0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Выбор лабораторного блока питания

Выбор лабораторного блока питания

Выбор лабораторного блока питания — задача с которой рано или поздно сталкивается практически каждый электронщик и задача это не простая. Для облегчения выбора лабораторного блока питания в данной статье описываются преимущества и недостатки основных типов лабораторных блоков питания и их параметров. Предполагается, что лабораторный блок питания имеет режимы стабилизации напряжения и тока, иначе такой блок питания пожалуй не является лабораторным.

Импульсный или линейный лабораторный блок питания

Для начала определимся с понятиями, под импульсными будут иметься лабораторные блоки питания у которых регулировка выходного напряжения и тока обеспечивается посредством широтно-импульсной модуляции (ШИМ) у линейных – посредством линейного регулирующего элемента, как правило биполярного транзистора.

Преимущества импульсного блока питания:

  • малые габариты и вес;
  • как правило большой выходной ток;
  • относительно меньшая стоимость;
  • высокий КПД.

Недостатки импульсного блока питания:

  • относительно высокие пульсации выходного напряжения/тока;
  • наличие существенных электромагнитных помех (свойственно дешевым «китайским» блокам питания);
  • малое быстродействие (далее будет описано подробно).

Преимущества линейных блоков питания:

  • малые пульсации выходного напряжения и тока;
  • высокое быстродействие.

Недостатки линейных блоков питания:

  • большие габариты и вес;
  • относительно небольшой выходной ток (как правило не более 5А);
  • низкий КПД.

С такими параметрами как габариты, вес и КПД и так все понятно, тут выбор скорее дело вкуса и наличия свободного места на рабочем столе, а вот относительно пульсаций, помех и быстродействия рассмотрим подробнее.

Итак у импульсных блоков питания регулирование уровня выходного напряжения (тока) осуществляется изменением заполнения ШИМ (резонансные источники питания не рассматриваем т.к. они имеют малый диапазон регулирования) т.е. длительностью импульса, для того что бы на выходе получить «ровное» напряжение используются LC или C фильтры, причем чем больше емкость конденсатора фильтра, тем ниже пульсации.

Таким образом, чтобы получить низкие пульсации напряжения (тока) требуются конденсаторы относительно большой емкости (как правило на уровне 1000-2000 мкФ). Конечно если значительно увеличить частоту ШИМ, то емкость конденсаторов можно уменьшить, но тогда значительно возрастут потери от переключения транзисторов и преимущества импульсного блока питания сойдут на нет.

Большая емкость на выходе лабораторного блока питания нежелательна из соображений защиты устройства, которое питается от блока питания ведь разряд этой емкости в случае перегрузки по току происходит на нагрузку, и не смотря на наличие у блока питания режима стабилизации тока устройство может выйти из строя.

Кроме того из-за большой емкости на выходе «время реакции» блока питания намеренно завышается, из-за чего при подключении значительной нагрузки могут наблюдаться существенные провалы напряжения, а при отключении всплески (выбросы). Провалы напряжения не так страшны, а вот выбросы напряжений могут оказать негативное влияние на питаемое устройство.

Для лучшего понимания вышеизложенного рассмотрим простейший случай питания светодиода от лабораторного блока питания. Допустим номинальный ток светодиода 20мА, падение напряжения 2В, так вот если мы выставим на блоке питания ограничение тока 20мА, а напряжение хотя бы 5В, то при подключении к импульсному источнику питания с большой емкость на выходе светодиод скорее всего сгорит т.к. выходной конденсатор, заряженный до 5В, будет разряжаться на светодиод неконтролируемым током. Конечно можно заранее установить заведомо меньшее напряжение, но лабораторный блок питания на то и лабораторный, что бы выручать электронщика в нештатных ситуациях. Тоже касается и неправильного подключения плюс/минус. В случае импульсного блока питания выходной конденсатор будет разряжаться неконтролируемым током на устройство и большой вероятностью повредит его.

В линейных блоках питания на выходе устанавливается относительно небольшая емкость ( на уровне 10-100 мкФ) и нужна она скорее не для стабилизации выходного напряжения, а для обеспечения устойчивости контуров стабилизации тока и напряжения.

Линейный лабораторный блок питания с маленькой емкостью на выходе более шустрый и с большой вероятностью спасет Ваше устройство при нештатных ситуациях.

Пульсации выходного напряжения (тока) импульсного блока питания обычно больше, чем у линейного, но справедливости ради следует заметить, что даже уровня пульсации импульсного блока питания достаточно для подавляющего числа устройств, так что это скорее не недостаток, а особенность.

