, серии UNIV — высокочастотные импульсные источники постоянного тока (напряжения), обладающие широкими пределами регулировки. Выпрямители обеспечены надежной индуктивной гальванической развязкой первичной (питающей) цепи (первичные обмотки трансформаторов изготавливаются из провода с усиленной изоляцией — тестовое напряжение 3000В, в течение 1 мин) от вторичной (выходной) цепи, обладают высоким КПД, низким уровнем пульсаций, имеют высокую адаптируемость к перепадам напряжения в сети и оснащены системой “плавного пуска” (для предотвращения перегрузки питающей сети в первоначальный момент подачи напряжения на нагрузку).
Выпрямители 1000А/12В, 1500А/12В, 2000А/12В, 3000А/12В изготавливаются в стоечном или горизонтальном исполнении, могут оснащаться различными интерфейсами управления (аналоговый «4-20 мА» “токовая петля”, цифровые «RS-232», «RS-485», промышленный протокол «Profinet”), оснащаться блоком реверса (с ручным механическим, электронным или электронным программируемым переключением), функцией включения/отключения по внешнему контакту («сухой контакт»), сенсорной панелью оператора HMI (‘тач скрин дисплей’) и выносным пультом дистанционного управления.
Выпрямители 1000А/12В, 1500А/12В, 2000А/12В, 3000А/12В имеют принудительное воздушное охлаждение, защиту от перегрузки по току и напряжению, автоматическую защиту от перегрева и защиту от внешнего, или внутрисхемного короткого замыкания. Выпрямители позволяют регулировать ток и напряжение от 0 до номинального значения, дают возможность проводить непрерывную длительную работу в режиме максимальной нагрузки и могут работать в режиме стабилизации, поддержании и регулировки выходного тока (РТ), или режиме стабилизации, поддержании и регулировки выходного напряжения (РН).

МОДЕЛЬ ИСТОЧНИКА	ДИАПАЗОН РЕГУЛИРОВКИ		РАЗРЕШЕНИЕ		НАПРЯЖЕНИЕ ПИТАНИЯ	РЕЖИМ НАГРУЗКИ	ГАБАРИТЫ
МОДЕЛЬ ИСТОЧНИКА	ТОКА	НАПРЯЖЕНИЯ	АМПЕРМЕТРА	ВОЛЬТМЕТРА	НАПРЯЖЕНИЕ ПИТАНИЯ	РЕЖИМ НАГРУЗКИ	ГАБАРИТЫ
UNIV-1000А/12В	0-1000А	0-12В	1А	0.1В	380В+10%;50Гц	0…100%	510490280
UNIV-1500А/12В	0-1500А	0-12В	1А	0.1В	380В+10%;50Гц	0…100%	510490350
UNIV-2000А/12В	0-2000А	0-12В	1А	1В	380В+10%;50Гц	0…100%	510490430
UNIV-3000А/12В	30-3000А	1-12В	1А	1В	380В+10%;50Гц	1…100%	510490950

Выпрямитель UNIV-1000A/12V

Выпрямитель UNIV-1500A/12V

Выпрямитель UNIV-2000A/12V

Выпрямитель UNIV-3000A/12V

Лучший модуль источника питания с регулируемым напряжением — Отличные предложения на модуль источника питания с регулируемым напряжением от глобальных продавцов модулей питания с регулируемым напряжением

Отличные новости !!! Вы попали в нужное место для модуля питания с регулируемым напряжением. К настоящему времени вы уже знаете, что что бы вы ни искали, вы обязательно найдете это на AliExpress. У нас буквально тысячи отличных продуктов во всех товарных категориях.Ищете ли вы товары высокого класса или дешевые и недорогие оптовые закупки, мы гарантируем, что он есть на AliExpress.

Вы найдете официальные магазины торговых марок наряду с небольшими независимыми продавцами со скидками, каждый из которых предлагает быструю доставку и надежные, а также удобные и безопасные способы оплаты, независимо от того, сколько вы решите потратить.

AliExpress никогда не уступит по выбору, качеству и цене.Каждый день вы будете находить новые онлайн-предложения, скидки в магазинах и возможность сэкономить еще больше, собирая купоны. Но вам, возможно, придется действовать быстро, поскольку этот модуль источника питания с регулируемым напряжением наивысшего уровня призван в кратчайшие сроки стать одним из самых востребованных бестселлеров. Подумайте, как вам будут завидовать друзья, когда вы скажете им, что приобрели модуль питания с регулируемым напряжением на AliExpress. Благодаря самым низким ценам в Интернете, дешевым тарифам на доставку и возможности получения на месте вы можете еще больше сэкономить.

