Блок живлення 12 вольт 30 ампер. Потужний блок живлення схема. Опис роботи потужного блоку живлення

Рано чи пізно у будь-якого радіоаматора виникне потреба у потужному блоці живлення як для перевірки різних електронних вузлів та блоків, так і для живлення потужних радіоаматорських саморобок.

У схемі застосовується звичайна мікросхема LM7812, але вихідний струм може досягати межі 30A, він посилюється за допомогою спеціальних транзисторів Дарлінгтона TIP2955, їх ще називають складові. Кожен з них може видавати на виході до 5 ампер, а так як їх шість у результаті сумарний вихідний струм близько 30 А. При необхідності ви можете збільшити або зменшити кількість складених транзисторів, щоб отримати потрібний струм на виході.

Мікросхема LM7812 забезпечує близько 800 мА. Запобіжник застосовується для захисту від високих кидків струму. Транзистори та мікросхема необхідно розмістити на великих радіаторах. Для струму 30 ампер нам знадобиться великий радіатор. Опори в емітерних ланцюгах застосовуються для стабільності та вирівнювання струмів кожного плеча складеного транзистора, адже рівень їх посилення буде різним для кожного конкретного екземпляра. Номінал резисторів 100 Ом.

Випрямлювальні діоди повинні бути розраховані на струм не нижче 60 ампер, а краще вище. Мережевий трансформатор зі струмом вторинної обмотки 30 ампер є частиною конструкції, що найбільш важко дістається. Вхідна напруга стабілізатора повинна бути на кілька вольт більше вихідної напруги 12 Ст.

Зовнішній вигляд блоку живлення ви можете подивитися на малюнку нижче, креслення друкованої плати, на жаль, не збереглося, але я рекомендую зробити його своїми руками в утиліті.

Налаштування схеми. Спочатку краще не підключати навантаження, а за допомогою мультиметра переконається у наявності 12 Вольт на виході схеми. Потім підключіть навантаження звичайний опір на 100 і не менше 3 Вт. Покази мультиметра не повинні змінюватись. Якщо немає 12 вольт – від'єднайте живлення та уважно перевірте всю комутацію.

У пропонованому блоці живлення встановлений потужний польовий транзистор IRLR2905. У відкритому стані опір каналу 0,02 Ома. Потужність, що розсіюється VT1, понад 100 Вт.

Змінна мережна напруга слід на випрямляч і фільтр, що згладжує, і далі вже відфільтроване надходить на стік польового транзистора і через опір R1 на затвор, відкриваючи VT1. Частина вихідної напруги через дільник слідує на вхід мікросхеми КР142ЕН19, замикаючи ланцюг негативної ОС. Напруга на виході стабілізатора збільшується до тих пір, поки напруга на вході управління DA1 не досягне порогового рівня в 2,5 В. У момент досягнення мікросхема відкривається, знижуючи напругу на затворі, таким чином схема БП входить в режим стабілізації. Для плавного регулювання вихідної напруги опір R2 змінюють на потенціометр.

Налагодження та регулювання:Задаємо необхідну вихідну напругу R2. Перевіряємо стабілізатор щодо самозбудження за допомогою осцилографа. Якщо воно має місце, паралельно ємностям C1, С2 і С4 потрібно приєднати керамічні конденсатори номіналом 0,1 мкФ.

Мережевий напруга слід через запобіжник на первинну обмотку силового трансформатора. З його вторинної обмотки йде вже знижена напруга на 20 вольт при силі струму до 25А. За бажанням цей трансформатор можна зробити своїми руками на основі силового трансформатора від старого лампового телевізора.

Продовжуючи тему блоків живлення я замовив ще один БП, але цього разу потужніший за попередній.

Огляд буде не дуже довгим, але, як завжди, огляну, розберу, протестую.

Насправді цей огляд є лише проміжним кроком до тестів потужніших блоків живлення, які вже в дорозі до мене. Але я подумав, що цей варіант також не можна залишати без уваги, тому замовив його для огляду.