Рассмотрим вопрос электромагнитных помех импульсного источника питания, некоторые электронщики убеждены, что абсолютно все импульсные источники питания «шумят» и не годятся для питания скажем устройств аудиотехники.

Это не совсем так, конечно помехи свести к нулю не возможно, но помехи качественно спроектированного импульсного источника питания незначительны и не оказывают влияния на подавляющее большинство потребителей, кроме того помехи источников питания различных приборов как то паяльная станция или люминесцентный светильник, могут быть больше чем помехи от блока питания. Поэтому не стоит заведомо «ставить крест» на импульсных источниках питания, просто к их выбору нужно подходить более тщательно.

При значительных преимуществах линейных источников питания имеют они и существенный недостаток — относительно малый выходной ток, как правило максимальный выходной ток линейных источников питания составляет 5А. Связано это с большими потерями на регулирующем элементе.

Кроме чисто импульсных и линейных блоков питания бывают лабораторные блоки питания с комбинированным регулированием, в частности лабораторный блок питания PS-3010PL3. В данном блоке питания используется двойное регулирование напряжения, напряжение сначала снижается импульсным стабилизатором до напряжения на 1-2В выше требуемого выходного напряжения, а затем контуром линейного стабилизатора напряжения снижается до требуемого, такое решение позволяет обеспечить высокое быстродействие контура стабилизации и высокий выходной ток (до 10А). Выходные пульсации такого блока питания чуть выше чем у традиционного линейного блока питания, но ниже чем у традиционного импульсного блока питания.

Читайте так же:
Регулировка стеклопакетов оконные стеклопакеты

Диапазон выходного напряжения и тока, количество каналов

Наиболее распространены лабораторные блоки питания с максимальным выходным напряжением 18, 30, 60 В и максимальным выходным током 3, 5, 10А. При выходных токах более 10А градация как правило произвольная.

Выбор диапазона напряжения и тока лабораторного блока питания зависит от выполняемых задач, так для питания низковольтных устройств на микроконтроллерах достаточно 18В блока питания.

Если Вы еще только начинаете осваивать электронику и не можете предугадать какие устройства в будущем будет собирать и отлаживать, то при наличии бюджета лучше сделать выбор лабораторного блока питания на 30В, при ограниченном бюджете подойдет и 18В блок питания, в будущем его можно использовать как дополнительный или резервный блок питания если потребуется приобрести блок питания на 30 или 60В.
С максимальным выходным напряжением разобрались, теперь рассмотрим какой нам нужен выходной ток.

Для большинства случаев выходного тока 5А более чем достаточно, но если Вы занимаетесь например автомобильной электроникой, то не лишним будет иметь блок питания с выходным током до 10-20А. Лабораторный блок питания с выходным током до 3А подойдет если Вы не планируете отлаживать относительно мощных устройств, например ограничиваетесь программированием микроконтроллеров.

При выборе лабораторного блока питания также следует обратить внимание на точность и дискретность измерения выходного тока, большинство бюджетных блоков питания имеют дискретность измерения тока 10 мА, чего может оказаться недостаточным для отладки маломощных устройств, устройств с батарейным питанием.

Сколько же каналов должен иметь лабораторный блок питания ? Наиболее распространены одноканальные блоки питания, но если Вы планируете заниматься аудиотехникой, то желательно иметь двуканальный блок питания, допускающий последовательное соединение каналов, что позволит получать двуполярное напряжение питания.

Двух канальные лабораторные блоки питания также могут быть удобны при одновременной отладке нескольких устройств или устройств с множеством вторичных источников питания, но многоканальные блоки питания значительно дороже одноканальных и для питания относительно маломощных устройств может оказаться проще собрать самостоятельно дополнительный маломощный источник питания, например на 5 или 3,3В выходного напряжения и 1-2А выходного тока.

Интерфейс – крутилки, кнопки, индикаторы

И снова немного терминологии. Лабораторные блоки питания бывают программируемые и обычные (непрограммируемые). В программируемых лабораторных блоках питания выходное напряжение задается клавиатурой, кнопками или энкодером и в контуре стабилизации тока и напряжения с использованием цифроаналоговых преобразователей (ЦАП) формируются соответствующие опорные напряжения т.е. выходное напряжение и ток явно задаются пользователем, а блок питания их обеспечивает ( с учетом погрешности естественно).

