Зарядники и блоки питания.

Получение нужного напряжения питания для разных нужд задача насущная и актуальная. Диапазон напряжений довольно большой, но в большинстве случаев это максимум 30-40 вольт, иногда и до 100 вольт , например для тестирования пьезофорсунок, но это ещё пока экзотика для многих. Токи тоже могут быть в довольно приличном диапазоне. Чем пользуюсь я для своих нужд? Мне " в наследство " на работе досталось большое количество разных японских блоков питания для пром применения. Единственный недостаток- питание сетевое 100вольт. Для повседневных нужд использую китайский БП PS-1502 т.е 15 вольт и 2 ампера. Они бывают разных изготовителей и схемно разные. На длительный режим малых напряжений и токов близких к максимуму конструктивно не рассчитаны, мощный транзистор без радиатора, просто прикручен к корпусу- из металла толщиной не более миллиметра, а это не охлаждение!
Из опыта пользования трёх разных БП- поведение разное: у одного защита триггерная без самовозврата, причем индикатор при срабатывании защиты красный цвет меняет на зелёный(не наоборот как было бы логичнее), у одного защита с самовозвратом после устранения перегрузки по току, и нет необходимости каждый раз передёргивать питание. Ранее пользовался самопальным стабилизатором с двумя каналами и регулировкой от 0 до 32 вольта второй канал от 6 до 24 вольт. Но он был без индикации и вместо защиты было ограничение тока КЗ. Ещё довольно долго пользовался (и сейчас иногда пользуюсь) блоком питания ИПС-1 за 25 рублей, купил ещё в 80тые года три штуки. Ток не большой, не более 1,5 ампера, но отменная защита и регулировка от 0 до 15 вольт. Он хоть и меньше китайца в два раза, но радиатор в нём полноценный и даже полчаса работы с током в 1,5 ампера на 5 вольтах работает стабильно не перегреваясь!

Мой дипломный проект в Казанском Авиационном техникуме в 1967 году был как раз лабораторный блок питания двухканальный с регулируемой защитой по току.
В то время дипломную практику проходил в НИИ Электроники (номерной ящик)
в отделе блоков питания. Много полезного почерпнул для себя в схемотехнике.
Блок делал с изготовлением, а основанием для ТЗ моего проекта было то, что техник при макетировании каких-то схем с использованием заказных транзисторов из за отсутствия токовой защиты спалила за неделю транзисторов на 150 рублей, транзисторы изготавливали по заказу нашего НИИ запомнилось название А406А - позднее они пошли в серию уже под маркой 2Т803А как аналог американского 2N3055. Каждый экспериментальный транзистор стоил 50 рублей. И эта барышня спалила три транзистора (её зарплата была 80 рублей). Впервые узнал о применении стабилизаторов тока , простейшей схеме на транзисторе , стабисторе, (а сейчас можно использовать светодиоды старой технологии, не супер яркие (3,3-3,5 в) у них напряжение чуть более 1,2 вольта) и паре резисторов, которая позволяет работать регулирующему каскаду в оптимальном режиме почти от 0 вольт и до 30, при этом небольшое усложнение схемы на порядки повышает коэффициент стабилизации. Сейчас эти вещи уже не так актуальны и обилие специализированных микросхем для различных стабилизаторов обеспечивает решение задач практически на все случаи жизни. В этой теме чуть позже пройдусь по схемам и по микросхемам для этого направления.

TI выпускала ещё в 1975 году микросхемы LM 117, Lm217 LM317 в разных корпусах, позже появились LM150, LM250 LM350 (3 амперные) LM138, LM238 и LM 338(5 амперные). первые и более старые на ток до 1500ма в корпусат ТО-3 и ТО220 и 0,1 ампера в корпусе LA, На этих микросхемах можно собрать мощные регулируемые стабилизаторы на минимальном количестве элементов. Например на али десяток LM338 в ТО220 корпусе стоят 130-150 рублей. Ваш блок питания потребует только достаточно мощного трансформатора и диодного моста, вентиляторы от 5 до 15 см сейчас тоже совсем дешёвые. Если взять из древнего телевизора трансформатор ТС250 или 180, намотать две обмотки по 15 вольт 2,5 мм проводом или удобнее шинкой , поставить диодный мост КРВС5002 - 5010 на общий радиатор , Чтобы не искать диодный мост, вполне можно использовать от любого автомобильного генератора, лучше мостик с 8 диодами, (по два диода в каждое плечо впараллель,) то можно легко собрать регулируемый стабилизированный блок питания с диапазоном от 32 (40) вольт и в минимуме порядка 1,5 вольт. Ну а если нужно иметь токи более 15-20 ампер , то просто добавить мощные транзисторы с выравнивающими резисторами в эмиттерных цепях. Хотя такие регуляторы с низким КПД, особенно при необходимости использования малых напряжений при больших токах.
многие производители электронных компонентов выпускали микросхемы и микросборки для блоков питания. Это и Томсон и Sanken и ещё все киты типа IR, Fairhild и т.п. На компэле большой выбор микросхем специально по функционалу распределены и даташиты в каталогах под рукой. Для большинства блоков питания в качестве измерителей А/V подойдут измерители типа https://ru.aliexpress.com/item/Hot-Sale-Red...0608.0.0.nFfLdV

