" title="Написать письмо">Написать письмо
Много статей не имеет срока устаревания. Есть смысл смотреть и 2011, и даже 2008 год.
Политика сайта: написать статью, а потом обновлять ее много лет.
Открыта карта сбербанка для материальной поддержки сайта: 4276380098007698.

Рекламодателям! Перестаньте спамить мне на почту с предложениями о размещении рекламы на этом сайте. Я никогда спамером/рекламщиком не был и не буду!
Ваш IP: 54.224.91.58
Вы подарите мне деньги на развитие этого сайта? Номер карты указан зеленым цветом.
 

Статистика

Пользователи : 1
Статьи : 1031
Просмотры материалов : 3305778
 
Регулируемый адаптер питания на основе регуляторов напряжения (07.07.2016). Печать E-mail
2016 - Июль
07.07.2016 20:14
Save & Share
Ранее был изготовлен БП ПК, от которого можно было получать разнообразное высокоамперное напряжение. Однако оставалась дискретность в десятые доли вольт + ограничение 24В. Поэтому было принято решение собрать регулятор напряжения, являющийся одновременно и его стабилизатором. Взять ненужный адаптер питания с высоким напряжением и регулировать его в диапазоне от 1.37В до напряжения адаптера или максимального напряжения регулятора (37В).

Выбор пал на регуляторы серии LM, т.к. все имеют стабилизацию по напряжению. Эксперимент проведен с LM317T, способный выдать 1.5А долговременно. Схема сборки, представленная в даташите, имеет свои недостатки и особенности:
-- регулятор только понижает напряжение. Адаптер питания должен быть хотя бы 12В, чтобы обеспечить потребность в бытовых напряжениях (1.5, 3, 5, 7.5, 9В);
- требуется качественное охлаждение самой микросхемы-регулятора. Чем больше сила тока и разница входного-выходного напряжений, тем выше нагрев. Корпус TO-220 хорошо отводит тепло;
- по ТТХ 1.5А, в реале - 1.4А (долговременные);
- если превысить предельную силу тока (перегрев регулятора), микросхема выгорает за несколько секунд (между входом и выходом после отключения измеряется не 1200Ом, а 0.3Ом). Нерегулируемое напряжение ударит по нагрузке и сожжет ее. Изменяемость сопротивления может стать козырем при доработке схемы защитой от пробоя - и это все, что необходимо для данного адаптера питания;
- нельзя приклеивать микросхемы суперклеем: он проникает внутрь корпуса и повреждает содержимое. Только герметиками и прочими нейтральными субстанциями. Вот один из способов фиксации там, где нет креплений.

Есть и высокоамперные серии LM (например, LM350T 33В/3А или LM338K 32В/5А). А есть просто стабилизаторы напряжения (понижающие) - кому что по душе. Мало того, и регуляторы, и стабилизаторы можно ставить параллельно, суммируя силу тока.

(добавлено 08.07.2016) По даташиту сопротивление R1 240Ом должно быть подобрано точно, чтобы не допустить провала регулировки напряжения ниже 1.8В. Регулятор реагирует на это болезненно, т.к. КПД становится ниже минимально допустимого: чем больше понижает напряжение, тем больше греется. Термопаста должна быть сильно качественная при работе с низкими напряжениями: по ходу, ни герметик Makroflex TA145, ни термопаста Heatsink Compounds ZP-360 не успевают отводить тепло при разнице в 17.2В + радиатор должен быть минимум 40x60мм или с охлаждением. Регуляторы и стабилизаторы напряжения - реальные печки, если приближаться к пределу их возможностей.

(добавлено 11.07.2016) Мне сказали, что попытка сделать из 19В 1.8В - крайне сложная задача для любого стабилизатора или регулятора, и что его скорый выход из строя предсказуем; что используется способ соединения нескольких регуляторов последовательно: 19В->15В->11В->7В->1.8В. В итоге рассеиваемая мощность распределяется по пяти (в моем случае) регуляторам, площадь отдачи тепла увеличивается в 5 раз. Цена одного регулятора в 5.97 рубля вполне допускает такую модернизацию. Остался вопрос: как управлять сразу пятью регуляторами, можно ли для этого использовать один делитель напряжения.