В обычных (непрограммируемых) лабораторных блоках питания выходное напряжение и ток задаются переменными резисторами (крутилками), которые подключаются непосредственно в контур обратной связи и/или как делитель опорного напряжения, при этом текущее выходное напряжение определяется по показанием индикатора напряжения в режиме «онлайн», а максимальный выходной ток устанавливается по индикатору тока при замкнутом выходе.

Следует отметить, что как правило программируемые лабораторные блоки питания имеют функцию подключения и отключения нагрузки
Таким образом программируемый лабораторный блок питания является более предпочтительным выбором, т.к. более удобен в эксплуатации, но за удобство приходится платить поскольку эти блоки питания дороже обычных.

Важной особенностью обычных (непрограммируемых) блоков питания является и то, что при их включении/выключении на выходе возможны кратковременные всплески напряжения, способные причинить вред подключенному устройству, поэтому если все же Вы сделали выбор в пользу такого блока питания — проверьте его на наличие такой особенности.

Следующий элемент интерфейса — индикаторы, у программируемых блоков питания индикация выходных параметров (тока и напряжения) осуществляется цифровыми индикаторами, а вот у обычных лабораторных блоков питания встречаются стрелочные индикаторы.

С точки зрения точности отображения цифровые индикаторы лучше т.к. измерение напряжения и тока осуществляется посредством аналого-цифрового преобразователя (АЦП) и типовая погрешность показаний составляется 0,5-1%, в то время как при наличии стрелочных индикаторов напряжение и ток измеряется непосредственно ими, при этом типовая погрешность измерения составляет 1,5-2,5% и может со временем увеличиваться по мере ослабления пружины стрелочного механизма.

Резюме

Линейный лабораторный блок питания обдает большим быстродействием в сравнении с импульсным блоком питания и более предпочтителен для отладки устройств т.к. в случае нештатных ситуаций вероятность, что блок питания «спасет» устройство значительно выше. Если все таки выбор пал на импульсный лабораторный блок питания следует быть более внимательным при отладке устройств.

Для питания «прожорливых» устройств с током потребления более 5А предпочтительными будут импульсные лабораторные блоки питания. При этом следует выбирать качественные блоки питания проверенных фирм т.к. у дешевых «китайских» блоков питания могут быть высокими помехи.

Особо следует отметить блоки питания с комбинированным регулированием ( см. блок питания PS-3010PL3) они имеют высокое быстродействие (см. видео) и относительно высокий выходной ток.
Для начального уровня и питания устройств на микроконтроллеров достаточно лабораторного блока питания с выходными параметрами 18В 3А, но более универсальным (с запасом на будущее) будет блок питания с выходными параметрами 30В 5А.

Читайте так же:
Регулировка скорости вращения вытяжного вентилятора

Если планируется отладка устройств с батарейным питанием то следует обратить внимание на дискретность измерения тока, предпочтение следует отдавать блокам питания с разрешением 1мА.

Программируемые лабораторные блоки питания более удобны в использовании и имеют функцию отключения нагрузки, хотя кому то удобнее может быть классический вариант с переменными резисторами. Если у Вас лабораторный блок питания с переменными резисторами, то следует проверить не возникают ли на выходе блока питания всплесков (выбросов) напряжения при включении и выключении питания.

Выбор лабораторного блока питания непростая задача, надеемся, что наша статья поможет выбрать удобный для Вас лабораторный блок питания.

Замена аналоговой регулировки на цифровую в лабораторном блоке питания HY3005D

Несколько лет назад приобрел блок питания Mastech HY3005D. Не так давно возникли проблемы с регулировкой напряжения — истерлось графитовое покрытие реостатов и выставить необходимое напряжение стало сложной задачей. Подходящих реостатов не нашлось, и я решил не покупать аналогичные, а изменить способ регулировки.
Уровень выходного напряжения и тока задается опорным напряжением, подаваемым на операционные усилители. Таким образом можно полностью избавиться от потенциометров заменив их на ЦАП способный выдавать напряжение в нужном диапазоне.
В каталоге microchip я не смог подобрать подходящего микроконтроллера, имеющего два ЦАП на борту, а внешние ЦАП имеют не малый ценник и слишком много лишнего функционала. Поэтому приобрел сдвиговые регистры 74HC595 и резисторы для матрицы R2R. Микроконтроллер PIC16F1829 уже был в наличии.
Для возможности вернуться к первоначальной схеме все изменения сведены к минимуму — замене блока регулировки выполненного на отдельной плате.

