Лабораторный импульсный источник на хорошо знакомом ШИМ-контроллере TL494, собранный в основном из деталей, выдранных из старых компьютерных блоков питания. Конструкция рассчитана на питание аппаратуры и моторов, а также на зарядку аккумуляторов, и допускает независимую регулировку как напряжения, так и тока.
Назначение и основные параметры
Источник задумывался как универсальный сетевой блок для питания различных устройств и электродвигателей, а также для зарядки аккумуляторов и батарей. Управляющее ядро — микросхема TL494, классический ШИМ-контроллер, вокруг которого построена силовая часть.
Заявленные характеристики конструкции:
- входное напряжение: 210-265 В;
- потребляемая мощность и ток: максимум 860 Вт / 4,5 А;
- выходное напряжение: 0,2-80 В;
- пульсации: примерно до 0,3 В;
- регулируемый выходной ток: 0-10 А;
- ограничение тока при коротком замыкании: 14 А.
Обратите внимание на нижнюю границу по напряжению — 0,2 В. Для импульсного преобразователя это неплохой результат: выйти в область единиц десятых вольта при сохранении регулировки тока удаётся далеко не всякой схеме.
Структура схемы: силовой канал и дежурный источник
Основную работу делает преобразователь на TL494: микросхема формирует ШИМ-сигнал, управляющий силовыми ключами, а обратные связи по напряжению и по току задают рабочую точку. Именно наличие двух петель регулирования и даёт привычный лабораторный режим — выставленное напряжение держится до тех пор, пока нагрузка не упрётся в установленный предел тока.
Отдельно стоит вспомогательный источник на микросхеме TNY267. Это самостоятельный маленький SMPS, который питает саму TL494, а также вентилятор и реле. Такое разделение удобно: управляющая часть запитана независимо от силового канала, поэтому она остаётся живой и при нулевом выходном напряжении, и в момент срабатывания защиты.
Большая часть элементов конструкции — в том числе и детали для этого узла — взята из компьютерных блоков питания. Для повторения это скорее плюс: доноров хватает, а номиналы и типоразмеры компонентов там предсказуемые.
Силовой трансформатор
Выходной силовой трансформатор намотан на сердечнике E65. Вместо него можно попробовать сердечники серии ETD — вариант для тех, у кого E65 под рукой не оказалось. Расчёт трансформатора выполнен программами, о которых шла речь в отдельной публикации о программах расчёта дросселей и трансформаторов для импульсных преобразователей. Процесс намотки автор зафиксировал на фотографиях.
Рабочая частота TL494 в этой конструкции — 50 кГц. От неё напрямую зависят и расчёт трансформатора, и требования к силовым ключам, так что при повторении менять её произвольно не стоит.
Шунты: измерительный и токовой защиты
В схеме два разных шунта, и путать их не надо — у них разные задачи.
Первый, для амперметра, автор сделал сам. Между двумя медными прямоугольниками размером 15x15x5 мм впаяно 7 параллельно соединённых отрезков провода диаметром 0,56 мм и длиной 40 мм. Провод даёт сопротивление 1,761 Ом на метр длины; судя по всему, это специальная проволока Kanthal AWG24. Массивные медные площадки здесь работают не только как контакты, но и как теплоотвод — рассеиваемая на шунте мощность при десяти амперах уже вполне ощутима.
Второй шунт — датчик тока самого преобразователя, по которому работает петля регулирования и ограничение. Он покупной: 0,1 Ом, 50 Вт, в корпусе TO220, как у транзистора, то есть рассчитан на установку на радиатор.
Нажмите для увеличения (1968x1245)Важная поправка автора конструкции
Автор проекта (@Niki31) сообщил о недостающем в исходной схеме элементе. Транзистор Q11 необходимо зашунтировать резистором 6,8 Ом / 10 Вт: резистор включается между стоком и истоком Q11. Без этого резистора при коротком замыкании на выходе транзистор Q11 сгорает.
Это не косметическая правка, а условие выживания силовой части в аварийном режиме — блок с регулировкой тока рано или поздно обязательно окажется закорочен, это его штатная эксплуатация. Остальные исправления и уточнения по схеме автор публиковал в комментариях под оригинальной статьёй.
Для проекта доступен полный комплект файлов — печатная плата и схема в формате Eagle CAD.
Похожие материалы на сайте
Файлы проекта