А еще на али продается преобразователь DC/DC HS2057 на микросхеме MT3608: из 2-24В делает 5-28В. Стоит 67 рублей, требует доработки: установки сглаживающего конденсатора 10-22мкФ/35В. Он преподносится как повышающий - осталось понять, может ли он понижать. Ток 2А всего, но с учетом последнего абзаца, эта же цена будет уплачена за самоделку. С другой стороны, самоделка будет с нормальным радиатором, вентилятором и... наибольшими габаритами.

...вот новость: регуляторы серии LM есть линейные (LM317T), а есть импульсные. Линейные всю разницу напряжений на себе рассеивают, а импульсные нет. Нужно искать импульсные.

(добавлено 14.07.2016) В некоторых даташитах не указывается, что регулятор импульсный. В этом случае нужно смотреть на схему подключения: если есть дроссель - импульсный.

Для линейного регулятора критичнее разница входного и выходного напряжений, нежели сила тока; исходя из формулы мощности. На примере входных 19В: (19В-15.3В)/0.76А (2.812Вт) лучше, чем (19В-12В)/0.6В (4.2Вт). В рамках этой новой информации рождаются правила использования линейных регуляторов напряжения:
- большой радиатор (~40x80) или маленький радиатор (30x30) с вентилятором;
- использовать по амперам до 80% от максимального указанного значения;
- не выходить за предел рассеиваемой мощности в 7Вт (например, (19В-12В)/1А). Вышел за предел, 8.4Вт: радиатор 40x80 через 10 минут работы уже горячий, через 30 - сложно дотронуться (стабилизированное состояние: радиатор 46.3 градуса, корпус 59.6, железная часть - 77.8). В таком состоянии регулятор работал 4 часа - проблем не было; но это уже приближение к пределу по даташиту 125 градусов.

Последовательно адаптеры соединить не удалось: следующие за первым сгорали сразу после включения, а напряжение проседало в несколько раз. Опять поверил диванным электроникам и не проверил - вот и на момент написания статьи сам начал дезориентировать читателей. Все надо проверять, просто все; и никому не верить, и ни у кого ничего не спрашивать. И схемы в интернете с ошибками лежат; доверять только даташиту и своему критическому мышлению.

Итоговая стоимость создания адаптера питания 12В/1А на основе линейного регулятора LM317T: 6x8 рублей микросхема (сжег 7 штук), 2 зажима "крокодил" по 8 рублей. Адаптер питания 19В, радиатор, резисторы, конденсаторы, провода, припой, канифоль и паяльник - на халяву. Но импульсные регуляторы все равно лучше.

(добавлено 15.07.2016) Собрал регулируемый адаптер питания на основе платы с микросхемой LM2596S и адаптера питания HP 30В/0.4А. На входе 31.2В/0.4А, на выходе 10.35В/1А - 83% КПД. КПД меняется в зависимости от номинала выходного напряжения. При разнице в 20.85В на всей плате рассеивается всего 2.13Вт. Цена платы 49 рублей 30 копеек, максимальный ток (потребует радиатор) 3А. И самое главное: сила тока на выходе может быть больше входной, что невозможно при линейном регуляторе. Тут работает закон сохранения энергии, с учетом КПД платы: из 30В/0.4А можно спокойно получить 10В/1.2А при 100% КПД.

Радиаторы можно делать просто из листов алюминия, меди, стали. Отрезал нужную форму ножницами по металлу, загнул - и дело в шляпе.

Плата с микросхемой LM2596S на 2А и без конденсаторов стоит 28.54. Прощайте, линейные регуляторы. Хоть и в 3.5 раза дороже.

