Устройство, схема и принцип работы импульсного блока питания 12В 5А

Импульсный блок питания — это инверторная система, в которой переменное напряжение преобразовывается в постоянное, а затем из него формируются импульсы повышенной частоты. Такой прибор стоит довольно дорого и купить его могут только обеспеченные люди. Все те, кто не относится к этой категории, стараются изготовить устройство своими руками. Для этого понадобятся необходимые материалы и схема импульсного блока питания 12 В 5А.

Общие сведения

Перед тем как сделать импульсный блок питания своими руками, необходимо подробно изучить его конструктивные особенности, принцип действия, достоинства и недостатки. С помощью этой информации можно ускорить процесс создания, а также сделать устройство более качественным и долговечным.

Составные части

Чаще всего самодельный импульсный блок питания изготавливается по стандартной схеме с использованием некоторых важных элементов. Он применяется для корректировки входного напряжения при питании светодиодных ламп или других осветительных приборов. Конструкция блока включает в себя несколько составляющих:

1. Импульсный трансформатор. Он устанавливается между входной и выходной частью конструкции и служит для проведения процесса выделения импульса.
2. РТС термистор. Эта деталь устройства изготавливается из разнообразных полупроводников и имеет положительный коэффициент температуры. Применяется в качестве защитного механизма ключа.
3. Конденсатор. Этот элемент конструкции рассчитывается на разную нагрузку и выполняет роль фильтрующего элемента (снимает оставшиеся пики импульсов).
4. Драйвера. С их помощью проводится гашение сопротивления, возникающего в цепи.
5. Полевые транзисторы. Они выбираются исходя из максимального напряжения и сопротивления. При низких показателях этих двух параметров значительно увеличивается коэффициент полезного действия, и снижается степень нагрева в процессе работы.
6. Типовой трансформатор. Он имеет стандартную конструкцию и применяется для понижения высокого напряжения.

Принцип работы

Импульсный источник питания отличается простотой своей работы. В ней без труда сможет разобраться не только специалист, но и новичок, имеющий элементарные знания в этой области. Из-за этого устройства считаются наиболее доступными и часто используются для достижения различных целей. Работают они следующим образом:

1. Переменное входное напряжение преобразовывается в постоянное.
2. Затем оно принимает вид прямоугольного импульса высокой частоты и подаётся на трансформатор.
3. Там при помощи отрицательной обратной связи происходит процесс стабилизации напряжения.

Обратная связь может быть создана одним из двух способов. Оба они позволяют качественно выполнить возложенные функции и избежать появления непредвиденных ситуаций. Способы организации обратной связи:

1. Без создания развязки (применяется резисторный делитель напряжения).
2. С гальванической развязкой (выход обмотки трансформатора или оптрон).

Аналогично происходит процесс выдерживания выходного напряжения.

Преимущества и недостатки

Созданный своими руками импульсный БП, как и любое другое устройство, имеет несколько достоинств. Благодаря им конструкция пользуется большой популярностью и часто применяется в той или иной сфере деятельности человека. К положительным сторонам источника питания относятся следующие факторы:

1. Высокий коэффициент стабилизации. Благодаря этому показателю обеспечиваются условия питания, снижающие негативное воздействие на чувствительные электронные элементы устройства.
2. Высокий КПД. Все современные модели оснащаются и настраиваются так, чтобы максимально снизить нежелательные потери, что автоматически приведёт к повышению коэффициента полезного действия. В некоторых случаях этот показатель может достигать 98%.
3. Восприимчивость к резким перепадам напряжения в электросети. Это одно из главных достоинств конструкции, которое позволяет увеличить срок работы электронных элементов.
4. Частота входящего тока практически не влияет на работу входных деталей конструкции.
5. Возможность дистанционного управления. В некоторых новых моделях предусмотрена специальная функция, которая позволяет управлять прибором с небольшого расстояния.
6. Малый вес и размеры. Эти параметры позволяют упростить процесс транспортировки блока питания и увеличить его популярность среди потребителей.
7. Дешевизна. Импульсный источник питания стоит намного дешевле линейного.

Несмотря на большое количество преимуществ, у конструкции есть и несколько недостатков. Их обязательно нужно учитывать, так как они позволят избежать неисправностей и снизят риск некачественной работы устройства. Среди недостатков выделяются такие:

1. Наличие трудностей при самостоятельной регулировке параметров прибора.
2. Сильные импульсные помехи.
3. Необходимость дополнения цепи компенсаторами коэффициента мощности.
4. Сложность проведения ремонтных и профилактических работ.
5. Низкая степень надёжности.

Изготовление своими руками

Для того чтобы устройство правильно работало и выполняло возложенные на него функции, необходимо соблюсти ряд правил. С их помощью можно добиться нужного результата и снизить вероятность возникновения ошибок.

Рекомендации профессионалов

Во время изготовления импульсного источника питания следует брать во внимание не только советы производителей деталей, но и рекомендации специалистов. Они помогут новичкам избежать большинства простых ошибок и выполнить работу за максимально короткий промежуток времени. Советы профессионалов:

1. В большинстве случаев схема блока питания не требует наличия специальных фильтров и организации обратной связи.
2. Из множества полевых транзисторов рекомендуется покупать детали типа IR. Они хорошо выдерживают повышенные температуры и не разрушаются под длительным воздействием тепла.
3. Если в собранной своими руками конструкции транзисторы будут сильно нагреваться в процессе работы, то следует установить дополнительное охлаждающее устройство (вентилятор).