Описание работы

В основе схемы лежит микроконтроллер PIC16F1829 работающий на частоте 32МГц. Тактовая частоста задается встроенным тактовым генератором, согласно даташиту он не слишком точный, но для данной схемы — это не критично. Плюсом данного МК является наличие подтягивающих резисторов на всех цифровых входах и два MSSP модуля реализующих SPI. Все 18 логических вывода микроконтроллера использованы.
На четырех сдвиговых регистрах 74HC595 и R2R матрицах реализованы два ЦАП по 16 бит. К плюсам данного регистра можно отнести наличие раздельного сдвигового регистра и регистра хранения. Это позволяет записывать данные в регистр, не сбивая текущие выходные значения. Матрица R2R собрана на резисторах с погрешностью 1%. Стоит заметить, что выборочные замеры показали погрешность не более 10 Ом. Изначально планировалось использовать 3 регистра, но при разводке платы мне показалось это не удачным решением, к тому же требовалось складывать полубайты.
Встроенные в МК подтягивающие резисторы активированы на всех входах и позволяют упростить схему. Все выходы с энкодеров подключены напрямую к выводам МК, всего 4 энкодера у каждого по два вывода для самого датчика поворота и один для встроенной кнопки. Итого 12 выводов МК используется для обработки входных данных. Дребезг контактов сглаживается емкостью 100нФ. После изменения значений 16-битных буферов тока и напряжения в соответствии с входными данными от энкодеров значения передаются в сдвиговые регистры 74HC595 по SPI. Для сокращения времени передачи данных используется два SPI-модуля что позволяет передавать данные одновременно для тока и напряжения. После того как данные переданы на регистр подается команда переноса данных из сдвигового буфера в буфер хранения. Выходы регистра подключены к матрице R2R выполняющую роль делителя для ЦАП. Выходное напряжение с матрицы передается на входы операционных усилителей.
Кнопки, встроенные в энкодеры, устанавливают значения на минимум (кнопка энкодера плавной регулировки) или максимум (кнопка энкодера грубой регулировки), соответственно, для тока или напряжения.

Схема

В интернете не нашел схему, полностью совпадающую с моей, поэтому взял по первой ссылке. Внес исправления по выявленным несоответствиям и затем добавил свои изменения. Схему блока регулировки чертил в TinyCAD — скачать файл HY3005D-regulator.dsn.

Итоговая схема после доработки

Выносной блок с регулировкой (выделен красным) вынес в отдельную схему.

К разъему J3 подключается цифровой вольтметр с дисплеем на лицевой панели (его нет на схемах).

Использованные компоненты
  • U1: микроконтроллер PIC16F1829I/ML (QFN)
  • U2 — U5: сдвиговый регистр 74HC595BQ (DHVQFN16 или SOT-763)
  • U6: линейный регулятор напряжения AMS1117 на 5В (SOT-223)
  • RE1 — RE4: механический накапливающий датчик угла поворота EC11
  • R1, R2 и матрицы R2R: резисторы 1 и 2 кОм (SMD 0402)
  • C1 — C12, C14-C17: керамические конденсаторы GRM21BR71E104KA01L 100нФ (SMD 0805)
  • C13: танталовый конденсатор 22мкФ 16В (тив B)
  • D1, D2: светодиоды индикации напряжения/тока на лицевой панели
Плата

Плату разводил в Sprint Layout 6 — скачать файл HY3005D-regulator.lay6. К сожалению, оригинал, на котором я сделал свой вариант, не сохранился, в формате lay6 уже с исправлениями, выявленными в ходе сборки:

  1. В разрыв подключения энкодера плавной регулировки тока добавил перемычки рядом с интерфейсом для прошивки, т.к. емкости, фильтрующие дребезг контактов, не позволяли прошивать контроллер
  2. Добавил недостающие перемычки для земли между сторонами
  3. Переместил стабилизирующую сборку на 5В на другую сторону для уменьшения сквозных перемычек
  4. Добавлены сглаживающие конденсаторы на линии питания (обсуждение)
Читайте так же:
Регулировка рам деревянных окон


Изготавливал с использованием пленочного фоторезиста. Долго мучился с мелкой разводкой регистров. В последнем варианте были небольшие огрехи, которые пришлось зачищать после травления. Но в целом плата удалась. Здесь еще не хватает двух перемычек для соединения земли на лицевой и тыльной сторонах.