Буквально кілька слів про упаковку.

Звичайна біла коробка, із розпізнавальних знаків лише номер артикула, все.

При порівнянні з блоком живлення з попереднього огляду з'ясувалося, що оглядач просто трохи довший. Зумовлено це тим, що БП має активне охолодження, тому при практично тому ж обсязі корпусу ми маємо потужність у півтора рази більше.

Розміри корпусу складають – 214х112х50мм.

Всі контакти виведені на один клемник. Призначення контактів вибите штампуванням на корпусі блока живлення, такий варіант трохи надійніший за наклейку, але гірше помітний.

Кришка закривається з помітним зусиллям і фіксується в закритому стані. Відкривання забезпечує повний доступ до контактів. Іноді БП зустрічається ситуація, коли кришка не відкривається повністю, тому тепер я цей момент перевіряю обов'язково.

1. На корпусі блока живлення є наклейка із зазначенням базових параметрів, потужності, напруги та струму.

2. Також є перемикач вхідної напруги 115/230 Вольт, який в наших мережах є зайвим і не завжди безпечним.

3. Блок живлення випущено майже рік тому.

4. Біля клемника є світлодіод індикації роботи і підстроювальний резистор для зміни вихідної напруги.

Зверху розташовується вентилятор. Як я писав у попередньому огляді, потужність 240-300 Ватт є максимальною для блоків живлення з пасивним охолодженням. Звичайно є безвентиляторні БП і на велику потужність, але зустрічаються вони набагато рідше і коштують дуже дорого, тому введення активного охолодження має на меті заощадити і зробити блок живлення дешевшим.

Кришка фіксується шістьма невеликими гвинтами, але при цьому і сама по собі сидить щільно, алюмінієвий корпус і також як у інших БП виконує роль радіатора.

Як порівняння наведу фото поруч із БП потужністю 240 Ватт. Видно що в основному вони однакові, і по суті 360 Ватт Бп відрізняється від свого молодшого побратима лише наявністю вентилятора та деякими невеликими корективами, пов'язаними з більшою вихідною потужністю.

Наприклад, силовий трансформатор у них має однаковий розмір, а ось вихідний дросель у оглядуваного помітно більше.

Загальна характеристика обох БП - дуже вільний монтаж і якщо у БП з пасивним охолодженням це виправдано, то за наявності активного охолодження розмір корпусу можна було сміливо зменшити.

Перед подальшим розбиранням перевірка працездатності.

Вихідно на виході напруга трохи завищена щодо заявлених 12 Вольт, хоча за великим рахунком це не має жодного значення, мене більше цікавить діапазон перебудови і він становить 10-14.6 Вольта.

Наприкінці виставляю 12 Вольт та переходжу до подальшого огляду.

Як не дивно, але ємність вхідних конденсаторів збігається із зазначеною на їхньому корпусі:)

Місткість кожного з конденсаторів 470мкФ, сумарна близько 230-235мкФ, що помітно менше рекомендованих 350-400, які необхідні блоку живлення потужністю 360 Ватт. По хорошому повинні бути конденсатори з ємністю хоча б 680мкФ кожен.

Вихідні конденсатори мають сумарну ємність 10140мкФ, що також не дуже багато для заявлених 30 Ампер, але часто таку ємність мають конденсатори і у фірмових БП.

Транзистори та вихідні діоди притиснуті до корпусу через теплорозподільну пластину, як ізоляція виступає тільки теплопровідна гума.

Зазвичай у дорожчих БП застосовується ковпачок з товстої гуми, який повністю закриває компонент і якщо для вихідних діодів він особливо не потрібен, то для високовольтних транзисторів явно не завадив би. Власне з цього я раджу з метою безпеки заземлювати корпус БП.

Теплорозподільні пластини притиснуті до алюмінієвого корпусу, але термопаста між ними та корпусом відсутня.