(добавлено 16.07.2016) Нет, не прощайте. На их основе, действительно, делают адаптеры питания на 20А (!) и более - в небольшом корпусе. Надо дальше экспериментировать и смотреть схемы. Как раз пришли LM350T (3А) и LM338K (5-7А) в хорошем корпусе TO-3. LM338K в "чип и дип", конечно же, стоит баснословные 540руб/шт; на али же - 29.50руб.

Кстати, сервис radio-hobby.org/modules/analog не раз меня выручал в поисках аналогов электронных компонентов. Хотя импортозамещение показало увеличение стоимости разрабатываемого прибора в 5 раз.

(добавлено 19.07.2016) Использовал для LM317T конденсаторы не танталовые, а обычные электролитические - никакой разницы не отметил. Скорее всего, танталовые нужно ставить при работе микросхемы в акустических системах. Самовозбуждение моделей LM317x - редкое явление.

(добавлено 20.07.2016) На покупной плате с LM2596S дроссель греется больше, чем микросхема. После установки массивного вертикального радиатора (металлический цилиндр, успешно приклеился Makroflex TA145) - задел его рукой и... корпус дросселя перестал быть зафиксирован на самом дросселе. На охлаждение не повлияло; но радиатор болтается с амплитудой 30 градусов, а напряжение начало скакать в диапазоне +-5% (поврежден дроссель?). Установка сглаживающего конденсатора 4700мкФ/35В на выходе несколько смягчило ситуацию.

(добавлено 22.07.2016) У БП ощутимый плюс: можно сразу переключиться с 24В на 12В простым перекидыванием клеммы. А с регулятором резистор подстроечный крутить приходится много оборотов. В общем, нужно схему регулятора доработать не только на плавную регулировку напряжения, но и на дискретную. Такое чувство, что если этот простой и компактный вариант с регулятором продолжать улучшать - по габаритам получится БП с улучшенными ТТХ...

(добавлено 23.07.2016) Оказывается, существуют микросхемы-преобразователи AC/DC (слаботочные). Никаких трансформаторов не требуется. Например, TEA1723BT, TOP253PN и другие.

(добавлено 25.07.2016) При последовательном соединении регуляторов напряжения наблюдается потеря функции стабилизации и увеличенное проседание напряжения под нагрузкой - не помогают ни токоограничивающие резисторы, ни ограничение тока диодами, ни иные способы защит. Опять теория не подтвердилась, опять лапшу на уши навесили. Действительно, в интернете попадаются схемы именно параллельного соединения, чтобы уменьшить рассеиваемую мощность не за счет меньшего напряжения, а меньшего тока. LM317T спалил 8 из 10, 2 осели у друзей в работоспособных экземплярах - время экспериментировать с подошедшими LM350T. Их цена уже 15.60, с ними придется понежнее.

(добавлено 26.07.2016) Соединение трех регуляторов LM350T параллельно прошло успешно. Участвовало 3 резистора 120Ом и 1 переменный резистор (оптимально 3кОм для входных 12В). Поданный ток 8В/4А прошел успешно, но обнаружилась тонкость (не изучаемая на отдельно подключенном регуляторе): чем меньше напряжение на выходе, тем больше проседание напряжения при нагрузке - то есть, страдает стабилизация напряжения.

Подошли LM338K; посмотрим, что с них можно будет получить. Они уже по 29.50, еще понежнее надо с ними.

(добавлено 28.07.2016) Целая история вышла с LM338K. Сразу поставил его на массивный радиатор, входное напряжение 12В, выходное поставил 8В - и подключил нагрузку 2.2Ом для создания тока чуть менее 4А (не превышая пиковые 7А и максимальные 5А, согласно даташиту). И вдруг напряжение на выходе мгновенно становится равным 0. Не за секунду, не за полсекунды - мгновенно. Ни 1 из элементов схемы не успел нагреться ни на градус. При этом это не защита от КЗ: компонент не восстановился. На LM350T защита от КЗ выражалась в падении напряжения до минимума, сопровождалась писком микросхемы - и за 6 секунд ее кончина не настигла.

