» » » Сделай сам автомобильный стабилизированный блок питания 24V => 15V/5A с защитой от КЗ, переполюсовки, перегрузки и перегрева

 
 
 

Сделай сам автомобильный стабилизированный блок питания 24V => 15V/5A с защитой от КЗ, переполюсовки, перегрузки и перегрева

Разместил riswel 6 февраля 2012. Просмотров: 31 940

3

Блок питания был заказан водителем-дальнобойщиком для ноутбука, который мне увидеть так и не довелось, поэтому ничего не могу сказать о модели, требующей столь нестандартного для ноутбуков напряжения питания.

Импульсные БП были сразу отвергнуты заказчиком, как источник интенсивных помех для радиостанции (по словам заказчика, импульсных БП было им опробовано не мало). Аналоговыми БП, имеющимися в продаже, заказчик так же, - "наелся" (без объяснения причин).
После недельного таймаута, взятого для изучения "рынка" подобных устройств и проектирования своего варианта БП, предложил заказчику два варианта однотипных БП, работа которых меня лично удовлетворила при испытании макетных версий.
В обоих устройствах в качестве основного стабилизатора использована микросхема КР142ЕН22А (DA1 - в обеих схемах) с максимальным током 7,5А, с защитой от перегрева и КЗ. Рассеиваемая мощность микросхемы, однако, невелика, поэтому для гашения мощности применен предварительный (балластный) стабилизатор с регулирующим элементом на мощном транзисторе VT3, котрый используется и в качестве ключа защитного устройства, обесточивающего DA1, а, значит, и питаемое устройство в экстремальных ситуациях.
Выходное напряжение балластного стабилизатора 19В (определяется стабилитроном VZ2). Таким образом, максимальная мощность, рассеиваемая на микросхеме DA1, не превысит 20Вт.

Схема 1


Блок питания, изображенный на схеме 1, кроме защит, интегрированных в КР142ЕН22А, содержит защиту от переполюсовки (диод VD1, включенный последовательно с БП); триггерную защиту от КЗ и токовой перегрузки, выполненную на датчике тока R3, транзисторе VT2, тринисторе VS1 и транзисторе VT5.
При этом ток отпирания транзистора VT2 зависит от сопротивления резистора R2, а резистор R4 ограничивает ток базы транзистора в случае обрыва токового датчика. Срабатывание токовой защиты происходит при токе, превышающем 5,6А, либо - при КЗ. Работа узла токовой защиты происходит следующим образом. При достижении величины падения напряжения на резисторе R3 5,5-5,7В, транзистор VT2 открывается, обеспечивая прохождение некоторого тока через делитель на резисторах R5, R8 (которым, кстати, можно регулировать чувствительность схемы).

Как только падение напряжения на резисторе R8 станет достаточным для создания отпирающего тока в управляющем переходе тринистора VS1, тринистор откроется, подав на базу транзистора VT5 некоторое напряжение смещения, необходимое для отпирания этого транзистора, который, в свою очередь, замкнет базу регулирующего транзистора (VT3) балластного стабилизатора - на общий провод, в результате чего, выход балластного стабилизатора будет обесточен, работа БП прекратится.
Т.к. схемы всех защитных узлов в схеме БП одинаковы, в пояснении работы других узлов особой нужды нет.

На элементах RT, VS2, VT7 выполнена термозащита, срабатывание которой происходит спустя 30-60 секунд после останова вентилятора, обдувающего радиатор, на котором расположены мощные регулирующие элементы VT3, DA1 и диод VD1, на котором так же рассеивается часть мощности. Термодатчик RT устанавливается в непосредственной близости от радиатора. В качестве термодатчика применен терморезистор от регулятора вращения вентилятора компьютерного БП, сопротивление которого с ростом температуры - уменьшается.

На стабилитроне VZ3, тринисторе VS3 и транзисторе VT9 организована защита от перенапряжения на выходе БП, которое возможно в случае пробоя (электрического или теплового, чего нельзя исключать) DA1. Напряжение срабатывания этого узла защиты происходит при напряжении около +17В (максимальное напряжение питания ноутбука, заявленное заказчиком) и определяется параметрами стабилитрона и суммой падения напряжений на управляющем электроде тринистора VS3, эмитерного перехода транзистора VT1. Резистор R17 ограничивает ток этой цепи.