В качестве перемычек использованы три резистора номиналом 0 Ом в корпусе SMD 0805.

В левой части сам блок питания. В правой — лицевая панель лицом в низ. Зеленый провод из левого верхнего угла в правый нижний — дополнительное питание 12В.

Как видно, изменения минимальны, все старые разъемы остались без изменений. Пришлось добавить отдельно питание, т.к. единственное напряжение, приходящее на плату регулировки 2.5В для родного делителя не подходит. Если на основной плате блока питания убрать стабилитрон на 2.5В (V5A) и поставить перемычку в место резистора (R1A), можно обойтись и без дополнительного подведения 12В питания.

Прошивка

Код на Си для компилятора XC8. Прошивал оригинальным PICkit 3.

Для минимальных значений VoltageMin и CurrentMin выставлена 1, т.к. при 0 в буфере регулировка перестает работать, пока не понял где проблема. Рейты *Rate* подбирал кратные и наиболее удобные на мой взгляд. Для метода SendData не делал передачу переменных в качестве параметров для экономии машинных команд и памяти. Режим прошивки с низким напряжением (LVP) должен быть выключен, иначе RA3 не будет работать как цифровой вход. Прерывания не используются, метод tc_int присутствует в коде для того чтобы компилятор поместил основной блок в начало ППЗУ.
Для прошивки достаточно снять перемычки, подключить PICkit 3 (или другой программатор) и выполнить прошивку. В первой версии не было перемычек на CLK и DAT, поэтому мне пришлось выпаять сглаживающие конденсаторы, прошить и потом впаять их обратно.
UPD: После установки дополнительных емкостей на линии питания проблема с выходом из нулевого положения счетчика исчезла. Так же пришлось поменять направление вращения. Судя по всему, шум от выпрямителя AMS1117 мешал корректно распознавать состояние энкодеров. Дополнительно добавил установку стартовых значений, теперь напряжение по умолчанию выставляется на 5 вольт (ток по-прежнему на максимум). Перед первой отправкой данных в регистры вставлена задержка в 50мс (значение задержки взял с большим запасом) для ожидания инициализации модулей SPI.

Характеристики выходного напряжения


Расчетные значения напряжений получены по формуле (U*D)/(2^K), где
U — напряжение на выходе регистра с учетом делителей в основной схеме (для ЦАП тока — 4950мВ, для ЦАП напряжения — 3550мВ);
D — десятичное значение счетчика ЦАП;
K — разрядность ЦАП (16 бит)

Блок питания на микроконтроллере с регулировкой напряжения и тока

В юном возрасте, около 40 лет назад, я создал двойной линейный блок питания. В этом источнике питания использовался один потенциометр для регулировки напряжения и один для регулировки тока. По прошествии многих лет эти потенциометры пришли в негодность, что затрудняло получение стабильного выходного напряжения. Конечно, можно их просто поменять на новые или купить новый блок питания, но хотелось вдохнуть новую жизнь в имеющийся.

2550002865.jpg

Покопавшись в интернете, я нашёл микросхему, позволяющую заменить переменный резистор. Мне пришла идея заменить старые потенциометры их цифровой версией, и так родился новый проект.

В новом блоке питания для управления применён микроконтроллер PIC16F1823. Для управления предусмотрено 6 кнопок:

  • Одна кнопка для включения или выключения выходного напряжения без необходимости полного включения или выключения источника питания;
  • Одна кнопка для увеличения выходного напряжения и еще одна кнопка для уменьшения выходного напряжения;
  • Три кнопки используются в качестве предустановленных. После установки необходимого выходного напряжения это напряжение может быть сохранено и получено с помощью этих кнопок.

Блок питания может выдавать напряжение от 2,4 до 18 вольт с максимальным током 2 ампера.

Я внес некоторые изменения в исходную принципиальную схему, чтобы сделать ее пригодной для управления с помощью цифрового потенциометра. Поскольку в прошлом я никогда не использовал оригинальный потенциометр для регулировки тока, я удалил его и заменил фиксированным резистором, ограничив максимальный ток до 2 ампер.

3761058264.png

На принципиальной схеме показан блок питания, построенный на старом, но надежном стабилизаторе напряжения LM723. Микросхема имеет температурную компенсацию опорного напряжения с функцией ограничения тока в широком диапазоне напряжений. Цифровой потенциометр имеет значение 10 кОм и может изменяться от 0 Ом до 10 кОм за 100 шагов с использованием 3-проводного последовательного интерфейса.