Если вы все еще не уверены в модуле питания с регулируемым напряжением и думаете о выборе аналогичного товара, AliExpress — отличное место для сравнения цен и продавцов. Мы поможем вам решить, стоит ли доплачивать за высококачественную версию или вы получаете столь же выгодную сделку, приобретая более дешевую вещь. А если вы просто хотите побаловать себя и потратиться на самую дорогую версию, AliExpress всегда позаботится о том, чтобы вы могли получить лучшую цену за свои деньги, даже сообщая вам, когда вам будет лучше дождаться начала рекламной акции. , а также ожидаемую экономию.AliExpress гордится тем, что у вас всегда есть осознанный выбор при покупке в одном из сотен магазинов и продавцов на нашей платформе. Реальные покупатели оценивают качество обслуживания, цену и качество каждого магазина и продавца. Кроме того, вы можете узнать рейтинги магазина или отдельных продавцов, а также сравнить цены, доставку и скидки на один и тот же продукт, прочитав комментарии и отзывы, оставленные пользователями. Каждая покупка имеет звездный рейтинг и часто имеет комментарии, оставленные предыдущими клиентами, описывающими их опыт транзакций, поэтому вы можете покупать с уверенностью каждый раз.Короче говоря, вам не нужно верить нам на слово — просто слушайте миллионы наших довольных клиентов.

А если вы новичок на AliExpress, мы откроем вам секрет. Непосредственно перед тем, как вы нажмете «купить сейчас» в процессе транзакции, найдите время, чтобы проверить купоны — и вы сэкономите еще больше. Вы можете найти купоны магазина, купоны AliExpress или собирать купоны каждый день, играя в игры в приложении AliExpress.Вместе с бесплатной доставкой, которую предлагают большинство продавцов на нашем сайте, вы сможете приобрести модуль питания с регулируемым напряжением по самой выгодной цене.

У нас всегда есть новейшие технологии, новейшие тенденции и самые обсуждаемые лейблы. На AliExpress отличное качество, цена и сервис всегда в стандартной комплектации. Начните самый лучший шоппинг прямо здесь.

Создание регулируемого источника питания с фиксированным напряжением

Импульсные источники питания распространены повсеместно. Стандартные готовые модули различных форм-факторов от различных производителей. Глобализация производства и торговли превратила их из дорогостоящих устройств в товарные детали, и они давно заменили трансформаторы с железным сердечником в качестве основного выбора, когда требуется сильноточная электросеть низкого напряжения.

[Линдси Уилсон] столкнулся с проблемой источника питания для двигателя, с которым он работал, он требовал 7,4 В, и не было никаких стандартных блоков питания с таким напряжением. Его решение заключалось в том, чтобы взять источник питания 12 В и модифицировать его для обеспечения переменного напряжения, чтобы он мог набрать свои требования. Был закуплен импульсный блок питания 12в 33А китайского производства, и он принялся за работу.

В случае, если он смог сконструировать заменяющий делитель обратной связи, включающий поворотный потенциометр, и достичь диапазона напряжений от 5 до 15 В.Небольшой светодиодный вольтметр, установленный рядом с ним в корпусе БП, дал ему очень аккуратный результат.

Изменение импульсного источника питания для подачи другого напряжения — уже давно проторенный путь, который мы уже прошли по крайней мере однажды. Статью Линдсея стоит прочитать, так это его реверс-инжиниринг и детальное исследование схемы блока питания. Если вы хотите узнать больше обо всех аспектах дизайна, которые входят в состав импульсного блока питания, это подробный, но читаемый учебник. Мы бы посоветовали прочитать нашу недавнюю серию статей о безопасности электросети и высокого напряжения, прежде чем самостоятельно вскрывать импульсный блок питания, но даже если вы никогда не собираетесь этого делать, детальное знание того, как они работают, поможет вам кое-что.

Мы несколько раз рассказывали о работе [Линдси] здесь, в Hackaday, на протяжении многих лет. Обратите внимание на его источник питания ультразвукового преобразователя, который мог бы пригодиться, если бы вы строили ультразвуковой паяльник, который мы недавно показали, его лазерную зачистку ленточных кабелей и его рассказ об отключении микросхемы изолятора USB.