Относительно большое количество компонентов, примененных в защитных узлах, вызвано стремлением сделать раздельную индикацию срабатывания каждого из защитных узлов. Транзисторы VT5, 7, 9 создают необходимую развязку для раздельного управления каждого из узлов ключом на VT3; транзисторы VT4, 6, 8 - расширяют сигнал от выключателя S1 для одновременного управления тринисторами всех защитных узлов, обеспечивая функцию включения-выключения БП, а так же функцию сброса защиты, шунтируя сработавшие тринисторы для возврата в исходное (закрытое) состояние после срабатывания любой из защитных схем. Конечно, не исключены варианты использования многонаправленного выключателя или реле, но мне такой вариант показался более компактным.

Транзистор VT10 инвертирует сигнал состояния кнопки, включенной относительно общего провода схемы. В нем не будет необходимости, если кнопка будет соединена между точкой соединения резисторов R7, 10, 16 и эмитером транзистора VT1, выполняющего функцию стабилизатора, питающего защитные узлы.

Схема обоих блоков питания не нуждаются в электролитических конденсаторах большой емкости. Достаточно конденсаторов малой емкости для предотвращения проникновения импульсных помех от бортовых устройств автомобиля.

Схема 2

Cхема содержит гораздо меньше деталей, но и аварийная индикация - общая при том, что защитный функционал не изменился.

Работа происходит следующим образом. При успешном подключении выключенного БП (контакты выключателя S1 замкнуты - рекомендуется) к бортовой сети загораются светодиоды защиты (HL1-HL3 - в схеме 1, HL1 - в схеме 2).

Перевод S1 в разомкнутое состояние включает БП и загораются диоды "ОК", индицирующие наличие выходного напряжения. При срабатывании любого из защитных узлов, загорается индикация, соответствующая аварии (для схемы 1) или общая аварийная индикация (для схемы 2). Для сброса аварии достаточно выключить-включить БП, замкнув-разомкнув контакты S1.

Сборка

Т.к. заказчик выбрал схему 2, именно по этой схеме и был изготовлен окончательный вариант БП.
Блок питания собран в корпусе от компьютерного БП.

Схема управления и защиты собрана на небольшой макетной плате с металлизированной перфорацией.
Индикация наружу не выводилась, свет ярких светодиодов довольно неплохо виден внутри корпуса. В качестве разъема





Использован имеющийся штатный сетевой разъем компьютерного БП. Для хорошего отвода тепла все силовые компоненты закреплены через изолирующие теплопроводные прокладки на медной пластине, которая, в свою очередь, прикреплена к процессорному радиатору и корпусу.
Без вентилятора охлаждения будет недостаточно. Использован вентилятор от компьютерного БП, закреплен на радиаторе и запитан от выходного напряжения через резистор 33 Ома. При этом ребра радиатора, при работе БП на полную нагрузку в течении длительного времени, остаются практически холодными. Резистор R3 должен иметь мощность не менее 7-10Вт для долговременной работы.

Надеюсь, что подобный БП пригодится и для других целей.
Константин (riswel)
Россия, г. Калининград
Профиль riswel
C детства - музыка и электро/радио-техника. Перепаял множество схем самых различных по разным поводам и просто, - для интереса, - и своих, и чужих.

За 18 лет работы в Северо-Западном Телекоме изготовил много различных стендов для проверки различного ремонтируемого оборудования.
Сконструировал несколько, различных по функционалу и элементной базе, цифровых измерителей длительности импульсов.

Более 30-ти рацпредложений по модернизации узлов различного профильного оборудования, в т.ч. - электропитающего. С давних пор все больше занимаюсь силовой автоматикой и электроникой.

Почему я здесь? Да потому, что здесь все - такие же, как я. Здесь много для меня интересного, поскольку я не силен в аудио-технике, а хотелось бы иметь больший опыт именно в этом направлении.
 

Понравилось? Палец вверх!

  • всего лайков: 9

Поделись с друзьями!

Связанные материалы:


Защита USB-устройств от статики. Чипы TPD2E001, USB6B1, STF202-22T1G

Наверное каждый из нас когда-нибудь испытывал на себе разряд статического электричества, а многие...