Після випадку з одним із блоків живлення я тепер завжди перевіряю якість притиску силових елементів. Тут із цим проблем немає, втім зазвичай проблем із здвоєними елементами і не буває, частіше складності коли потужний елемент один і притиснутий Г-подібною скобою.

Вентилятор звичайнісінький, з підшипниками ковзання, але чомусь на напругу 14 Вольт.

Розмір: 60мм.

Плата тримається на трьох гвинтах та елементах кріплення силових компонентів. Знизу корпусу є захисна ізолююча плівка.

Фільтр досить стандартний для таких БП. Вхідний діодний міст має маркування KBU808 та розрахований на струм до 8 Ампер та напруга до 800 Вольт.

Радіатор відсутній, хоча за такої потужності вже бажаний.

1. На вході встановлений термістор діаметром 15мм та опором 5 Ом.

2. Паралельно мережі присутній перешкододавлюючий конденсатор класу Х2.

3. Перешкододавлюючі конденсатори, що мають безпосередній зв'язок з мережею, встановлені класу Y2.

4. Між загальним проводом виходу і корпусом БП встановлений звичайний високовольтний конденсатор, але в цьому місці його достатньо так як за відсутності заземлення він послідовно підключений з конденсаторами класу Y2, показаними вище.

ШИМ контролер KA7500, аналог класичної TL494. Схема більш ніж стандартна, виробники просто штампують однакові БП, які відрізняються лише номіналами деяких компонентів та характеристиками трансформатора та вихідного дроселя.

Вихідні транзистори інвертора також класика недорогих БП-MJE13009.

1. Як я писав вище, вхідні конденсатори мають ємність 470мкФ і що цікаво, якщо конденсатори мають незрозумілу назву, то частіше ємність вказана реальна, а якщо підробка, наприклад Rubicon g, то частіше занижена. Ось таке спостереження. :)

2. Магнітопровід вихідного трансформатора має розміри 40х45х13мм, обмотка просочена лаком, щоправда дуже поверхово.

3. Поруч із трансформатором є роз'єм для підключення вентилятора. Зазвичай в описі подібних БП вказують автоматичне регулювання оборотів, насправді її немає. Хоча вентилятор змінює оберти в невеликих межах залежно від вихідної потужності, це просто швидше побічний ефект. При включенні вентилятор працює дуже тихо, а на повну потужність виходить при струмі близько 2.5 Ампера, що становить менше 10% від максимальної.

4. На виході пара діодних збірок MBR30100 по 30 Ампер 100 Вольт кожна.

1. Розміри вихідного дроселя помітно більше ніж у 240 Ватт версії, намотаний у три дроти на двох кільцях 35/20/11.

2. Як і очікувалося після попередньої перевірки, вихідні конденсатори мають ємність 3300мкФ, оскільки вони нові, то в сумі показали не 9900, а 10140мкФ, напруга 25 Вольт. Виробник, відомий всім noname.

3. Токові шунти для схеми захисту від КЗ та навантаження. Зазвичай ставлять одну таку "дроту" на 10 Ампер струму, відповідно тут БП 30 Ампер і три такі тяганини, але місць 7, тому припускаю що є схожий варіант але зі струмом в 60 Ампер і меншою напругою.

4. А ось і невелика відмінність, компоненти, що відповідають за блокування при зниженій вихідній напрузі, перенесли ближче до виходу, хоча при цьому зберегли навіть позиційні місця згідно зі схемою. Тобто. R31 у схемі БП 36 Вольт відповідає R31 у схемі БП 12 Вольт, хоча знаходяться у різних місцях на платі.

При побіжному погляді я б оцінив якість паяння на тверду четвірку, все чисто, акуратно.

Паяння досить якісне, на платі у вузьких місцях зроблено захисні прорізи.

Але "ложка дьогтю" все ж таки знайшлася. Деякі елементи мають непропай. Місце особливо несуттєве, важливий сам факт.

В даному випадку погана пайка була виявлена ​​на одному з висновків запобіжника та конденсатора ланцюга захисту від зниження напруги на виході.