двигаемся дальше. Для выпрямителя работающего на ёмкостный фильтр на ХХ, т.е при отсутствии нагрузки, напряжение постоянного тока поднимается до амплитудного напряжения синусоиды. Т.е. при том, что обмотка выдаёт переменное напряжение 36 вольт на конденсаторе фильтра будет напряжение после выпрямления достигающее значения 36/0,7=51,5вольт. Значит учитывая допуск на сетевое напряжение +-10% конденсатор должен иметь напряжение минимум 56 вольт ближайшее стандартное - 63 вольта. Соответственно транзисторы должны иметь напряжение Uкэ не ниже 70 вольт. т е если КТ819 с буквой Г . Даже КТ819ВМ будет работать в зоне риска,поскольку у него это значение всего 60 вольт.
А вот если использовать стабилизатор LM338 , то с выпрямителя напряжение должно быть не более 40 вольт. Так что и это надо учитывать. Поэтому надо сразу по обмотке трансформатора иметь в виду, что переменное напряжение не должно быть более 40/1,4 =28 вольт. Я бы сделал просто, Трансформатор или готовый из серий ТПП или ТН , но выбор сейчас сложен тем, что ток 5ампер не часто в унифицированном ассортименте встретишь. Итак чтобы сделать такой блок нужен трансформатор. Мощность 30х5= 150 ватт минимум. Обмоток вторичных на 28-30 вольт и на 5 -6 ампер. Ещё желательно вторую обмотку на 8-12 вольт на ток не более 300-500 ма. для питания измерителя и вентилятора. Силовую обмотку для облегчения теплового режима желательно сделать с отводом от середины , 0-15 вольт включаем половину обмотки , 15-30 вольт -подключаем всю обмотку. Схема элементарная . если не достаточно даташита могу нарисовать и список элементов и ссылки где и что надо купить. Если кому интерсно, - то продолжение следует!

Конечно интересно.
Шамиль Загидович, а можно так же понятно о работе стабилизатора тока? Я про регулируемое ограничение выходного тока.

Присоединяюсь.

Стабилизация тока осуществляется с помощью обратной связи по току( обычно по падению напряжения на токоизмерительном резисторе- датчике тока). В своих рассуждениях я имел в виду несколько иные особенности стабилизатора тока. Например для усиления сигнала обратной связи нужно чтобы транзистор этого каскада работал в оптимальном режиме и при максимальном напряжении питания и при минимальном, если в качестве нагрузки в коллекторной цепи будет простой резистор, то обеспечить одинаковые параметры и при 30 вольтах и при 1-2 вольтах не реально, если резистор взять малого сопротивления, то при 30 вольтах транзистор будет на пределе по току и может перегреться, а это и температурный дрейф и опасность отказа, при минимальном напряжении ближе к оптимальному, но ведь малые напряжения , близкие к нулю почти не используются. А если использовать токовую стабилизацию, то каскад будет работать в оптимальном диапазоне всегда. И при этом температурная стабильность за счёт того ,что температурные коэффициенты компенсируются . Правда в интегральных стабилизаторах это всё имеется уже в схемах используемых в них операционников и компараторов, и они спокойно работают в диапазоне питания от 2-3 вольт и до 30-40. Наверняка знаете о "токовом зеркале" в схемотехнике этих усилителей. Простейший регулятор -стабилизатор тока это как раз для светодиодных драйверов, поскольку светодиоды требуют стабильного тока. Для примера можно принцип пояснить на простой схеме. Нам нужен транзистор необходимой проводимости ( для вариантов разной полярности, опорный источник напряжения 1-2 вольта, и токоизмерительный резистор . В качестве источника опорного можно использовать стабистор, светодиод, или пару обычных диодов включенных последовательно. Транзистор Р-N-P если требуется стабилизация тока от плюсового вывода или N-P-N если стабилизируем ток от минуса. Дальше без рисунков сложно. Замечательная штука школьная доска и мел! Надо S-plan искать в закромах.

Присоединённое изображение (нажмите для увеличения)

На нарисованной схемке Д1 - источник опорного напряжения, оно необходимо для того, чтобы транзистор имел возможность управлять током, удерживая его строго в диапазоне по формуле . Чем меньше величина сопротивления Ri, тем меньше потери и шире диапазон рабочего напряжения.
Честно сказать ,неблагодарное дело излагать теорию без оперативной обратной связи, сложно предугадать неясные вопросы.
Я наверное просто выберу время, соберу комплектуху и смакетирую простенький блок , а уже потом либо описание сделаю, либо видеоролик состряпаю. Но о сроках не зарекаюсь, дачный сезон подступает вплотную. Поэтому не обессудьте.