Ну, думаю, брак. Подключаю второй - то же самое. На форуме задал вопрос - люди вообще не в теме об этом регуляторе; начали гнать про то, что максимум у него 1.5А. И тут обратил внимание, что если пошевелить ногу входа - напряжение на мгновение появляется и тут же пропадает. Вскрыл тисками - открылась великая истина: впервые в жизни купил не бракованный электронный компонент, а его прямую подделку. Внутри корпуса кристалл соединен с выходными ножками проводками толщиной около 0.1мм - о каких 3.5А могла идти речь: проводок мгновенно сгорел, выполнив "роль предохранителя", и болтался в корпусе. В интернете вообще попалась история, где LM338 прислали в виде просто пустого корпуса. Одна из внешних черт моей подделки: не залуженные контакты - сложно припаяться даже с флюсом.

Вывод по алиэкспрессу: защита покупателя дана не только для того, чтобы вернуть деньги в случае потери товара при пересылке. Нельзя закрывать заказ сразу при получении, нужно обязательно устраивать практическое тестирование; благо защита покупателя дается на достаточно длительный срок. Продавец вернет мне деньги; однако могла получиться нехорошая ситуация: оставил бы при получении положительный отзыв, введя в заблуждение других покупателей.

О LM338K и прочих модификациях 338. Подделывают - значит, популярен. В России так же продаются подделки, купленные на том же алиэкспрессе, - только уже рублей по 100-300. Покупать от 540руб/шт в России за наиболее вероятно неподдельный компонент - не резон. Поэтому единственный выход здесь: заказать поштучно 5-7 штук на алиэкспрессе от разных производителей (проверив в описании силу тока), выбрать лучший - и у него уже заказать десяток-2 (они ж не портятся со временем). 338 лучше своих собратьев 317 и 350 за счет массивного корпуса и высокой силы тока (проблема силы тока для рядового пользователя решается в избытке: подал 12В от БП ПК - и дело в шляпе).

О линейных регуляторах в целом:
- дешевы;
- оправдано применение в цепях, где сила тока и разница входного и выходного напряжения небольшие;
- легко соединяются параллельно;
- серия LM338 лучшая, но и подделывается чаще своих собратьев. Огромный плюс в том, что при самоуничтожении не пропускает входное напряжение дальше: сымитировал перегрев подачей тока 0.02А при 35В, нагревая компонент зажигалкой. Хотя сымитировал с подделкой, это так же нужно учитывать;
- LM350T сложно убить с помощью КЗ, если спаяны параллельно.

Об импульсных регуляторах в целом:
- доступная цена;
- оправдано применение в цепях, где сила тока и разница входного и выходного напряжения высоки;
- продается сборка вида "подключил 4 провода - и забыл". Однако максимальная сила тока указана завышенной на 20-30%;
- подстроечный резистор приходится крутить долго, если расхождение выставленного и желаемого номинала напряжения велико;
- для регулировки входного напряжения 12В достаточно 3кОм для 1 регулятора и около 1кОм для 3 параллельных регуляторов, с большим запасом.

О всех регуляторах:
- требуется входной источник питания. Для импульсных - по возможности, номиналом максимально допустимого входного напряжения;
- нужно решать вопрос охлаждения в виде радиаторов или каких-либо кусков металла, если ток превышает ~50% от заявленного;
- конденсаторы, убирающие пульсации, играют значительную роль; особенно, при параллельном подключении. Собрал повторно 3 параллельных LM350T - без конденсаторов БП издавал писки, с ними же писки исчезли. С точно подобранными конденсаторами стабилизация напряжения улучшается;
- танталовые конденсаторы не обязательны: хватает и электролитических;
- на основе регуляторов напряжения со стабилизацией напряжения собираются регуляторы тока со стабилизацией по току;
- интересно, можно ли выйти за пределы минимального напряжения, заявленного в даташите. Достаточно убрать постоянный резистор или заменить его на более малый номинал - но уже лень: пока выдохся.