Этот источник питания имеет цифровой вольт-амперметр, который получает питание от стабилизатора напряжения на 15 вольт (IC1). Эти 15 вольт также используются как вход для стабилизатора напряжения 5 вольт (IC5), который питает PIC и цифровой потенциометр.

Транзистор T1 используется для отключения LM723. Силовой резистор R9 используется для измерения тока, вызывая падение напряжения на резисторе, когда через него протекает ток. Это падение напряжения поступает на LM723 для ограничения максимального выходного тока до 2 ампер.

В этой конструкции электролитический конденсатор и силовой транзистор (тип 2N3055) на плате отсутствуют. В моем первоначальном дизайне много лет назад электролитический конденсатор находился на отдельной плате, поэтому я оставил его. Силовой транзистор установлен на радиаторе.

Читайте так же:
Бытовая водяная насосная станция регулировка реле холостого хода

Для этого проекта потребуются следующие электронные компоненты:

  • 1 PIC микроконтроллер 16F1823
  • 1 цифровой потенциометр 10k, тип X9C103
  • Регуляторы напряжения: 1 * LM723, 1 * 78L15, 1 * 78L05
  • Мостовой выпрямитель: B80C3300 / 5000
  • Транзисторы: 1 * 2N3055, 1 * BD137, 1 * BC547
  • Диоды: 2 * 1N4004
  • Электролитические конденсаторы: 1 * 4700 мкФ / 40 В, 1 * 4,7 мкФ / 16 В
  • Керамические конденсаторы: 1 * 1 нФ, 6 * 100 нФ
  • Резисторы: 1 * 100 Ом, 1 * 820 Ом, 1 * 1к, 2 * 2к2, 8 * 4к7
  • Резистор мощности: 0,33 Ом / 5 Вт

1652380273.jpg2599248568.png

После заказа печатных плат мне пришла в голову идея добавить функцию, которую я называю «защитой от напряжения». Для этого я решил использовать встроенный в PIC аналого-цифровой преобразователь (АЦП) для измерения выходного напряжения. Если это выходное напряжение — по какой-либо причине — повышается или понижается, питание отключается. Это защитит подключенную нагрузку от перенапряжения или предотвратит короткое замыкание. Это была ревизия 1 первоначального проекта.

Я собрал и тестировал новую схему на макетной плате. В принципе, работа нового блока питания мне понравилась, но периодически цифровой потенциометр не всегда находится в одном и том же положении, например при восстановлении предустановленного значения напряжения. Разница была небольшой, но это напрягало. Значение потенциометра невозможно прочитать.

Поразмыслив, я создал ревизию 2, которая представляет собой небольшую переработку ревизии 1. В этой версии я отказался от цифрового потенциометра, воспользовавшись встроенным цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) в PIC для управления выходным напряжением через LM723. Единственная проблема заключалась в том, что PIC16F1823 имеет только 5-битный ЦАП, которого было недостаточно, потому что шаги регулирования были бы слишком большими. Из-за этого я взял другой микроконтроллер PIC16F1765 с 10-битным ЦАП на борту. Эта версия с ЦАП оказалась надежной.

684572328.png

Новый проект можно собрать на первоначальной плате, так как достаточно удалить некоторые компоненты, заменить 1 конденсатор и добавить 2 перемычки (1 провод уже был нужен для контроля выходного напряжения в версии 1). Я также заменил стабилизатор напряжения 15 В на 18 В, чтобы ограничить рассеиваемую мощность.

Для новой версии блока питания потребуется:

  • Заменить PIC16F1823 на PIC16F1765;
  • Необязательно: заменить 78L15 на 78L18;
  • Удалить цифровой потенциометр X9C103;
  • Удалить резисторы R1 и R15;
  • Заменить электролитический конденсатор С5 керамическим конденсатором 100 нФ;
  • Установить перемычку между контактом 13 IC4 (PIC) и контактом 5 IC2 (LM723);
  • Установить перемычку между контактом 3 IC4 (PIC) и контактом 4 IC2 (LM723).

Печатную плату тоже обновил

363697944.png684542672.jpg

363684704.jpg

Чтобы закрыть отверстия, сделанные под потенциометры, я добавил лицевую панель поверх передней панели корпуса. Как видите, я сделал двойной блок питания, в котором оба блока питания полностью независимы друг от друга. Это позволяет соединить их последовательно на случай, если мне понадобится выходное напряжение выше 18 В.