Доброго Здоровьечка Коллега!!!
... Самое главное не сильно торопясь ..."дачный сезон" - это святое! ... Я просто по своему опыту хотел добавить ... Блок питания с широкими возможностями - это основа ... А дополнение в виде двухканального генератора СИНТЕЗАТОРА сигналов - это ещё интереснее ... синхра из образцовых ДПКВ и ДПРВ ... это - самое примитивное ( хотя и одно из самых необходимых) для проверки блока ... Тем более , что самая простая периферия позволяет создать библиотеку сигналов ... ну а дальше ... от фантазии и возможностей...

Последнее время занимаюсь тестированием зарядных устройств. Но в отрыве от аккумуляторов разных технологий сейчас уже никак . Всё больше автоматических зарядных устройств, которые постепенно заменяют старые с ручным управлением. Теперь наиболее универсальные ЗУ обычно имеют несколько программ, которые оптимизированы под АКБ конкретных технологий, т.е обычные старые малосурьмянистые, Са/Са батареи, Гибридные батареи у которых несколько разновидностей, либо AGM и GEL батареи. Производители ищут пути сокращения расхода воды, повышения стойкости к глубокому разряду, обеспечение более быстрого восполнения заряда. Пока революционного скачка не получается, например увеличили один параметр, но пожертвовали другим.
Привычные АКБ с жидким электролитом (WET) всё плотнее упаковывают пластины в пакетах, чтобы активная масса была более прочно закреплена на решётках, а промежутки заполнены удерживающими элементами. Например вес стандартной 60 ач батареи 15,5 кг, а такая же батарея ЕFB+ уже на 1,1 кг тяжелее, и ресурс увеличен на год (гарантия на 36 а 48 месяцев) .
За январь тестировал зарядники трёх производителей Кулон 912 от Балсат, СПБ. PL-C010P Expert от московского разработчика и производителя Battery Service и БЛ1204 от ещё одного питерского производителя. По цене и мощности они различаются 7000р примерно Кулон 912, 7900р - за Эксперта и 2510 по коллективной закупке за БЛ1204. Соответственно и токи 12 ампер , 10 ампер и 4 (5) ампер.
Кулон 912 наиболее продвинутый , с управлением по Wi-Fi, позволяет и заряжать и разряжать батареи , настраиваемых параметров много, можно и задержки включения режимов и пороги отключения, и количество циклов и естественно напряжение и токи в довольно больших пределах. Правда зарядный ток не более 12 ампер, а разрядный -всего 3 ампера. Можно менять прошивки и писать логи на СД карту.
Эксперт просто заряжает батарею сам, без вмешательства - сам тестирует, определяет состояние и обеспечивает зарядку , фирма разработчик является дилером американской Мидтроникс в России. т.е. авторитетный бренд с отличной родословной.
БЛ1204 увидел случайно обсуждение на Ойл клабе, почитал и очень захотелось посмотреть самому, сразу скажу -очень понравилось, особенно учитывая цену.
При этом Кулон просто программируемое устройство реализующее вашу программу ни в чём не отклоняясь от задания.
Эксперт рассчитан на "чайника" - подключил, дождался загорания зелёного сигнала и получил заряженную батарею.
БЛ- это полуавтомат, дающий простор для выбора, правда не особо широкий, - 4 программы .
В итоге Кулон инструмент для грамотного пользователя, позволяет сделать любой алгоритм , но выбор должен делать именно знающий специалист.
С Экспертом надо только правильно подключить крокодилы, вставить вилку в розетку и дождавшись загорания зелёного индикатора , отключить готовый к работе аккумулятор.
Для БЛ1204 надо только знать какой тип вашей батареи и выбрать правильную программу, мощность его поменьше, поэтому для батареи ёмкостью 75-120 ач потребуется времени побольше чем для Эксперта, особенно если батарея разряжена сильно.
По анализу осциллограмм и реакции на воздействия у БЛ интересный и развитой алгоритм, хотя и у Эксперта режим работы импульсный, но у БЛ это меняющийся во времени в зависимости от отклика батареи вид импульсов. Если у Эксперта это почти постоянная частота порядка 1000 гц, то у БЛ это пакеты с меняющимся наполнением. Довольно сложные сигналы которые не просто отследить, чтобы осмыслить что измеряется и какое управляющее воздействие идёт в ответ.
Изложил свои наблюдения на ойл клубе, но там не та атмосфера, чтобы осмысливать. Попозже сделаю подборку иллюстраций в виде видео и фото. Чтобы не занимать место наверное просто ссылку сюда положу на свой ЯД.