Вот мой образец регулятора напряжения со стабилизацией напряжения, работает исправно. Выполнен на основе адаптера питания от ноутбука 19В/1.5А и преобразователя DC/DC на основе микросхемы LM2596S. Самое сложное: найти металлический цилиндр/прямоугольник как радиатор. Как только понял предназначение таких цилиндриков - тут же напилил еще десяток из какого-то прута.

Когда придут импульсные микросхемы LM2596S, попробую собрать их параллельно. При цене 11.34руб/шт их совсем не жалко.

Задумываюсь об освоении квалификации токаря-универсала. Электроника пересекается не только с химией, но и с работой монтажника; а это корпуса, радиаторы, формы, размеры, материалы и прочее. Токарь может сделать любой корпус из любого материала с любыми дополнительными опциями. Осталось понять: есть ли миниатюрные станки по обработке деталей (их и самодельными делают), сколько они стоят - и проблема монтажа перестанет быть проблемой. Надо просверлить лист металла 8мм? - да не вопрос: вжжж - и готово. Мало того, этим вжжж подрабатывать можно.

(добавлено 01.08.2016) Собрал повышающий преобразователь напряжения 2-28В на основе модуля MT3608 с микросхемой LM2577. Сразу же вспомнив про способность USB выдавать более 3А, приспособил его для питания от ПК: сам модуль до выходных 2А. Как и предсказывали, потенциометр нужно покрутить против часовой стрелки 10 оборотов, чтобы модуль начал работать: модуль не калибруют при изготовлении. Неверно и то, что именно против часовой повышение вольтажа.

(добавлено 02.08.2016) Никак не могу рассчитать номинал потенциометра для напряжения 1.2-12В. По сути, это гораздо меньше 1кОм, но может зависеть от конкретного регулятора. Поэтому выбор потенциометра лучше производить эмпирически: припаять 5кОм для максимума 40В, выставить максимальное выходное напряжение и заменить потенциометр на другой, номиналом выставленного значения.

Собранные адаптеры питания (да и любые адаптеры питания) должны иметь кнопку выключения на проводе 220В. Это напоминание, почему производители требуют вытаскивать вилки приборов, если долго не используются. Одного выключения кнопки мало (кнопка цифровая) - сам преобразователь напряжения немножко кушает всегда, да и цепь замкнута до самого щитка. С этим связаны и увеличенные счета за электроэнергию, когда аналоговый счетчик заменяется на цифровой: ранее эти микротоки не учитывались, теперь же все считается до копейки.

(добавлено 03.08.2016) Повышающий модуль выгоднее, хоть и дороже: адаптеров питания 5В/2А - пруд пруди. А USB, конечно же, нужно подключать именно в зад системного блока, минуя некачественные корпусные провода.

(добавлено 08.08.2016) Длинный провод USB-A (папа) при входном токе более 1.2А вызывает падение напряжения в 1В на входе. Это приводит к тому, что работа преобразователя сбивается. Нужно провод от USB-разъема делать как можно короче, а выходной длиннее, ведь сечение уже выбирается самостоятельно. Как сделать еще лучше: купить разъем USB-A (мама) и колодку USB (BLD-10/DS-1071); спаять их, кинув свою шину USB с толстыми проводами от материнской платы - никаких потерь не будет (чем грешат передние корпусные USB-разъемы: экономия - не оптимизация, всегда ухудшаются ТТХ).

(добавлено 18.08.2016) Из регуляторов напряжения можно собирать регуляторы тока. В некоторых даташитах даже даны типовые схемы регулятора тока и ограничителя тока. При этом схема от LM338 подходит и к LM350T, и к LM317T - как и ко всем регуляторам серии LM.

(добавлено 19.08.2016) Преимущество корпуса TO-220: является минусом; а TO-3 - плюсом (требуется изолирующая прокладка на радиатор).