3554792116.jpg2862472449.jpg

Благодаря печатной плате собрать электронику было несложно. Помните, что на печатной плате нет входного электролитического конденсатора и силового транзистора. На фото показано, что для версии 2 некоторые компоненты больше не нужны, и потребовалось 2 провода: один для добавления функции обнаружения напряжения, а другой — из-за замены цифрового потенциометра на цифро-аналоговый преобразователь микроконтроллера PIC.

В блоке питания нужен трансформатор, способный подать на плату 18 В переменного тока, 2 Ампера. В моем первоначальном дизайне я использовал трансформатор с кольцевым сердечником, потому что он более эффективен (но и дороже).

Программа выполняет следующие основные задачи:

  • Управление выходным напряжением источника питания с помощью цифрового потенциометра

Управляйте функциями кнопок, а именно:

  • Включение/выключение питания. Эта функция переключения, которая устанавливает выходное напряжение на 0 В или на последнее выбранное напряжение.
  • Повышает/понижает выходное напряжение. С каждым нажатием кнопки напряжение слегка повышается или немного понижается. Когда эти кнопки остаются нажатыми, активируется функция повтора.
  • Сохранение предустановок/получение предустановок. Любую настройку напряжения можно сохранить в EEPROM PIC, нажав кнопку предустановки и удерживая ее не менее 2 секунд. Нажатие на нее короче вернет значение из EEPROM для этого пресета и соответственно установит выходное напряжение.

При включении все контакты PIC устанавливаются как входные. Чтобы предотвратить появление неопределенного напряжения на выходе источника питания, выход остается на уровне 0 В, пока PIC не будет запущен и не будет запущен цифровой потенциометр. Это снижение мощности достигается за счет подтягивающего резистора R14, который обеспечивает отключение транзистора T1 LM723 до тех пор, пока он не будет разблокирован PIC.

Остальное программное обеспечение прямолинейно. Кнопки сканируются, и если что-то нужно изменить, значение цифрового потенциометра изменяется с помощью трехпроводного последовательного интерфейса. Обратите внимание, что цифровой потенциометр также имеет возможность сохранить настройку, но она не используется, поскольку все настройки хранятся в EEPROM PIC. Интерфейс с потенциометром не предлагает функции чтения значения из него. Таким образом, всякий раз, когда потенциометр необходимо предварительно установить на определенное значение, первое, что нужно сделать, — это вернуть его в нулевое положение и с этого момента отправить количество шагов, чтобы установить потенциометр в правильное положение.

Чтобы предотвратить запись в EEPROM при каждом нажатии кнопки и, таким образом, сократить срок службы EEPROM, содержимое EEPROM записывается через 2 секунды после того, как кнопки больше не активируются. Это означает, что после последней смены кнопок обязательно подождите не менее 2 секунд перед выключением питания, чтобы убедиться, что последняя настройка сохранена. При включении, источник питания будет всегда запускаться с последним выбранным напряжением, сохраненным в EEPROM.

Читайте так же:
Пластиковые окна в красногорске регулировка

Для ревизии 2 основные изменения в программном обеспечении следующие:

  • Функция определения напряжения была добавлена ​​путем измерения выходного напряжения источника питания после его настройки. Для этого используется преобразователь ADC PIC. Используя АЦП, программное обеспечение берет образцы выходного напряжения, и если после нескольких выборок выходное напряжение примерно на 0,2 В выше или ниже установленного напряжения, источник питания отключается.
  • Использование ЦАП PIC для управления выходным напряжением источника питания вместо использования цифрового потенциометра. Это изменение упростило программное обеспечение, поскольку отпала необходимость в создании 3-проводного интерфейса для цифрового потенциометра.
  • Хранилище в EEPROM заменено хранилищем в High Endurance Flash. PIC16F1765 не имеет встроенной EEPROM, поэтому использует часть программы Flash для хранения настроек.

Обратите внимание, что определение напряжения изначально не активировано. При включении проверяется нажатие следующих кнопок:

  • Кнопка включения/выключения питания. При нажатии обе функции определения напряжения отключаются.
  • Кнопка вниз. При нажатии активируется обнаружение пониженного напряжения.
  • Кнопка вверх. При нажатии активируется обнаружение повышенного напряжения.

Эти настройки определения напряжения сохраняются во флэш-памяти High Endurance Flash и вызываются при повторном включении источника питания.