Виправити справу кількох хвилин, але так би мовити - "ложки знайшлися, а осад залишився".

Так як схему подібного БП я вже креслив, то в даному випадку просто вніс корективи до вже існуючої схеми.

Крім того, я виділив кольором елементи, які змінені.

1. Червоним - елементи які змінюються залежно від зміни вихідної напруги та струму

2. Синім – зміна номіналів цих елементів при незмінній вихідній потужності мені незрозуміла. І якщо з вхідними конденсаторами частково зрозуміло, вони були вказані як 680мкФ, але реально показували 470, то навіщо збільшили півтора рази ємність С10?

У схемі помилка С10 має ємність 3.3мкФ, а не 330нФ.

З оглядом закінчили, переходимо до тестів, для цього я використав звичний "тестовий стенд", щоправда доповнений Ваттметром.

1. Електронне навантаження 2. Мультиметр 3. Осцилограф 4. Тепловізор 5. Термометр 6. Ваттметр огляду немає.

7. Ручка та папірець.

На неодруженому ході пульсації практично відсутні.

Невелике уточнення тесту. На дисплеї електронного навантаження ви побачите значення струмів помітно нижче, ніж я писатиму. Справа в тому, що навантаження апаратно вміє навантажувати великими струмами, але програмно обмежена на рівні 16 Ампер. У зв'язку з цим довелося зробити " фінт вухами " , тобто. відкалібрувати навантаження на дворазовий струм, в результаті 5 Ампер на дисплеї дорівнюють 10 Ампер насправді.

При струмі навантаження 7.5 та 15 Ампер блок живлення поводився однаково, повний розмах пульсацій в обох випадках становив близько 50мВ.

При струмах навантаження 22.5 та 30 Ампер пульсації помітно зросли, але при цьому були на одному рівні. Зростання рівня пульсацій було за струму близько 20 Ампер.

У результаті повний розмах становив 80мВ.

Відзначу дуже хорошу стабілізацію вихідної напруги, при зміні струму навантаження від нуля до 100% напруга змінилася лише на 50мВ. Причому із зростанням навантаження напруга зростає, а не падає, що може бути корисним. У процесі прогріву напруга не змінювалося, що є плюсом.

Результати тесту я звів в одну табличку, де показано температуру окремих компонентів.

Кожен етап тесту тривав 20 хвилин, тест із повним навантаженням проводився двічі для термопрогріву.

Кришка з вентилятором вставлялася на місце, але не пригвинчувалась, для вимірювання температури я її знімав не відключаючи БП та навантаження.

Як додаток я зробив кілька термограм.

1. Нагрів проводів до електронного навантаження при максимальному струмі, також через щілини в корпусі видно теплове випромінювання від внутрішніх компонентів.

2. Найбільший нагрівання мають діодні зборки, думаю якби виробник додав радіатор як це зроблено в 240 Ватт версії, то нагрівання суттєво знизилося.

3. Крім того великою проблемою було відведення тепла від всієї цієї конструкції, так як сумарна потужність всієї конструкції, що розсіюється, склала більше 400 Ватт.

До речі щодо відведення тепла. Коли я готував тест, то більше боявся, що навантаженню важко буде працювати за такої потужності. Взагалі я вже проводив тести на такій потужності, але 360-400 Ватт це гранична потужність яку моє електронне навантаження може розсіювати довго. Короткочасно вона без проблем "тягне" і 500 Ватт.

Але проблема вийшла в іншому місці. На радіаторах силових елементів у мене встановлені термовимикачі, розраховані на 90 градусів. Один контакт у них припаяний, а другий припаяти не вдалося і я застосував клемники.

При струмі 15 Ампер через кожен вимикач ці контакти починали досить сильно нагріватися і спрацювання відбувалося раніше, довелося примусово охолоджувати ще й цю конструкцію. Крім того, довелося частково "розвантажити" навантаження підключенням до БП кількох потужних резисторів.