регулируемое напряжение источника постоянного тока dc

стабилизатор напряжения DC-DC с регулируемым напряжением понижающий модуль питания понижающий модуль 15A регулируемый источник питания сверхнизкого напряжения

Регулируемое напряжение источника питания постоянного тока Регулируемый источник питания постоянного тока Техническое обслуживание ноутбука 30 В, 5 А Четырехзначный дисплей Ps305

DC-DC регулятор напряжения, понижающий модуль высокой мощности PWM модуляция Регулятор напряжения DC-DC регулируемый источник питания

Nice Power Четырехзначный дисплей Регулируемый источник питания постоянного тока 60 В 5a Блок питания для обслуживания мобильных телефонов Sps605

регулятор напряжения для ремонта телефона Nice Power 30 В 10a импульсный источник питания Sps3010 источник питания постоянного тока регулируемый цифровой дисплей

5A 160 Вт DC Регулируемый блок питания постоянного тока с вентилятором Регулируемый регулятор напряжения DC-DC от 6-32 В до 0-32 В понижающий понижающий преобразователь

Стабилизатор напряжения DC-DC стабилизатор напряжения 8A Блок питания Регулируемый регулятор скорости DC 12V Светодиодный диммер 12 В 8A Светодиодная лампа

Блок питания постоянного тока с регулируемым напряжением Обслуживание ноутбука Регулируемый блок питания 30 В, 5 А Четырехзначный дисплей Ps305

150 Вт от 10-32 В до 12-35 В 6A Повышающее напряжение Зарядное устройство Источник питания повышающего преобразователя постоянного тока Регулируемый регулятор напряжения

YIHUA 3005D-II Регулируемый лабораторный источник питания постоянного тока Двухканальный тройной выход 30 В, 5 А Регуляторы напряжения Регулируемый источник питания

Новый регулируемый модуль питания постоянного и постоянного тока Модуль регулятора напряжения LM2596 с функцией отображения вольтметра, демонстрационная плата

30V 5A Регулируемые регуляторы напряжения постоянного тока Switch Power Supply Lw-k305d 305d Power Supply Three Digit Display

, 1800 Вт, 40 А, повышающий преобразователь постоянного тока, повышающий блок питания, регулируемый модуль от 10 В-60 В до 12 В-90 В, модуль зарядного устройства с регулируемым напряжением

Преобразователь постоянного / постоянного тока с 12-32 В на 12-35 В DC-DC повышающий преобразователь с регулируемым напряжением питания Повышающий модуль 150 Вт

DC преобразователь постоянного напряжения CV Повышающий преобразователь регулируемый модуль питания 1500 Вт 30 А DC-DC 10 В -60 В до 12 В-90 В регулятор

80 Вт 12A DC-DC повышающий понижающий преобразователь DC DC понижающий модуль преобразователя Регулируемое статическое напряжение источника питания diy electronics

300W XL4016 Понижающие регуляторы напряжения DC-DC 220V Module Converter 5-40V To 1.Регулируемый источник питания постоянного тока 2-35 В, 9 А постоянного тока

CPS 3205II Источник питания постоянного тока Регулируемый цифровой мини-источник питания Лабораторный источник питания 0,001 А 32 В 5 А 0,01 В Напряжение источника питания

источник питания постоянного тока регулируемый KI-DAVR 50S профессиональный автоматический регулятор напряжения контроллер детали генератора контроллер напряжения

Адаптер питания постоянного тока Регулируемое регулирование коммутируемого напряжения питания Универсальные адаптеры питания ШИМ

Источник высокого напряжения

<<<< Индекс

Источник питания высокого напряжения

Данный проект представляет собой источник высокого напряжения, имеющий регулируемое выходное напряжение от 0 до 18 киловольт.

Принципиальная схема часть 1.

В этой части мы видим слева направо:
— Источник питания (TR1, D1, C1, C2), обеспечивающий около 23 В постоянного тока.
— Прямоугольный генератор на базе операционного усилителя мощности TDA2030.
Генератор имеет выходное напряжение около 20 Vp-p (Вольт пик — пик).
Частота около 11 кГц.
— Вариак (переменный трансформатор).
Напряжение 20 В (размах) подключено к ответвлению на 70% трансформатора. обмотка.
Мощность трансформатора регулируется от 0 до примерно 28 В (пик-пик).
— Три повышающих трансформатора, которые являются обычными трансформаторами сетевого напряжения (230 до 15 В / 900 мА).
Однако они рассчитаны на работу с частотой 50 Гц, они также работают на 11 кГц.
3 обмотки высокого напряжения соединены последовательно, что дает максимум 1700 Впик на выходе.
С помощью переключателя S1 вы также можете выбрать более низкое напряжение.

Принципиальная схема часть 2.