(добавлено 23.08.2016) Заказал разные LM338K у 6-7 продавцов. От одного протестировал уже. Пока вывод такой: все с надписью на корпусе "H4D0452A" - подделки. На рисунках продавца одна надпись - а на деле "h4d0452A" присылают. Сгорели все. Ждем остальных продавцов. Надеюсь, "H4D0452A" не захватили мир.

(добавлено 02.09.2016) Поправка: MT3608 - название преобразователя, XR1151 (B628, LT1935) в корпусе SOT23-6 - название микросхемы преобразователя. До 1.2А, LM2577 - до 3А.

LM2577 бывает в корпусе TO-220, что не может не радовать.

(добавлено 18.09.2016) На алиэкспрессе действует целая группа людей, посылающих подделки: у компаний разные названия, но продавцы с одинаковой фамилией Chen. При этом внешний вид товара не соответствует фото. Уже 3 продавца прислали одинаковые H4D0452A, и все горят аналогично.

(добавлено 07.10.2016) Выжила лишь одна модель LM338K: "H:1027 LM338K SteelP+". При этом 2 образца оказались нормальными, а третий - подделкой. В общем, покупать 338-ю модель экономически невыгодно, т.к. ее качество уничтожено подделками.

(добавлено 15.11.2016) Вот такой вариант адаптера питания можно собрать, на основе трансформатора от микроволновки.



Выпрямляющая и сглаживающая часть (а также выпрямленное импульсное напряжение для вентилятора) размещаются прямо на трансформаторе и залиты герметиком. При использовании диода и конденсатора резистор 3.3кОм оказался чрезмерно большим для регулировки оборотов вентилятора 12В/0.13А - потребовался около 400Ом.



Регулятор напряжения на выходе (Мини 360, справа) - неудобен из-за своего болта: крутится только часовой отверткой и неточен (невозможно выставить напряжение с точностью до сотых и сложно до десятых). Стоит отметить качественную стабилизацию напряжения на выходе при изменении входного напряжения. Однако все равно будет заменен на синий LM2596S в итоге (на фото указан как пример изображения).

Трансформаторный адаптер питания лучше импульсного тем, что при подаче меньшего напряжения всего лишь пропорционально изменится выходное напряжение. В случае с импульсным адаптер просто выключится. С другой стороны, импульсные адаптеры начинают работать от приемлемых 100В.

(добавлено 16.11.2016) Оказывается, существует вариант микросхемы LM2596T: в корпусе TO-220, что крайне упростит сборку регуляторов параллельно. LM2596S имеет меньший шаг ножек, чем на стандартных макетных платах - пайка оказалась очень неудобной и неудачной. В общем, любую микросхему нужно искать в корпусах TO-92, TO-220, TO-3 - чуть большая цена окупится отсутствием головной боли.

(добавлено 13.12.2016) Если линейные регуляторы можно соединять параллельно без изменения обвеса (1 обвес на все микросхемы), то с импульсными это не работает. Попытка собрать 5 параллельных LM2596S закончилась тем, что одни раскалились до шипения, а другие были чуть теплыми.

(добавлено 18.04.2017) Стабилизаторы серии КРЕН показали себя с плохой стороны, особенно в корпусе TO-92. Не держат напряжение при нагрузке, либо просто не преобразовывают его. Серии LM - работают сразу.
Обновлено ( 18.04.2017 21:56 )
 
 

Последние новости

©2008-2018. All Rights Reserved. Разработчик - " title="Сергей Белов">Сергей Белов. Материалы сайта предоставляются по принципу "как есть". Автор не несет никакой ответственности и не гарантирует отсутствие неправильных сведений и ошибок. Вся ответственность за использование материалов лежит полностью на читателях. Размещение материалов данного сайта на иных сайтах запрещено без указания активной ссылки на данный сайт-первоисточник (ГК РФ: ст.1259 п.1 + ст.1274 п.1-3).