Але взагалі вимикачі розраховані максимум на 10 Ампер, тому я і не очікував від них нормальної працездатності при струмі в 1.5 рази більше за їх максимум. Тепер думаю як їх переробити, мабуть, доведеться робити електронний захист з керуванням від цих термовимикачів.

А крім того, тепер у мене з'явилося ще одне завдання. На прохання деяких читачів я замовив для огляду блоки живлення потужністю 480 та 600 Ватт. Тепер думаю чим їх краще навантажувати, тому що таку потужність (не кажучи про струми до 60 Ампер), моє навантаження точно не витримає.

Як і минулого разу я виміряв ККД блоку живлення, цей тест я планую проводити і в подальших оглядах. Перевірка проходила при потужності 0/33/66 та 100%

Вхід – Вихід – ККД.

147,1 - 120,3 - 81,7%

289 - 241 - 83,4%

437,1 - 362 - 82,8%

Що можна сказати у результаті.

Блок живлення пройшов усі тести та показав досить непогані результати. У плані нагріву є навіть помітний запас, але вище 100% я не радив би його навантажувати. Порадувала дуже висока стабільність вихідної напруги та відсутність залежності від температури.

До того що не дуже сподобалося я віднесу безіменні вхідні та вихідні конденсатори, огріхи пайки деяких компонентів та посередню ізоляцію між високовольтними транзисторами та радіатором.

В іншому блок живлення звичайнісінький, працює, напруга тримає, сильно не гріється.

Представляємо потужний стабілізований блок живлення на 12 В. Він побудований на мікросхемі стабілізатора LM7812 та транзисторах TIP2955, що забезпечує струм до 30 А. Кожен транзистор може давати струм до 5 А, відповідно 6 транзисторів забезпечать струм до 30 А. Можна зміною кількості транзисторів. бажане значення струму. Мікросхема видає струм близько 800 мА.

На його виході встановлено запобіжник 1 А для захисту від великих перехідних струмів. Потрібно забезпечити хороше тепловідведення від транзисторів та мікросхеми. Коли струм через навантаження великий, потужність, що розсіюється кожним транзистором, також збільшується, так що надлишкове тепло може призвести до пробою транзистора.

В цьому випадку для охолодження потрібно дуже великий радіатор або вентилятор. Резистори 100 Ом використовуються для стабільності та запобігання насичення, т.к. Коефіцієнти посилення мають деякий розкид у одного і того ж типу транзисторів. Діоди мосту розраховані щонайменше, ніж 100 А.

Примітки

Найбільш витратним елементом усієї конструкції, мабуть, є вхідний трансформатор, замість нього можливе використання двох послідовно з'єднаних батарей автомобіля. Напруга на вході стабілізатора має бути на кілька вольт вище необхідного на виході (12В), щоб він міг підтримувати стабільний вихід. Якщо використовується трансформатор, діоди повинні витримувати досить великий піковий прямий струм, зазвичай, 100А або більше.

Через LM 7812 буде проходити не більше 1 А, решта забезпечується транзисторами. Оскільки схема розрахована на навантаження до 30А, то шість транзисторів з'єднані паралельно. Розсіювана кожним з них потужність – це 1/6 частина загального навантаження, але все ж таки необхідно забезпечити достатнє тепловідведення. Максимальний струм навантаження призведе до максимального розсіювання, при цьому буде потрібно великогабаритний радіатор.

Для ефективного відведення тепла від радіатора може бути гарною ідеєю застосування вентилятора або радіатора з водяним охолодженням. Якщо блок живлення навантажений на максимальне навантаження, а силові транзистори вийшли з ладу, весь струм пройде через мікросхему, що призведе до катастрофічного результату. Для запобігання пробою мікросхеми на її виході стоїть запобіжник 1 А. Навантаження 400 МОм тільки для тестування і не входить до остаточної схеми.

Обчислення

Ця схема чудова демонстрація законів Кірхгофа. Сума струмів, що входить у вузол, повинна дорівнювати сумі струмів, що виходять з цього вузла, а сума падінь напруг на всіх гілках, будь-якого замкнутого контуру ланцюга повинна дорівнювати нулю. У нашій схемі, вхідна напруга 24 вольт, з них 4В падіння на R7 і 20 на вході LM 7812, тобто 24 -4 -20 = 0. На виході сумарний струм навантаження 30А, регулятор поставляє 0.866А і 4.855А кожен з 6 транзисторів: 30 = 6*4.855 + 0.866.

Струм бази становить близько 138 мА на транзистор, щоб отримати струм колектора близько 4.86А коефіцієнт посилення постійного струму для кожного транзистора повинен бути не менше 35.

TIP2955 відповідає цим вимогам. Падіння напруги на R7 = 100 Ом за максимального навантаження буде 4В. Розсіювана у ньому потужність, обчислюється за такою формулою P= (4 * 4) / 100, тобто 0.16 Вт. Бажано щоб цей резистор був потужністю 0.5 Вт.

Вхідний струм мікросхеми надходить через резистор у ланцюзі емітера та перехід Б-Е транзисторів. Ще раз застосуємо закони Кірхгофа. Вхідний струм регулятора складається з струму 871 мА, що протікає по ланцюгу бази, та 40.3мА через R = 100 Ом.
871,18 = 40,3 + 830. 88. Вхідний струм стабілізатора завжди повинен бути більшим за вихідний. Ми бачимо, що він споживає лише близько 5 мА і практично не має грітися.

Тестування та помилки

Під час першого випробування не треба підключати навантаження. Спочатку вимірюємо вольтметром напругу на виході, воно має бути 12 вольт, або не сильно відрізняється величина. Потім підключаємо опір близько 100 Ом, 3 Вт як навантаження. Покази вольтметра не повинні змінитися. Якщо ви не бачите 12 В, попередньо вимкнувши живлення, слід перевірити коректність монтажу і якість паяння.

Один із читачів отримав на виході 35 В, замість стабілізованих 12 В. Це було викликано коротким замиканням силового транзистора. Якщо є КЗ будь-якого з транзисторів, доведеться відпаяти всі 6 для перевірки мультиметром переходів колектор-емітер.

Електричні системи часто вимагають складного аналізу при проектуванні, адже потрібно оперувати безліччю різних величин, ватів, вольтів, амперів і т.д. При цьому необхідно вирахувати їх співвідношення при певному навантаженні на механізм. У деяких системах напруга фіксована, наприклад, в домашній мережі, а ось потужність і сила струму позначають різні поняття, хоч і взаємозамінні величини.

Онлайн калькулятор з розрахунку ват в ампери

Для отримання результату обов'язково вказувати напругу та споживану потужність.

У таких випадках дуже важливо мати помічника, щоб точно перевести вати в ампери при постійному значенні напруги.

Нам допоможе перевести ампери у вати калькулятор онлайн. Перед тим, як скористатися інтернет-програмою з розрахунку величин, потрібно мати уявлення про значення необхідних даних.

1. Потужність – це швидкість споживання енергії. Наприклад, лампочка в 100 Вт використовує енергію – 100 джоулів за секунду.
2. Ампер – величина вимірювання сили електричного струму, що визначається в кулонах і показує кількість електронів, які пройшли через певний переріз провідника за вказаний час.
3. У вольтах вимірюється напруга перебігу електричного струму.

Щоб перевести ват в ампери калькулятор використовується дуже просто, користувач повинен ввести в зазначені графи показник напруги (В), далі споживану потужність агрегату (Вт) і натиснути кнопку розрахувати. За кілька секунд програма покаже точний результат сили струму в амперах. Формула скільки ват в ампері

Увага: якщо показник величини має дрібне число, значить його потрібно вписувати в систему через точку, а не кому. Таким чином, перевести вати в ампери калькулятором потужності дозволяє за лічені часи, Вам не потрібно розписувати складні формули і думати над їх ре

шенням. Все просто та доступно!