Эта часть представляет собой 12-ступенчатый каскад напряжения.
Первый этап — это выпрямление входного напряжения до его пикового значения, поэтому в в данном случае максимум 1700 вольт.
Каждая следующая ступень добавляет 1700 Вольт, поэтому с 12 ступенями мы получаем более 20 кВ, однако это напряжение может быть достигнуто только тогда, когда выход каскада не загружен.
В этой конструкции всегда присутствует некоторая нагрузка на выходе по цепи счетчика (M1, R10 … R14).
Каскадная цепь дает некоторую потерю напряжения в зависимости от тока нагрузки, номиналы конденсаторов, количество ступеней и входная частота.
Также трансформаторы будут давать потери напряжения в условиях нагрузки.
В этом случае я могу получить из цепи от 18 до 19 кВ.

Чем выше входная частота, тем меньше потери напряжения в каскаде. в условиях нагрузки.
По этой причине я использую каскад не при частоте сети 50 Гц, а при гораздо более высокая частота.

Для малых потерь в схеме я сделал номиналы конденсаторов в первом ступени выше.
На последних этапах это менее важно.

Цепь нагружена цепью счетчика (M1, R10 … R14) для контроля выходное напряжение.
Цепь счетчика также разряжает каскад при отключении питания. выключить.
R10 — R14 должны иметь номинальное напряжение пробоя не менее 5 кВ каждый.

Резистор R15 ограничивает выходной ток при любых условиях до менее 20 мА.
Что должно быть спасительным значением, как для человека, так и для диодов в каскаде.
Эти (почти) 20 мА могут подаваться только на очень короткий период, после замыкания выхода на массу.
Когда каскад разряжен, выходной ток будет ограничен до максимума. 0,36 мА.
Из соображений безопасности R15 — специальный высоковольтный резистор (пробой 30кВ вольтаж).

Все диоды и конденсаторы в каскадной цепи должны выдерживать пиковое значение входного напряжения (1700 В).
Я использовал компоненты, которые могут работать с 2000 В.

Диоды должны выдерживать это напряжение в условиях постоянного тока.
Некоторые диоды на 2 кВ могут выдерживать только 2 кВ в течение коротких периодов времени, но рассчитаны на постоянный ток например 1200 В, эти диоды в этой схеме не подходят.
Используемый диод RGP02-20E очень хорошо подходит для использования здесь щелкните здесь, чтобы просмотреть техническое описание RGP02-20E.
RGP02-20E сейчас является устаревшим, но я смог купить его по адресу: http://www.voti.nl/shop/summary.html.

Взгляд внутрь высоковольтного источника питания.
С 4 трансформаторами, вариаком и схемой генератора на небольшом нагреве тонуть.
Однако генератор будет производить очень мало тепла.

Каскадная схема.
На выходе более 8 кВ цепь издает шипящий шум, вызванный разряд от проводов в окружающий воздух.
По этой причине я покрыл все высоковольтные провода герметиком, который удалил большую часть шума.
Теперь только резистор R15 (зеленый справа) и выходной разъем. все еще шипит.

Картинка входного напряжения каскада.
Каждый сантиметр экрана составляет 200 Вольт, поэтому в данном случае мы имеем 1200 В (пик-пик).

Комплектный источник высокого напряжения.
Верх покрыт пластиной из оргстекла, поэтому каскад остается видимым.
Правая сторона аппарата сделана из полипропилена, с этой стороны высокая вывод напряжения позиционируется.
Разъем на высоковольтном выходе — обычная банановая розетка, так что ничего нет особого «высокого напряжения» об этом.

Потребляемая мощность блока питания 6,5 — 7,5 Вт, в зависимости от мощности. напряжение и ток нагрузки.

Максимальные выходные напряжения составляют:
18 кВ с переключателем S1 в положении «18 кВ»
5,8 кВ с переключателем S1 в положении «5 кВ»

Когда я подключил CN1 к CN2 (соединение заземления сети с заземлением каскада), мощность может достигать 19 кВ.

Ток короткого замыкания на выходе:
0,25 мА с переключателем S1 в положении «18 кВ»
0,36 мА с переключателем S1 в положении «5 кВ»
Выходной ток в этой конструкции в основном ограничен трансформаторами TR2, TR3 и TR4, который не может обеспечить такой большой ток на частоте 11 кГц.
Каскад также дает некоторое ограничение тока, но не так сильно, как трансформаторы.
Может быть, выходной ток короткого замыкания можно было бы несколько увеличить, уменьшив частота генератора, но измеренные значения меня устраивают.

Падение напряжения в цепях каскада напряжения

Теперь немного информации о падении напряжения в каскадной цепи.