Необходимые материалы и инструменты

Перед тем как приступить к изготовлению устройства, нужно подготовить все необходимые материалы и инструменты. Благодаря этому можно будет не отвлекаться во время работы, чтобы найти тот или иной предмет. В процессе создания прибора понадобятся:

• любой РТС термистор;
• конденсаторы ёмкостью не менее 220 мкФ;
• диодная сборка;
• полевые транзисторы с хорошим сопротивлением (IRF840, IRF740);
• драйвера IR2153D, IR2153, IR2152;
• трансформатор (можно использовать устройство, снятое со старых системных блоков компьютера);
• диоды из семейства HER.

Помимо составляющих частей конструкции необходимо подготовить различные инструменты. С их помощью будет выполняться сборка устройства, поэтому они должны быть качественными и удобными для использования.

Необходимые инструменты:

• плоскогубцы;
• отвёртки разного размера;
• пинцет;
• паяльное оборудование;
• расходные материалы для пайки.

Процесс сборки

После того как все подготовительные мероприятия были завершены, можно приступать к сборке устройства своими руками. Схема импульсных источников питания составляется заранее. Эту работу можно выполнять самостоятельно или с помощью специалиста.

Первый вариант значительно дешевле, но требует от мастера наличия знаний в области электроники и больших временных затрат.

Пошаговая инструкция:

1. Первым делом на входе устанавливается РТС термистор и надёжно фиксируется.
2. Затем конструкция дополняется диодными мостами.
3. На следующем этапе монтируются драйвера, используемые для управления работой затворов полевых транзисторов.
4. Полевые транзисторы крепятся без укорачивания фланцев.
5. После этого проводится крепление к радиатору. Эту работу нужно выполнять с применением изоляционных прокладок и специальных шайб.
6. Трансформаторы монтируются с закороченными выводами.
7. На выходе ставятся диоды.

Тестирование устройства

Для того чтобы проверить собранный импульсный источник энергии на работоспособность, необходимо выполнить несколько простых действий. Они помогут выявить различные проблемы и ошибки, допущенные в процессе сборки. Порядок действий:

1. Выполняется первое кратковременное включение устройства в цепь.
2. Если всё правильно сделано, то должна загореться лампочка, сигнализирующая о подаче питания к прибору.
3. Затем следует оставить блок питания в рабочем состоянии на несколько минут.
4. По истечении этого времени необходимо отключить устройство и проверить температуру всех его деталей. Нагрев одного или нескольких элементов будет свидетельствовать о допущенной ошибке в процессе сборки.
5. При втором пуске определяется величина напряжения. Выполнить эту операцию можно при помощи специального тестера.
6. Работающий блок питания оставляется примерно на 1 час.
7. По прошествии указанного промежутка времени элементы проверяются на степень нагрева.
8. Если ни один из элементов не стал горячим, то все они проверяются на наличие высокого тока после отключения питания.

Техника безопасности

Во время эксплуатации импульсного блока необходимо придерживаться простых правил безопасности. Они помогут избежать травм разной степени тяжести и снизить вероятность возникновения аварийной ситуации. Основные меры предосторожности:

1. Ремонтные или профилактические работы следует выполнять только при отключении блока от электросети. Это поможет избежать удара током и всех проблем, связанных с ним.
2. Силовые конденсаторы способны долго оставаться под напряжением даже после отключения блока. Из-за этого запрещается выполнять какие-либо действия с прибором сразу же после его выключения.
3. Запрещено хранить около работающей установки легковоспламеняющиеся предметы и горючие материалы. Из-за небольшой искры может произойти возгорание, которое повлечёт за собой множество проблем.
4. Не рекомендуется проводить ремонт конструкции, если рядом с ней есть заземлённые устройства.
5. Не следует хранить и использовать прибор во влажном помещении, так как это может привести в короткому замыканию.
6. Мастер, работающий с импульсным источником энергии, должен стоять на специальном коврике из диэлектрического материала. Эта простая мера поможет значительно снизить риск поражения током.
7. Запрещается ремонтировать устройство, стоя на полу из цемента или любого другого токопроводящего материала.
8. Не рекомендуется оставлять без присмотра работающий самодельный блок.
9. При первом включении сделанного своими руками блока необходимо тщательно проверить все элементы конструкции на предмет безопасности.
10. Важно избегать попадания воды или каких-либо других жидкостей на составные части устройства, работающие от электроэнергии.
11. Профилактические и ремонтные мероприятия следует выполнять с использованием специальной защитной одежды (нарукавников, перчаток) и инструментов с изолированными ручками.
12. Хранить самодельное устройство следует в недоступном для детей и домашних животных месте.
13. При возникновении какой-либо аварии или непредвиденной ситуации необходимо сразу же обесточить оборудование. Только после этого можно искать причину поломки и устранять её.

Импульсный источник энергии — это полезное и нужное устройство, которое можно не только купить в готовом виде, но и изготовить своими руками. Второй вариант более популярный, так как он позволяет получить качественный прибор с минимальными финансовыми и временными затратами.

При соблюдении советов профессионалов и правил техники безопасности можно значительно снизить риск получения травмы и избежать аварийных ситуаций.