Двухполярный блок питания построен на регулируемых линейных стабилизаторах LM317 и LM337, которые способны выдавать ток до 1.5А, регулировать выходное напряжение в диапазоне ±1.25?37В и обладают защитами от КЗ, перегрузки, а также от превышения температуры. Таким образом, регулируемый блок питания на LM317+LM337 может быть применен для запитывания различной радиоэлектронной аппаратуры стабилизированным двухполярным напряжением, с возможностью установки необходимого значения.
Я изготовил данный БП для удобства проверки маломощных УМЗЧ.
Основные технические характеристики
Входное напряжение (AC), В ….. не более 25-0-25
Максимальный выходной ток, А ….. 2.2
Номинальный выходной ток, А ….. 1.5
Выходное напряжение (DC), В ….. регулируемое от ±1.25 до ±30
Примечание. Номинальный и максимальный токи указаны при разнице до 15В между входным и выходным напряжением стабилизатора. Если эта разница будет больше, то максимальный и номинальный токи будут снижаться в соответствии с графиком, приведенным ниже.
Также важно знать, что согласно технических описаний на LM317 и LM337, чтобы получить необходимый ток, рассеиваемая мощность на стабилизаторе не должна превышать 20Вт, иначе будет срабатывать защита по перегрузке и будет происходить ограничение выходной мощности.
Расположение выводов LM317 и LM337
Схема двухполярного регулируемого блока питания на LM317+LM337
Напряжение переменного тока с вторичной обмотки трансформатора поступает на помехоподавляющий конденсатор C1, а после него на диодный мост VDS1, где выпрямляется и поступает на линейные стабилизаторы LM317 и LM337. Регулируемый стабилизатор LM317 стабилизирует положительное плечо, а стабилизатор LM337 стабилизирует отрицательное плечо.
Регулировка напряжения осуществляется подстроечными резисторами R5 и R6. Рассчитать необходимое значение можно по формуле (для положительного плеча):
Описание популярных схем двухполярного питания
Проще всего организовать двухполярное питание с помощью резистивного делителя. На вход подается напряжение, равное удвоенному уровню каждого плеча. Общая точка соединения двух резисторов служит общим проводом.
Организация двухполярного питания с помощью резистивного делителя.
Напряжение плеч распределяется пропорционально сопротивлениям каждого резистора. При R1=R2 выход будет симметричным – U1=U2. Недостатком такого делителя является зависимость распределения напряжений от нагрузки – потребитель шунтирует резисторы, и если шунтирование будет различным, то и выходное напряжение также станет несимметричным. Чтобы уменьшить этот эффект, надо, чтобы Rнагрузки было намного больше резистора соответствующего плеча. Соответственно, при росте мощности потребителя придется уменьшать значение каждого сопротивления делителя, что приведет к росту потребляемой мощности по цепи R1R2, и уже скоро она достигнет неприемлемых величин.
Этот недостаток значительно сглаживается, если вместо резисторов применить конденсаторы. Напряжение распределяется пропорционально емкостям, при С 1=С2 на выходе U1=U2.
Емкостный делитель.
Емкость зависит от нагрузки, поэтому в этой схеме применяют оксидные (раньше их называли электролитическими) конденсаторы. В теории через цепь С1С2 ток не течет, мощность не потребляется. На практике оксидные конденсаторы имеют заметный ток утечки. Он не настолько велик, чтобы создать проблемы с потребляемой мощностью, но он для каждого конденсатора индивидуален, и создает изначальную несимметрию плеч. Этот эффект усиливает большой допустимый разброс емкостей электролитов. Поэтому параллельно конденсаторам полезно поставить по резистору одинакового номинала (в несколько сотен ом или несколько килоом). На потребление мощности они почти не повлияют, а распределение уровней выровняют.
Делитель из оксидных конденсаторов, обладающих большой емкостью, можно применять только в цепях постоянного тока.
Практическая схема источника питания с емкостным делителем.
На практике можно использовать подобную схему совместно с понижающим трансформатором и мостовым двухполупериодным выпрямителем. Конденсаторы служат одновременно сглаживающим фильтром и делителем. Выравнивающие делители не обязательны, если у трансформатора есть отвод от середины вторичной обмотки.
Источник двухполярного питания с трансформатором со средней точкой.
На новый уровень независимость выходного напряжения от нагрузки выводит выполнение источника питания по схеме со стабилизацией. В простом варианте ее можно выполнить на двух транзисторах, на базы которых подана половина питания от резистивного делителя (оба сопротивления должны быть равны).
Стабилизированный источник двухполюсного питания.
Для верхнего (положительного) плеча можно применить транзистор КТ815 (КТ817). Для нижнего (отрицательного) КТ814 (КТ816) или другие соответствующей структуры.
Двухполярный делитель напряжения с операционным усилителем.
Еще лучшие параметры имеет схема с применением операционного усилителя. Цепь отрицательной обратной связи на резисторе R3 обеспечивает хороший коэффициент стабилизации. Делитель на R1R2 задает уровень средней точки.
Двухполярный БП с линейными стабилизаторами в каждом плече.
Несложная и устойчивая схема получается на линейных стабилизаторах серии 78ХХ (79XX для отрицательного плеча). Применен трансформатор со средней точкой, делителем служит цепь С1С3. Микросхемы-стабилизаторы включаются по стандартной схеме, диоды VD1 и VD3 защищают соответствующий канал от напряжения обратной полярности.
Для построения линейного стабилизатора на входе надо иметь запас по напряжению.
По подобной схеме можно построить и лабораторный блок питания, но для него удобнее использовать схему, регулируемую по выходному уровню. Такой источник можно построить на трансформаторе со средним отводом. Если его нет, можно использовать две идентичные вторичные обмотки (домотать или намотать заново) с отдельным выпрямителем для каждого канала или вообще использовать два раздельных трансформатора. Такой источник можно использовать как два отдельных однополярных канала, а соединив перемычкой плюс одного с минусом другого, получить регулируемый двухполярный БП.
Двухполярный лабораторник с раздельными каналами.
Схема такого двухполярного блока питания содержит два раздельных канала, каждый из которых выполнен на микросхеме LM317. Диоды моста и транзистор должны быть рассчитаны на полный ток канала, трансформатор – на суммарную мощность двух трактов. Лабораторник позволяет в каждом из каналов получить напряжение от 1,25 до 35 вольт (зависит от входного напряжения). При необходимости получить двухполярное напряжение, минусовой вывод одного тракта соединяется с плюсовой клеммой другого, образуя среднюю точку.
Импульсный двухполярный блок питания.
Если нужен легкий, но мощный БП, придется прибегнуть к довольно сложной импульсной схемотехнике. Такой блок можно собрать на полевых транзисторах и микросхеме IR2153. Источник обеспечивает мощность около 100 ватт, выходное напряжение задается параметрами трансформатора. При указанном на схеме соотношении витков на выходе будет около 35 вольт в каждом плече.
Пошаговая инструкция
Сборка проводится согласно составленной схеме цепи. Микросхема была подобрана согласно особенностям цепи.
Сборка проводится следующим образом:
- На входе устанавливаем PTC термистор и диодные мосты.
- Затем, устанавливается пара конденсаторов.
- Драйвера необходимы для регулирования работы затворов полевых транзисторов. При наличии у драйверов индекс D в конце маркировки устанавливать диод FR107 не нужно.
- Полевые транзисторы устанавливаются без закорачивания фланцев. При проведении крепления к радиатору, используют специальные изоляционные прокладки и шайбы.
- Трансформаторы устанавливаются с закороченными выводами.
- На выходе диоды.
Изготовление трансформатора
Так как у нас кольцо, скорее всего грани его будут под углом 90 градусов, и если провод мотать прямо на кольцо, возможно повреждение лаковой изоляции, и как следствие межвитковое КЗ и тому подобное. Дабы исключить этот момент, грани можно аккуратно спилить напильником, или же обмотать Х/Б изолентой. После этого можно мотать первичку.
После того как намотали, еще раз заматываем изолентой кольцо с первичной обмоткой.
Отличие схемы КЛЛ от импульсного БП
Это одна из самых распространённых электрических схем энергосберегающих ламп. Для преобразования схемы КЛЛ в импульсный блок питания достаточно установить всего одну перемычку между точками А – А’ и добавить импульсный трансформатор с выпрямителем. Красным цветом отмечены элементы, которые можно удалить.
А это уже законченная схема импульсного блока питания, собранная на основе КЛЛ с использованием дополнительного импульсного трансформатора.
Для упрощения, удалена люминесцентная лампа и несколько деталей, которые были заменены перемычкой.
Как видите, схема КЛЛ не требует больших изменений. Красным цветом отмечены дополнительные элементы, привнесённые в схему.
Вернуться наверх к меню
Конструкция и детали
Все детали УМЗЧ и блока питания размещены на одной плате. Исключение составляют транзисторы VТЗ, VТ4, VТ6, VТ8 УМЗЧ, установленные на общем теплоотводе с площадью рассеиваемой поверхности 1200 см2 и транзисторы VТ7, VТ8 БП, размещенные на отдельных теплоотводах с площадью рассеивающей поверхности 300 см2 каждый.
Катушки L1, L2 блока питания (рис. 3) и L1 усилителя мощности содержат 30. 40 витков провода ПЭВ-1 диаметром 1,0 мм, намотанного на корпусе резистора С5-5 или МЛТ-2. Резисторы R7, R12 блока питания представляют собой отрезок медного провода ПЭЛ, ПЭВ-1 или ПЭЛШО диаметром 0,33 мм и длиной 150 мм, намотанного на корпусе резистора МЛТ-1.
Трансформатор питания выполнен на тороидальном магнитопроводе из электротехнической стали Э320, толщиной 0,35 мм, ширина ленты 40 мм, внутренний диаметр магнитопровода 80 мм, наружный – 130 мм. Сетевая обмотка содержит 700 витков провода ПЭЛШО диаметром 0,47 мм, вторичная – 2×130 витков провода ПЭЛШО диаметром 1,2 мм.
Проверка
Для того, чтобы правильно собрать блок питания, нужно внимательно отнестись к установке полярных элементов, а также следует быть осторожным при работе с сетевым напряжением. После отключения блока от источника питания, в цепи не должно оставаться опасного напряжения. При правильной сборке, последующая наладка не проводится.
Проверить правильность работы блока питания можно следующим образом:
- Включаем в цепь, на выходе лампочка, к примеру,12 Вольт. При первом кратковременном пуске, лампочка должна гореть. Кроме этого, следует обратить внимание на то, что все элементы не должны нагреваться. Если что-то греется, значит, схема собрана неправильно.
- При втором пуске замеряем значение тока при помощи тестера. Даем проработать блоку достаточное количество времени для того, чтобы убедиться в отсутствии нагревающихся элементов.
Сборка устройства
Начнем с травления платы (травление, зачистка, сверление). Архив с ПП .
Сначала прикупил некоторые отсутствующие детали (транзисторы, ирка, и мощные резисторы).
Кстати, сетевой фильтр полностью снял с БП от проигрывателя дисков:
Далее внимательно распаиваем детали на плате согласно схеме и ПП.
Теперь самое интересное в ИИП — трансформатор, хотя ничего сложного тут нету, просто надо понять, как его правильно мотать, и всего то. Для начала нужно знать, чего и сколько наматывать, для этого есть множество программ, однако самая распространённая и пользующаяся популярностью у радиолюбителей это – ExcellentIT. В ней мы и будем рассчитывать наш трансформатор.
Как видим, получилось у нас 49 витков первичная обмотка, и две обмотки по 6 витков (вторичная). Будем мотать!
Расчет мощности
Повторение уже готовой разработки БП не требует проведения расчетов. Копирование схемы и точный подбор компонентов гарантируют получение указанных параметров. Необходимость в расчетах появляется, если нужны другие характеристики блока или есть необходимость применять другие детали. Наибольшую сложность вызывает подбор требуемого феррита и расчет импульсного трансформатора. При пользовании онлайн-калькуляторами все параметры задавайте в сопоставимых единицах — вольтах, ваттах.