Каскад напряжения.

Входной сигнал на первой стадии каскада выпрямлен до пика — пиковое значение входного сигнала.
На самом деле вы теряете в 2 раза падение напряжения на диоде, но для высокого напряжения операции этим можно пренебречь.
На каждом следующем этапе добавляется равное количество напряжения.

Итак, с n этапами вы получите n.Вп-п на выходе.
Это верно только тогда, когда выход не загружен.
Когда выход нагружен током (I), выходное напряжение будет падать с значение ΔU по следующей формуле:

Где:
ΔU = Падение напряжения на выходе в В.
I = Ток нагрузки в А.
f = Входная частота в Гц.
C = Значение конденсатора в F.
n = Количество ступеней в каскаде.

Для этой формулы входное напряжение должно быть синусоидальным.

Конечно, падение напряжения никогда не могло быть выше, чем на ненагруженном выходе. вольтаж.
Если это происходит при расчете, вы ввели слишком высокий ток нагрузки, чего на практике достичь не удавалось.

<<<< Индекс

HIP серии

для программируемых / регулируемых высоковольтных преобразователей постоянного тока в постоянный

HIP Series — это высоковольтные преобразователи мощностью 100 Вт с возможностью монтажа на печатной плате размером 3 x 2 x 5 дюймов в высоту.

Модули серии HIP могут программировать выходное напряжение от 10% до 100% с помощью 0.Источник от 5 В до 5 В постоянного тока. Серия HIP может быть легко запрограммирована с помощью внешнего потенциометра, подключенного к выводу Vref. Доступны другие напряжения программирования. Обратитесь на завод за помощью. Выход может быть запрограммирован в пределах 1-10% с соответствующим увеличением погрешности линейности.

Эти модули имеют регулируемое ограничение тока с помощью вывода ограничения тока на входной стороне. Внешний резистор или источник напряжения, подключенный к выводу, ограничивают максимальный выходной ток. Используя выводы VPROG и ILIM, модули HIP могут использоваться в универсальной прямоугольной огибающей мощности с программированием 10–100% на Vout и широко варьирующимся ограничением тока.

Имеется ссылка на вывод монитора напряжения на -Out. Этот вывод показывает от 0 до 5 В, когда выходное напряжение изменяется от 0 до 100%. Вывод монитора может использоваться для схемы защиты внешнего выходного напряжения.

Блоки

HIP защищены от повышенного / пониженного напряжения на входе, короткого замыкания на выходе и перегрева.

ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ:

Размеры корпуса: ДxШxВ — 3 дюйма x 2 дюйма x 0,5 дюйма
Вес: 110 грамм (типичный)
Полная эпоксидная изоляция для суровых условий окружающей среды

ДОСТУПНЫ ВОЕННЫЕ ОПЦИИ:

Диапазон рабочих температур: от -40 ° C до + 85 ° C
Selected Mil Std 883 Экологический скрининг

Позвоните 800-431-1064, чтобы поговорить с инженером о любых дополнительных требованиях.

ОСОБЕННОСТИ:

Широкий диапазон входного напряжения: 15HIP Series 10-20Vdc; 28HIP серии 18-36 В постоянного тока
Защита входа от пониженного и повышенного напряжения
Напряжение программирования: от 0,5 до 5 В постоянного тока
Предел внутреннего программируемого напряжения: 5,2 В постоянного тока типично
Монитор напряжения: от 0 до 5 В для 0 до 100% Vout
Опорное напряжение: 5Vdc +/- 4%, 7mA макс.
Линейность: <1% (от 10% до 100% Vout)
Максимальный выходной ток короткого замыкания: 130% макс.типичный.
Максимальная выходная мощность: 100 Вт
КПД: 87% типичное
Внутреннее отключение при перегреве: 95 ° C, самосброс
Регулировка линии: <0,2% Vout
Регулировка нагрузки: <0,5% Vout (при изменении нагрузки от 10 до 100%)
Выходная пульсация: до 0,5% Vout, пик-пик
Фиксированная частота: 340 кГц (типовая)
Стабильность: <0,005% / час.
Categories: Разное
Навигация по записям
Антибиотик от цистита лучший – Антибиотик при цистите у женщин – какой лучше, принимать, быстрое лечение
Лучшая детская обувь ортопедическая обувь – Как выбрать качественную ортопедическую детскую обувь
Добавить комментарий Отменить ответ
Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *
Комментарий *
Имя *
Email *
Сайт
Search for:
Рубрики
2019 © Все права защищены. Карта сайта