Люминесцентный светильник с лупой QUICK. Переделка на светодиоды

Мы не такие богатые, чтобы покупать дешевые вещи. Афоризм Когда у меня в лаборатории появился...

TA7317P – микросхема для устройств защиты акустических систем

Усилители мощности с двуполярным питанием должны иметь узел для защиты подключаемых к ним...

Малошумящий двухполярный блок питания для высокочувствительных устройств

Делюсь с читателями простой и в то же время удачной конструкцией двухполярного блока питания,...

Сделай сам лабораторный импульсный блок питания. Часть 6. Защита ИБП и регуляторы

Ограничение выходного тока импульсного блока питания необходимо прежде всего для защиты испытуемой...

Сделай сам лабораторный импульсный блок питания. Часть 5. Миниатюрный лабораторный

Несмотря на простоту схем импульсных блоков питания, описанных в предыдущих частях серии,...

Сделай сам лабораторный импульсный блок питания. Часть 4. ЛБП на ШИ-регуляторе TL494

Популярность TL494 неоспорима. Появившись более двух десятков лет назад, микросхема производится...

Сделай сам лабораторный импульсный блок питания. Часть 1. ЛБП на микросхемах серии

Трудно поспорить с тем, что лабораторный блок питания (далее ЛБП) — вещь необходимая каждому, кто...

Стабилизатор напряжения сети 1,8 кВт на PIC12F675

В последнее время мощности бытовых нагрузок возросли: появились фены, обогреватели, утюги, СВЧ печи...

Регулируемый стабилизатор напряжения с регулируемым оганичением выходного тока

Простенькая относительно схемка, со средними параметрами, на основe транзисторoв с большим...

Простые импульсные блоки питания

Несколько раз меня выручали блоки питания, схемы которых стали уже класическими, оставаясь простыми...

TDA8920

TDA8920 - высококачественный усилитель мощности класса "D" с очень низким уровнем рассеяния. ...
<
  • Гражданин
7 февраля 2012 19:08

Дмитрий / MityayII

  • С нами с 21.12.2009
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 1 комментарий
  • 0 публикаций
 
  • 0
Обычно тошибовские ноуты кушают 15В.

<
  • Гражданин
8 февраля 2012 22:19

Владимир / Корниенко В.А.

  • С нами с 29.10.2011
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 1 комментарий
  • 0 публикаций
 
  • 0
Аналогичное устройство можно сделать гораздо проще. Перед микросхемой включается мощный резистор на 1.8 Ом. Все будет работать точно так же. Проверить чтобы при токе нагрузки 5 А напряжение на входе микросхемы было минимально возможным при входном в стабилизатор 24 В. А вообще я бы не применял этот стабилизатор. 7.5 А вроде бы и не мало, но максимальная рассеиваемая мощность смущает. К тому же корпус маленький. Сомневаюсь, что он способен отвести тепло от кристалла при указаной мощности. Я брал обычную 12 В кренку. Снизу подпирал ее светодиодом красного свечения и получалось 13.5 В. С выхода микросхемы в базу мощного транзистора (КТ-819 например). Транзистор обязательно в металлическом корпусе. В коллектор транзистора резистор 1 Ом 50 Вт. Устройство работало при токах до 10 А.

<
  • Гражданин
8 февраля 2012 23:18

Константин / riswel

  • С нами с 28.08.2009
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 117 комментариев
  • 27 публикаций
 
  • 0
Цитата: Корниенко В.А.
Аналогичное устройство можно сделать гораздо проще.

Конечно же можно сделать проще. Можно упростить и предложенную Вами версию. Но в данном случае я не стал уж слишком упрощать, несмотря на кажущуюся целесообразность. Примененная КРЕНка хорошо зарекомендовала себя в других конструкциях, работая длительное время на пределе. Схемы защиты так же - отработаны и надежны. Пластмассовые силовые компоненты, примененные в данном случае, выбраны с достаточным запасом. Балластный транзистор в данном случае применен не только для гашения мощности.

Информация
Вы не можете участвовать в комментировании. Вероятные причины:
— Администратор остановил комментирование этой статьи.
— Вы не авторизовались на сайте. Войдите с паролем.
— Вы не зарегистрированы у нас. Зарегистрируйтесь.
— Вы зарегистрированы, но имеете низкий уровень доступа. Получите полный доступ.