На видео представлена 2 версия блока питания в действии, в ней показаны функции включения/выключения, повышение/понижение напряжения и использование предустановок. Для этой демонстрации я также подключил резистор к источнику питания, чтобы показать, что через него протекает реальный ток и что максимальный ток ограничен 2 амперами.

Регулируемый блок питания.

Регулируемый блок питания — это устройство с регулировкой напряжения и тока, которое осуществляет питание различных электронных устройств. Такой прибор можно сделать самостоятельно. Раньше переделку компьютерных блоков питания производили с использованием блоков АТХ, собранных на микросхемах TL494. Однако такие типы блоков сейчас не встречаются, поэтому регулируемый блок питания собирается на более специализированных микросхемах, регулировку напряжения и тока с нуля на которых сделать сложнее. Для создания устройства можно взять старый блок питания типа AT на 200W.

Регулируемый блок питанияРегулируемый блок питания

Регулирующий блок питания своими руками.

1. Требуется вмонтировать плату зарядного устройства от мобильного телефона (Nokia AC-12E с доработкой), хотя использовать можно и другие зарядные устройства.

Регулирующий блок питания своими руками

Чтобы выполнить доработку, нужно перемотать III обмотки трансформатора, а также установить дополнительный конденсатор и диод. Для питания вольтметра-амперметра и вентилятора блок после переделки стал выдавать напряжения +8V.

Регулирующий блок питания своими рукамиРегулирующий блок питания своими руками

2. Необходимо выпаять с платы блока АТ детали цепи регулировки выходного напряжения и самозапуска первичной цепи, а также удалить все вторичные выпрямители.

Регулирующий блок питания своими руками, схема

Еще потребуется переделка выходного выпрямителя (по мостовой схеме) и перемотка дросселя — диаметр кольца 27 мм. Лампа накаливания 26V 0,12A применяется в качестве нелинейной нагрузки, поскольку с ней хорошо регулируются от нуля ток и напряжение.

Для устойчивой работы микросхемы нужно изменить цепи коррекции. Необходимо применить особое подключение потенциометров, для точной и грубой регулировок тока и напряжения. При таком подключении можно в любом месте и при любом положении потенциометра грубой регулировки плавно измерять ток и напряжение.

Непосредственно к выводам шунта должны подключаться провода для измерения и регулировки, поскольку невелико снимаемое с него напряжение.

С помощью резисторов R38, R39 и R40 подбирается верхний предел установки напряжения, а резистором R13 — верхний предел установки тока регулируемого блока питания.

Регулируемый блок питания своими руками - резисторы R38, R39 и R40Регулируемый блок питания своими руками - резистор R13

3. Вольтметр-амперметр применяется для измерения напряжения и тока.

Регулируемый блок питания своими руками - схема

За основу берется схема "Суперпростой амперметр и вольтметр на супердоступных деталях (автовыбор диапазона)". Регулировка баланса ОУ при измерении тока вводится в схему, это резко улучшает линейность. Потенциометр "Баланс ОУ" обозначен на схеме, с него напряжение поступает на инверсный или прямой входы. Программно реализован автоматический выбор диапазона измерения. Диапазон 1 до 9,99А (с указанием сотых долей ампера), диапазон 2 до 12А (с указанием десятых долей ампера).

Регулируемый блок питания своими рукамиРегулируемый блок питания своими руками

4. Программа для микроконтроллера пишется на СИ (mikroC PRO for PIC).

Как сделать регулируемый блок питания.

Чтобы правильно сделать регулируемый блок питания, необходимо все элементы размещаются конструктивно в корпусе блока АТ. На радиаторе с силовыми транзисторами закрепляется плата зарядного устройства. Убираются сетевые разъемы, а на их месте устанавливаются выходные зажимы и выключатель. На крышке блока сбоку расположены резисторы установки тока и напряжения, а также индикатор вольтметра-амперметра.

Не требуется переделка междукаскадного трансформатора блока AT. Также не переделывается выходной трансформатор блока АТ, но выходящий из катушки средний отвод отпаивается от платы и изолируется. Нужно заменить выпрямительные диоды на новые. Шнут можно взять от неисправного тестера, он закрепляется на изоляционных стойках на радиаторе с диодами.

Блок AT 200 W использовавшийся в качестве базового блока имеет маленький радиатор для силовых транзисторов. Так как вентилятор подключен к напряжению 8V, поэтому во избежание перегрева транзисторов, токи больше 6-7 ампер можно снимать только кратковременно.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector