Линейный блок питания на тороидальном трансформаторе

Трансформаторные блоки питания.

Любой радиолюбитель в своей жизни не раз собирал блок питания для своих электронных устройств. Поэтому его устройство и принцип работы должен знать каждый, кто занимается электроникой.

Ведь собрав даже самый простой блок питания своими руками, начинающие радиолюбители получают такой восторг, потому что простой блок питания не требует никакой настройки и никакой регулировки, он сразу начинает работать.

Блоки питания бывают нескольких типов: трансформаторные, бестрансформаторные, импульсные.

Принципиальная схема БП

Трансформаторные блоки питания — самые простые и надежные блоки питания. Также из простых блоков питания они являются самыми безопасными по электробезопасности .

Простой трансформаторный блок питания состоит из: трансформатора, выпрямителя и фильтра. Если требуется более качественное стабилизированное питание, то устанавливается стабилизатор. Блоки питания будем рассматривать блоками. Внизу представлена принципиальная схема.

Трансформатор

На первичную обмотку трансформатора W1 (иногда её называют сетевой, так как она подключается к сети 220 вольт) поступает входное напряжение. При подаче на первичную обмотку переменное напряжение, в нашем случае — сетевое напряжение 220 В, по магнитопроводу будет протекать переменное электромагнитное поле. Если на магнитопроводе находится вторая обмотка, электромагнитное поле будет проходить и через вторичную обмотку W2. При этом во вторичной обмотки будет наводится электродвижущая сила, и на вторичной обмотке появится выходное напряжение. Со вторичной обмотки трансформатора выходит переменное, обычно пониженное напряжение для питания устройств напряжением 3,3 В, 5 В, 9 В, 12 В и 15 В и тд. Но бывают и повышающие трансформаторы, у них на входе напряжение ниже чем на выходе. Но мы будем рассматривать понижающие трансформаторы.

Мы возьмем трансформатор на выходе вторичной обмотки которой будет выходить 12 вольт.

Можно уже и таким блоком питания пользоваться, но только если для подключения лампы накаливания на 12 Вольт, ведь на выходе у нас переменное напряжение.

Диодный мост

Мы продолжим собирать простой блок питания своими руками. И для получения постоянного напряжения нам понадобится диодный мост, или по-другому его еще называют — диодный выпрямитель. Диодный мост служит для преобразования переменного напряжения вторичной обмотки в постоянное, так как для питания устройств в основном используется постоянное напряжение.

Диодный мост собран на четырех диодах VD1 — VD4. Рассмотрим работу диодного моста за один период. В первом полупериоде ток протекает через обмотку трансформатора, VD3 и VD4 заперты, и ток проходит через диод VD1 и выходит с диода +12В на нагрузку На схеме нагрузкой служит светодиод VD5 подключенный через токоограничивающий резистор R1.

С диода VD1 ток проходит через токоограничивающий резистор R1, через светодиод VD5, проходит через диод VD2, и уходит на вторичную обмотку трансформатора. На этом первый полупериод завершен.

Второй полупериод проходит также через обмотку трансформатора, но в обратном направлении. С обмотки трансформатора ток протекает теперь через диод VD3. VD1 и VD2 заперты, и далее ток через токоограничивающий резистор R1 на светодиод VD5, далее ток протекает через диод VD4 и уходит на трансформатор.

Вот мы рассмотрели и второй полупериод работы диодного моста.После диода выходное напряжение выходит пульсирующим, можно посмотреть на рисунке ниже.

Таким пульсирующим напряжением уже можно подключать некоторые устройства, которые не бояться пульсаций, например для зарядки автомобильного или другого аккумулятора. Но для питания приемника, усилителя, светодиодной ленты, и тд., такой блок питания не пойдет, к нему на выход диодов надо подключить фильтр, сглаживающий пульсации.

Фильтрующий конденсатор

Без этого фильтра устройство, которое будет питаться от этого блока питания может работать нестабильно, или вообще не работать. Фильтром служат электролитические конденсаторы. У конденсаторов два вывода, плюсовой вывод длиннее минусового. Также возле минусового вывода на корпусе наносится знак «-«

Ниже на рисунке показана схема, и уровень пульсаций в каждой точке

В устройствах, где требуется ещё и стабильное напряжение без скачков, например в электронике с применением микроконтроллеров, добавляют в схему еще и стабилизатор напряжения.

Стабилизатор

Продолжаем улучшать наш простой блок питания своими руками. Для получения качественного и стабильного напряжения без малейших пульсаций, скачков, и просадки напряжения используют стабилизатор напряжения.

В качестве стабилизатора используют стабилитрон, или интегральный стабилизатор напряжения. Мы собрали схему блока питания для устройства, которое нуждается в стабилизированном источнике питания. Это устройство собрано на контроллере, и без стабильного напряжения оно работать не будет. При небольшом повышении напряжении контроллер сгорит. А при понижении напряжении устройство откажется работать. Вот для таких устройств и предназначен стабилизатор.

Вывод 1 интегрального стабилизатора — входное напряжение. Вывод 2 — общий (земля). Вывод 3 — выходит стабилизированное напряжение.

Максимум, что может выдать L7805 — ток в 1,5 А, поэтому надо рассчитывать остальные детали на ток более 1,5 А. Выход трансформатора выбираем на ток более 1,5 ампера и напряжением выше стабилизированного значения больше на два вольта. Например, для LM7812 с выхода трансформатора должно выходить 14 — 15 В, для LM7805 7 – 8 В. Но не забывайте, что эти стабилизаторы греются из-за внутреннего сопротивления. Чем больше перепад между входом и выходом, тем больше нагрев. Ведь лишнее напряжение эти стабилизаторы гасят на себе.

Интегральные стабилизаторы бывают с общим минусом LM78**, или с общим плюсом LM79**. На месте звездочек находятся цифры указывающие напряжение стабилизации. Например LM7905 — общий плюс, напряжение стабилизации -5 В. Еще один пример LM7812 — общий минус, напряжение стабилизации 12 В. А теперь посмотрим распиновку, или назначение выводов интегрального стабилизатора.

Стабилизированный блок питания на LM7805

На рисунке ниже представлена схема простого блока питания со стабилизатором.

На первичную обмотку трансформатора TV1 поступает сетевое напряжение 220 В. Со вторичной обмотки трансформатора выходит пониженное переменное напряжение от 7 до 8 вольт. Далее ток проходит через диодный мост, и на выходе моста получается выпрямленное напряжение. На конденсаторах С1 и С2 выпрямленное напряжение сглаживается.

На выходе стабилизатора LM7805 выходит стабилизированное напряжение 5 вольт. Далее на конденсатор сглаживающий импульсы. И вот уже выпрямленное и стабильное напряжение поступает на светодиод VD5 с токоограничивающим резистором. Светодиод служит индикатором напряжения.

Если требуется источник питания малой мощности, то можно рассмотреть как вариант- бестрансформаторный блок питания. Но это уже другая история.

Расчёт и изготовление трансформатора для импульсного блока питания
на тороидальном (кольцевом) ферритовом сердечнике. Онлайн калькулятор обмоток.

«Как-то лет в 12 нашёл я старый трансформатор, слегка перемотал его и включил.
Энергосистема опознала нового радиотехника и приветливо моргнула всем домом.
Вот так я и начал изучать силовую электронику».

А тем временем традиционные линейные источники питания на силовых трансформаторах всё чаще стали вытесняться своими импульсными коллегами.
При этом, что бы там не говорили авторитетные товарищи про многочисленные технические достоинства импульсных преобразователей, плюс у них только один — массогабаритные показатели. Всё остальное — сплошной минус.
Однако этот единственный плюс оказался настолько жирным, что заслонил собой все многочисленные минусы, особенно в тех замесах, когда к электроустройствам не предъявляется каких-либо жёстких требований.

Наиболее популярными среди радиолюбителей стали сетевые источники питания, собранные на микросхемах IR2153 и IR2155, которые представляют из себя самотактируемые высоковольтные драйверы, позволяющие получать полумостовые импульсные блоки питания мощностью до 1,5 кВт с минимальной обвязкой.
И если сердце импульсного блока питания колотится внутри готовой буржуйской микросхемы, то главным, ответственным за электрохозяйство среди остальных наружных образований, безусловно, является правильно выполненный трансформатор.

Для наших высокотоковых дел лучше всего применять трансформаторы с тороидальным магнитопроводом. В сравнении с другими сердечниками они имеют меньший вес и габариты, а также отличаются лучшими условиями охлаждения обмоток и повышенным КПД.
Но самое главное — при равномерном распределении обмоток по периметру сердечника практически отсутствует магнитное поле рассеяния, что в большинстве случаев отметает потребность в тщательном экранировании трансформаторов.

По сути дела, умных статей в сети на предмет расчёта импульсных трансформаторов великое множество, с картинками, формулами, таблицами и прочими авторитетными причиндалами. Наблюдаются в свободном доступе и многочисленные онлайн-калькуляторы на интересующую нас тематику.

И снизошла б на нас благодать неземная, кабы вся полученная информация сложилась в наших любознательных головах в единое большое целое.
Да вот, что-то не получается. Ништяк обламывается из-за того, что следуя этими различным компетентным источникам, мы устойчиво получаем на выходе и различные результаты.

Вот и гуляют по сети идентичные радиолюбительские схемы импульсных блоков питания на IR2153 с идентичными заявленными характеристиками, трансформаторами на одних и тех же кольцах, но радикально не идентичным количеством витков первичных обмоток трансформаторов.
А когда эти различия выражаются многими разами, то возникает желание «что-то подправить в консерватории». Объясняется это желание просто — существенной зависимостью КПД устройства от значения индуктивности, на которую нагружены ключевые транзисторы преобразователя. А в качестве этой индуктивности как раз и выступает первичная обмотка импульсного трансформатора.

А для лучшего восприятия сказанного, приведу типовую схему источника питания на IR2153, не обременённую ни устройством защиты, ни какими-либо другими излишествами.


Рис.1

Схема проверена временем и многочисленными опытами изрядно пощипанных током, неустрашимых радиолюбителей, так что не работать в ней — просто нечему.

Читайте также  Морозоустойчивый клей для газосиликатных блоков зимний

Ну и наконец, переходим к расчёту импульсного трансформатора.

Мотать его будем на бюджетных низкочастотных ферритовых кольцах отечественного производителя 2000НМ или импортных — EPCOS N87, а для начала определимся с габаритной мощностью тороидального ферритового магнитопровода.

Концепция выбора габаритной мощности с запасом в 10% от максимальной мощности в нагрузке, заложенная в режимы автоматического подбора сердечника в большинстве калькуляторов, хотя и не противоречит теоретическим расчётам, учитывающим высокий КПД импульсного трансформатора, но всё же наводит на грустную мысль о ненадлежащей надёжности и возможной скорой кончине полученного моточного изделия.
Куда мне ближе трактовка этого параметра, описанная в литературе: Pгаб>1,25×Рн .

Расчёты поведём исходя из частоты работы преобразователя IR2153, равной 50 кГц. Почему именно такой?
Не ниже, потому что такой выбор частоты позволяет нам уложиться в достаточно компактные размеры ферритового сердечника, и при этом гарантирует полное отсутствие сигналов комбинационных частот ниже 30 кГц при работе девайса в составе качественной звуковоспроизводящей аппаратуры.
А не выше, потому что мы пилоты. А феррит у нас низкочастотный и может почахнуть и ответить значительным снижением магнитной проницаемости при частотах свыше 60-70 кГц. Не забываем, что сигнал, на выходах ключей имеет форму меандра и совокупная амплитуда гармоник, с частотами в 3-9 раз превышающими основную, имеет весьма ощутимую величину.

Параметры первичной обмотки трансформатора рассчитаем при помощи программы Lite-CalcIT, позволяющей, на мой взгляд, вполне адекватно оценить как размер сердечника, так и количество витков первичной обмотки.
Результаты сведём в таблицу.

Плата лабораторного блока питания, моя конструкция и дополнения. Мультиобзор.

  • Цена: $5.24
  • Перейти в магазин

24В). Поверх двух заводских вторичных обмоток еще были намотаны 2 дополнительные. Первая — маломощная на 13В для питания дополнительных устройств и вентилятора охлаждения. Вторая обмотка более мощная, на 7В., намотанная проводом 1,5мм (можно было использовать тоньше, но такой был у меня в наличии), для питания отдельного 5-вольтового USB выхода, подключенного к линейному стабилизатору 7805;

— Плата-конструктор лабораторного источника питания с AliExpress. Набор реально стал стоить копейки — чуть больше 5$. Долетел до Минска за 29 дней, трек отслеживался. Собранная мной плата на фото выше. Заменил лишь комплектный кондер на 10 000мкф и диоды выпрямителя, диодами Шоттки SR560 на ток 5A. Менять операционные усилители, пока не стал. ;

— Готовая плата контроллера вентилятора с индикатором температуры и выносным термодатчиком также с AliExpress.
Термоконтроллер, стоимостью 1,65$, доехал до Минска за 22дня, трек отлеживался. Отличное устройство, надо отметить. Может работать в одном из двух режимов — на охлаждение или на нагрев. Т.е., в зависимости от выбранного режима, термоконтроллер управляет или нагревателем (включает, если температура опускается ниже заданной), или вентилятором (включает, если температура превышает заданную). Для отключения вентилятора или нагревателя задается значение гистеризиса. Управляется контроллер при помощи 3х кнопок, значения выводятся на 3х-символьный индикатор. На странице продавца имеется подробная инструкция

— Готовый индикатор напряжения и тока с AliExpress. Цена 3,94$. Ехал заказ 5 недель, трек не отслеживался. Надо отметить, что индикатор оказался вполне годным, позже протестируем;

— Самодельный блок переключения обмоток трансформатора (схема найдена на просторах инета). Это, пожалуй, самое важное дополнение для линейного регулируемого блока питания. Дело в том, что КПД таких источников — весьма не высокий, особенно при низких выходных напряжениях. Так, например, при выходном напряжении 5В и токе, скажем, в 3А, на выходном транзисторе должно рассеяться около 75Вт. И в этом режиме, при питании БП от 24 вольт переменного тока (2 обмотки по 12 вольт), вентилятор охлаждения, управляемый термоконтроллером, почти никогда не выключается. А при входном напряжении в

12В, наоборот, включается очень редко и на короткое время. Таким образом, данное дополнение, позволяет значительно улучшить режимы работы блока питания, особенно, если учесть, что я, в основном использую напряжения до 12В. Единственное, что выбранное мной решение не самое лучшее, потому, что, при уменьшении напряжения, в момент переключения обмоток с двух на одну (с 24в на 12в), возникает короткий провал в выходном напряжении. Симисторная же схема лишена такого недостатка. А для себя я решил, что мне этот нюанс не принципиален.
Собрано устройство на макетной плате, тут же размещен выпрямитель и стабилизатор напряжения на 12В, от которого питаются реле, термоконтроллер и вентилятор. Для этого стабилизатора на трансформаторе была намотана дополнительная маломощная обмотка;

— А это полностью самодельный блок электронного подключения нагрузки, о нем по подробнее:
Итак, небольшое ТЗ.

— После включения блока питания нагрузка должна быть отключена в независимости от последнего состояния.
— О выключенной нагрузке должен сообщать мигающий красный светодиод.
— О включенной нагрузке должен сообщать постоянно горящий зеленый светодиод.
— Подключение нагрузки происходит при помощи реле.
— Аппаратное подавление дребезга контактов.

Схема исправлена, спасибо пользователям IIIap, varicap и alexky, ее заметившим (неправильная полярность защитного диода). Схема построена на дешевом микроконтроллере Atmel ATtiny2313 и триггере Шмитта 74HC14.
Запитана схема от 12 вольт, необходимых для работы реле. Для питания микросхем использован линейный преобразователь 7805.

После включения мигает красный светодиод VD2. Триггер шмитта 74HC11 позволяет окончательно и бесповоротно избавиться от дребезга контактов. При нажатии кнопки, светодиод VD2 гаснет, а VD1 (зеленый) загорается, одновременно с ним открывается транзистор VT1 и включается реле K1. При следующем нажатии нагрузка и зеленый светодиод VD1 отключаются, красный светодиод VD2 начинает мигать. Диод VD1 защищает транзистор от всплесков напряжения на катушке реле. Собрана схема на макетной плате. Если не ставить на входе триггер Шмитта (и бороться с дребезгом программными средствами), то необходим подтягивающий резистор 10К на 7 выводе микроконтроллера. В планах добавить еще один канал управления на вход микроконтроллера int0. Управляться будет USB выход.

Управляющая программа написана в среде Bascom.

В основном цикле мигает красный светодиод, при условии, что на выходе PB2 низкий уровень, т.е. нагрузка отключена, а зеленый светодиод не горит. По прерыванию Int1 вызывается подпрограмма Swbutton. Оператор Toggle переключает состояния выхода PB2 (если был 1 то станет 0 и наоборот). После переключения выхода программа возвращается в основной цикл, до следующего прерывания;

$regfile = «attiny2313.dat»
$crystal = 4000000

Config Portb.1 = Output
Config Portb.2 = Output
Config Pind.3 = INPUT
Config Int1 = Falling

Dim Wtime As Byte

On Int1 Swbutton

Enable Interrupts
Enable Int1

Do
if pinb.2 = 0 Then
Set Portb.1
Waitms Wtime
Reset Portb.1
Waitms Wtime
Else
‘Pinb.4 = 0
End If
Loop
End

Swbutton:
Toggle Portb.2

— Реле.Слева реле в синем корпусе, используется для включения/отключения нагрузки, а реле в прозрачном корпусе, первой группой контактов переключает обмотки трансформатора, а вторая группа включает светодиод индицирующий подключение второй обмотки;

— И наконец, готовый корпус от старого ленточного стримера. DDS картриджи на 2Gb уже очень давно не актуальны, поэтому девайс был бесжалостно разобран на запчасти. А корпус с родным вентилятором прекрасно подошёл для моего блока питания;

Вот такая передняя панель. Временная, т.к. буду переделывать и компоновку и материал вставки менять надо (был белый вспененный пластик — смотрится коряво, а будет заглушка от компьютерного корпуса, которая попадает в цвет всего устройства). Но это чуть позже, когда дойдут из китая многооборотные резисторы. Так же добавится USB разъем. Красный регулятор — напряжение, синий — ток (цвета ручек выбраны в соответствии с цветами свечения сегментов индикатора). Прямоугольный зеленый светодиод под индикатором начинает светиться при подключении второй обмотки трансформатора. Над синим регулятором светодиод индикации стабилизации по току (красного цвета). Ну и в районе выходных клемм красная кнопка подключения нагрузки и двухцветный светодиод (красно-зеленый). Все выполнено на разъемах — лицевая панель полностью съемная. Выход блока питания к лицевой панели подключается, посредством разъёма типа Deans, который используется для аккумуляторов дистанционно управляемых моделей;

Все компоненты соединены между собой в соответствии со следующей схемой (справлена, спасибо пользователю MisHel64):
Немного сборки:
Блоки переключателя обмоток и отключения нагрузки собраны в сандвич и установлены вблизи передней панели. Рядом установлены реле отключения нагрузки и плата термоконтроллера вентилятора.

С внутренней стороны, к корпусному вентилятору прикручен радиатор (от какого-то старого процессора). К радиатору на термопасту прикручен транзистор и датчик термоконтроллера. Все установлено в корпус с задней стороны.

Основная плата установлена на высоких стойках вниз деталями. Такое расположение, хоть и не самое теплоэффективное, но по другому плату и трансформатор в этом корпусе не разместить.

Обмотки трансформатора я решил подключить при помощи клемм Wago, получилось очень удобно. В проводах небольшой сумбур, хотя они укладывались и стягивались стяжками. Может потом переделаю…
И последний компонент — стабилизатор на 5В, выполненный навесным монтажом на радиаторе. И пара заключительных фото, вид сзади и собранный БП. Сзади расположены разъем питания, выключатель питания, предохранитель и выключатель (синего цвета) дополнительной линии 5В.

Теперь перейдем к тестированию. Сразу оговорюсь, что тестировать будем не столько саму плату БП, сколько всю конструкцию в сборе. Начнем с индикатора. Под спойлером находятся наглядные фото тестирования. Показания сравнивались с эталонным профессиональным цифровым мультиметром Актаком АМ-1095.

Читайте также  Гараж из ФБС блоков своими руками

После проведенных измерений я даже зауважал этот индикатор и мне захотелось его назвать «прибором» )).

А вот от платы блока питания больше 26В при 10 Омной нагрузке, а токе, соответственно, в 2.6А, получить не удалось, хотя на холостом ходу блок питания выдает 31В.

Тестируем стабилизацию тока (мультиметр, в режиме измерения тока, напрямую подключен к выходным клеммам):


Видим, что регулировка тока возможна до 3.6А.
Я все-таки решил выяснить какая просадка выходного напряжения будет при почти максимальном токе. У меня нашлись два резистора по 3,3Ом 50Вт, соединил их последовательно и подключил к выходным клеммам — результат на фото:

Как намотать тороидальный трансформатор для мощного усилителя НЧ

Надоело уже собирать усилители НЧ на микросхемах, руки чешутся, и захотелось что-нибудь серьезное спаять. Задумал я паять транзисторный усилитель с двуполярным питанием. Источником питания будет служить линейный блок питания с тороидальным трансформатором, о намотке которого я буду рассказывать в этой статеечке.

Сначала нужно нам определится с мощностью усилителя, количеством каналов и сопротивления нагрузки.

Каналов у меня будет два, выходная мощность будет приблизительно 100Вт на канал, сопротивление нагрузки будет составлять 4Ом.

Можно не заморачиваться и взять трансформатор мощностью 300Вт, но это лишние размеры и масса. По хорошему, если усилитель класса АБ имеет КПД приблизительно 50%, то чтобы на выходе получить 100Вт, необходимо потребить 200Вт. Если два канала по 100Вт, то потребление будет 400Вт. Это все приблизительно, и с условием, что входным сигналом будет являться синусоида с постоянной амплитудой. Я не думаю, что среди разумных людей есть любители слушать ужасный писк в колонках.

Музыка, которую мы прослушиваем, имеет форму сигнала в виде синусоиды, которая меняется как по частоте, так и по амплитуде. Этот сигнал будет не всегда иметь максимальную амплитуду, в такие моменты будет заряжаться электролитический конденсатор источника питания, а на максимальных амплитудах разряжаться, тем самым можно сэкономить на мощности трансформатора. Опять же если вы не любитель слушать писк в акустической системе.

Вычислим мощность и напряжение нашего будущего трансформатора. Скачиваем и запускаем программу PowerSup .

Заполняем в верхней части программы все поля, ток покоя ставим 10мА, ток предусилителя 0мА, назначение и тип сигнала выбираем по вкусу прослушиваемой музыки. Нажимаем “Применить”.

Программа произвела расчет напряжение холостого хода источника питания, а также емкость конденсаторов, эти номиналы имеют рекомендательный характер и даны для одного плеча.

Далее заполняем два нижних окошка в соответствии с рекомендательными величинами и нажимаем “Вычислить”. Получили выходное напряжение обмоток трансформатора, у меня 34,5В на каждое плече, ток вторичных обмоток 1,7А, параметры диодов и схему подключения.

С параметрами трансформатора мы определились, теперь скачиваем и запускаем программу Trans50Hz(3700) . Будем вычислять намоточные данные.

Сердечник у меня тороидальный и имеет размеры 130*80*25. Заполняем поля программы.

Амплитуду индукции выставляем 1.2 Тл, можно полтора (как в моем случае), это для ленточных сердечников, а для пластинчатых ставим 1 Тл. Этот параметр зависит от железа.

Плотность тока для класса АБ от 3.5- 4 А/мм2, для класса А 2.5 А/мм2.

Выставляем токи и напряжение вторичных обмоток, нажимаем рассчитать.

Итак, мы получили количество витков первичной и вторичных обмоток, а также диаметры проводов.

Можно обойтись без расчетов, мотать примерно 900 витков, и периодически обмотку включать в сеть 220В последовательно через лампу накаливания, с номинальным напряжением 220В.

Если лампа будет гореть, даже в пол накала, то мотаем дальше, периодически проверяя. Как только лампа перестанет светиться, необходимо замерить ток холостого хода (но уже без лампы, обмотку подключаем в сеть напрямую), который должен составлять 10-100мА.

Если ток холостого хода будет меньше 10мА, то это не очень хорошо. Из-за большого сопротивления трансформатор будет греться на нагрузке. Если ток будет превышать 100мА, то трансформатор будет греться на холостом ходу. Хотя есть трансформаторы с током холостого хода и 300мА, но они греются без нагрузки и ужасно гудят.

Можно приступать к самой намотке трансформатора. Мотать мне нужно 1291 виток первичной обмотки, проводом, диаметр которого составляет 0,6мм. Заметьте диаметр, а не сечение! У меня провод 0.63мм.

Обматываю тряпочной изолентой. Как-то раз я обмотал сердечник одной лавсановой лентой, без изоленты (или картона), после намотки нескольких слоев произошел пробой. Видимо передавило нижние слои провода, и повредился лак об острую кромку сердечника. Теперь всегда при намотке тороидальных трансформаторов, произвожу обмотку сердечника тряпочной изолентой.

Далее слой лавсановой ленты.

Лавсановую ленту можно купить в магазине, в виде рукава для запекания, который нарезается лентами с помощью лезвия бритвы и металлической линейки.

Берем деревянную линейку на 40см, пропиливаем оба края, чтобы на нее можно было намотать провод. Наматываем большое количество провода (мне пришлось несколько раз наматывать 1300 витков).

Далее определяемся с направлением обмотки, можете выбрать любое, но с условием, что все обмотки (первичная и вторичные) будут мотаться в выбранную вами сторону.

Я мотаю все обмотки по часовой, как на картинке.

Закрепляем скотчем, можно ниткой, свободный конец провода и мотаем виток к витку слой обмотки.

Припаиваем провода первичной обмотки. Изолируем места пайки и зачистки лака.

Дам вам один маленький совет. Припаивая провода, к выводам первичной обмотки выбирайте качественные и прочные провода, либо не припаивайте, а уложите их в диэлектрические трубки (термоусадка, кембрик). Пока я мотал вторичные обмотки, мои выводы из-за многократных изгибов отломились. Я брал провода от блока питания ПК.

Мотаем внахлёст 4-5 слоев лавсановой ленты, добытой из рукава для выпекания.

Не забываем записывать на листочек количество витков в каждом слое, чтобы не забыть. Ведь намотка трансформатора может продолжаться не 1-2 дня, а месяц или несколько месяцев, когда нет времени, и вы все можете позабыть.

Мотаем в том же направлении остальные слои провода, между которыми располагаем слои изоляции лавсановой ленты.

Места соединения необходимо паять и изолировать термоусадочной трубкой.

Когда намотаете необходимое количество витков первичной обмотки тороидального трансформатора, нужно подключить обмотку последовательно через лампу 220В к сети, как говорилось выше. Лампа не должна светиться. Если светиться, значит у вас малое количество витков, либо короткое замыкание между слоями или витками (если провод плохой).

Далее нужно померить ток холостого хода, но уже без лампы (конечно если она у вас не светилась). Рекомендуемый ток холостого хода 10-100мА.

У меня ток холостого хода 11мА.

Припаиваем отвод. Изолируем первичную обмотку от вторичной хорошенько, можно слоев 6-8 лавсановой ленты.

Вторичную обмотку можно мотать по расчетам, сделанным выше, либо следующим методом.

Берем тонкий провод и мотаем десятка два-три витков поверх “первички”. Далее включаем первичную обмотку в сеть и измеряем напряжение на нашей экспериментальной обмотке. У меня получилось 18 витков 2,6В.

Разделив 2.6В на 18витков, я вычислил, что один виток равен 0,144В. Чем больше витков на экспериментальной обмотке будет намотано, тем точнее расчет. Далее беру необходимую мне величину напряжения на одной из вторичных обмоток (у меня 35В) и делю на 0,144В, получаю количество витков вторичной обмотки равное 243.

Намотка “вторички” ничем не отличается. Мотаем в туже сторону, тем же челноком, только диаметр провода берем из расчетов выше. Мой диаметр провода равен 1,25мм (меньше у меня не оказалось).

Как только наберется нужное нам количество витков, включаем наш трансформатор в сеть и измеряем величину выходного напряжения, если она нас устраивает, то делаем отвод и продолжаем мотать вторую вторичную обмотку.

Можно сделать отвод и начать мотать новую вторичную обмотку, то есть, у вас получится четыре вывода “вторички”, а можно скрутить конец первой “вторички”, с началом второй “вторички”, как у меня. Зависит от того какое исполнение вам нужно и будете ли вы использовать по отдельности вторичные обмотки.

Намотав вторую “вторичку”, выставляем одинаковое напряжение между плечами относительно общего провода, увеличивая или наоборот уменьшая количество витков.

Изолируем выводы (термоусадкой или кембриком), изолируем обмотку лавсановой лентой. Все наша намотка тороидального трансформатора закончена. Я еще добавил одну обмотку на 12В, для запитывания различных устройств (пока не решил каких), например, предусилитель, темброблок, вентилятор, индикаторы.

Трансформатор продается. Цена 1500 руб. gavrilser@yandex.ru

Программа для расчета силовых трансформаторов с частотой 50 Гц — Trans50Hz(3700) СКАЧАТЬ

Программа для расчета параметров блока питания (50Гц) PowerSup СКАЧАТЬ

Лабораторный блок питания 1,2В-30В 6А

Стремиться к миниатюризации конструкции необходимости не было. Поэтому основой конструкции стали: силовой трансформатор от еще советского диапроектора «Диана-207» и китайские модули.

В данной конструкции было использовано:
— корпус G768A фирмы Gainta размерами 140х190х80
— китайский модуль преобразователя DC-DC CC/CV XL4016 9А 300W
— китайский модуль ампер-вольтметра 100V 10A
— трансформатор тороидальный от советского диапроектора «Диана-207»
— гнезда типа «тюльпан»
— кабельный ввод 7мм
— держатель для предохранителя 20х5
— вентилятор 50х50х15мм 12V
— стеклотекстолит фольгированный односторонний
— кусок оргстекла 125х175х5мм
— крепеж М3, М6
— провод монтажный
— трубка термоусадочная
— радиодетали согласно схеме
— стойки для плат 10мм с резьбой под винт 3мм
Далее и подробнее характеристики деталей по ходу описания

Читайте также  Как утеплить дом из блоков изнутри?

Из инструментов использовалось:
— дрель (желательно на стойке)
— МФИ типа «Dremel»
— паяльник
— отвертки, кусачки и т.д.


Силовой трансформатор в диапроекторе обеспечивает долговременное питание лампы КГМ 24х150 то есть отдает 6,25А при 24В и имеет удобные дополнительные обмотки. Напряжения на обмотках указаны в режиме холостого хода. Поэтому все остальное подбиралось под него. Включение китайских модулей типовое, согласно схемам, указанным на сайте продавца (Aliexpress). Питание модуля ампер-вольтметра осуществляется от отдельного выпрямителя с конденсаторами фильтра. Провод измерения напряжения белого цвета (на схеме он рыжего цвета). С модуля понижающего преобразователя DC-DC CC/CV выпаяны подстроечные потенциометры и в место них на переднюю панель выведены регулировочные. У меня временно стоят обыкновенные регуляторы, но далее будут установлены многооборотные (места на панели и в корпусе рассчитывались именно под них). Так же выпаян индикаторный CC-CV двуцветный светодиод HL2 и с помощью маленькой платки, на которой установлен и светодиод HL1 «POWER», выведен на переднюю панель. Диоды VD10, VD11 можно установить в случае использования ЛБП в качестве зарядного устройства. Они служат для блокировки обратного тока. У меня они пока не установлены, но платка изготовлена (на случай необходимости), на которой установлены диоды P600D (каждый диод рассчитан на ток до 6А).

В блоке выпрямителя стоит диодный мост KBU1010 на ток до 10А на небольшом радиаторе. Конденсатор фильтра 6800 мФ на 50В. Для удобства монтажа на плате установлены клемники и разъем для вентилятора (из компьютерного хлама). Так же на плате установлен предохранитель (с целью сберечь трансформатор т.к. модуль DC-DC допускает регулировку до 9А). Резистор R1 служит для снижения, при необходимости, оборотов вентилятора. У меня в конечном итоге поставлена перемычка. Размер печатной платы 55х66мм (см. фото).




Китайский модуль преобразователя DC-DC CC/CV XL4016 9А 300W (подробное описание на сайте продавца Aliexpress).

Корпус G768A фирмы Gainta размерами 140х190х80 выполнен из высокопрочного ABS пластика, передняя и задняя панели выполнены из алюминия. В комплекте идут самоклеющиеся резиновые ножки.

Для того чтобы не делать в корпусе лишних отверстий, основные элементы конструкции крепятся на установочной панели из прозрачного оргстекла 125х175мм толщиной 5мм. Установочная панель крепиться к нижней части корпуса четырьмя винтами с резьбой М3.






Сетка вентилятора высверлена прямо в корпусе. На задней панели вентиляционные отверстия расположены по бокам от трансформатора. Так как при сборке корпуса трансформатор находится впритык к верхней крышке, то воздушный поток эффективно охлаждает и силовой выпрямитель, и модуль преобразователя.

Передняя панель распечатана на простой бумаге. С наружной стороны закрыта светорассеивающей пленкой от сломанного LCD монитора.



Фото китайских модулей взяты из интернета, остальные свои. Если нужна дополнительная информация, пишите на почту, постараюсь обязательно ответить.

Отзывы, предложения и комментарии очень приветствуются.

Источники питания

Источники питания аппаратуры

Простой сетевой фильтр

Для предотвращения проникновения в аудио-устройства высокочастотных помех из электросети рекомендуется установка сетевого фильтра.

Сетевой фильтр с устранением постоянной составляющей (Lamm filter)

Схема фильтра препятствует проникновению в ЦАП высокочастотных помех из электросети и исключает подмагничивание силового трансформатора и преждевременное его насыщение.

Простой стабилизатор напряжения с высоким коэффициентом стабилизации

Универсальный линейный источник питания

При построении многих аудио конструкций, критичных к качеству питания, постоянно возникает задача в качественном источнике. Для решения этой задачи была разработана следующая универсальная плата модуля питания на дискретных компонентах.

Плата выполнена с панелизацией, на одном куске текстолита размешено 4 независимые линии питания, что очень удобно.

Плата питания и защиты

Все началось с того, что у меня лежали конденсаторы 15000 мкФ*35 Вольт в определенном количестве и мешались в коробке с конденсаторами. Долго думал куда их пристроить. Гибридный усилитель готов, ЦАП к тому времени тоже допилил, появилось свободное время. Решил собрать новый усилитель в формфакторе ЦАПа. Выбор пал на Никитин +, который при своей простоте дает прекрасное качество звучания и как раз пристроится часть конденсаторов 15000-35. Схему усилителя приводить не буду, а вот схему питания и защиты выложу. Плата имеет выходную катушку, цепь Цобеля, защиту от постоянной составляющей на выходе АС, защиту по температуре, защиту по току и задержку подключения АС около 3 секунд. Главная же особенность в том, что при срабатывании любой из защит происходит обесточивание усилителя мощности, и если на плате усилителя в питания не стоит конденсаторов на несколько тысяч микрофарад, то можно устраивать короткое замыкание на выходе УМЗЧ не опасаясь за «вылет» выходных транзисторов за ОБР

Плата в собранном виде выглядит так:

Узел датчика температуры честно содран у Никитина, потому что на компараторах делать не хотелось.

Пятиканальный стабилизатор для ЦАПа

Еще один вариант питания ЦАПов представленных на этом сайте, но на LM317 (LM1085). По умолчанию, на схеме указаны напряжения для +5, +9, +16 Вольт, но вы можете пересчитать их под свои нужды. Сами микросхемы стабилизаторов крепятся к алюминиевой пластине снизу печатной платы. Схема и фото готовой платы прилагается.

Сетевой фильтр для ЦАП

Внимание! На плате присутствует опасное для жизни напряжение! Все работы вы производите на свой страх и риск!

В виду сильных помех в сети и периодического гудения тороидального трансформатора, мне понадобился сетевой фильтр. Представленная мной схема ничего нового собой не представляет, лишь собрана воедино. Здесь CLC фильтр и фильтр Шушурина. Так же на плате есть реле, оно включает выключает цап с Селектора входов I2S для ЦАПа AH-D5, но его можно не устанавливать, а подключить кнопку к J1, подав 220 Вольт на вход J2. Схему, партлист приложил.

Модуль питания для ЦАП-а AH-PW6-mini

Собирая свой новенький ЦАП AH-D6 в симпотичный, но достаточно компактный корпус, я столкнулся с проблемой размещения в нем всех блоков моей конструкции. Поэтому кроме стандартного модуля AH-PW5 решено было разработать и более компактную модель блока питания ЦАП-а, которую я назвал AH-PW6-mini.

В новом модуле питания аналоговую часть AH-D6 решено было, как и в AH-PW5, запитать от трех нестабилизированных линий +12В и ±16В. А для питания цифровой части и тактовых генераторов использовать одну общую обмотку трансворматора, но с разными первичными стабилизаторами на +5В. От дополнительной линии питания для транспорта решено было отказаться в угоду компактности, поэтому вопрос питания USB модуля придется решать отдельно или довольствоваться питанием от USB порта.

Модуль источника питания AH-PW5

Хочу представить вашему вниманию схему источника питания AH-PW5 для ЦАП AH-D5 / AH-D5.5 / AH-D6. Данный модуль питания весьма универсален и может быть использован для питания многих других конструкций.

Для питания ЦАП используются 5 гальванически не связанных линий питания. Дополнительно предусмотрена отдельная 6-я линия для питания транспорта. Аналоговая часть AH-D5 запитывается от трех нестабилизированных линий +12В и ±16В. Цифровая часть запитывается от стабилизированной линии +5В, а для питания тактовых генераторов используется стабилизированная линия +9В.

Модуль источника питания AH-PW3

Хочу представить вашему вниманию схему источника питания (AH-PW3) для ЦАП-а AH-D3.

Для питания ЦАП используются 4 гальванически не связанных линий питания. Аналоговая часть AH-D3 запитывается от трех нестабилизированных линий +12В и ±16В. Цифровая часть запитывается от стабилизированной линии +5В.

Намотка тороидального трансформатора для УМЗЧ

Основным элементом блока питания является трансформатор. Иногда его можно приобрести в специализированных магазинах, на радиорынке либо через интернет. Но чаще всего трансформатор с необходимыми параметрами купить не удается. Для изготовления трансформатора самостоятельно вначале нужно определиться с типом железа. Наиболее распространены трансформаторы из Ш-образных пластин. Вместе с тем, трансформаторы на тороидальном железе (бублик из железной ленты) в сравнении с трансформаторами на броневых сердечниках из Ш-образных пластин имеют меньший вес и габариты. Также торы отличаются лучшими условиями охлаждения обмоток и повышенным КПД. При равномерном распределении обмоток по периметру тороидального сердечника практически отсутствует поле рассеяния и в большинстве случаев отпадает необходимость в экранировании трансформатора. Хотя при построении качественного усилителя экраном пренебрегать не стоит.

Кроме этого, даже на самом лучшем железе при индукции 15000 Гс в тороидальном трансформаторе ток намагничивания имеет форму импульсов с пикфактором 5. 50. Это является источником мощных помех с довольно широким спектром. Более-менее синусоидальным ток х.х. становится при индукции менее 6000 Гс для стали 3410 и 8000. 9000 Гс для 3425. Пониженная индукция заметно удорожает и утяжеляет трансформатор, что для серийной аппаратуры крайне нежелательно. Однако, для снижения помех в усилителе мощности звуковой частоты имеет смысл идти на снижение индукции в трансформаторе блока питания. В данном случае работает правило — «Чем меньше индукция, тем лучше».

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: