Двухканальный блок питания на LM2576HVT-ADJ

[DTS]

Двухканальный блок питания на LM2576HVT-ADJ

Представляю вниманию довольно простой и в тоже в ремя достаточно мощный лабораторный блок питания на основе микросхемы LM2576HVT-ADJ . Почему именно её, да потому что она позволяет получить вполне достойные характеристики , а так же возможность регулировки по по напряжени. Вот только в типовой схемме регулировка напряжения идёт не от ноля, а от 0.7-1.5в,а одновременная регулировка по току отсуцтвует.
В приводимом мной варианте включения такой досадный дедостаток устранён, а так же увеличен максимальный ток с 3А до 10А (возможно получить ток и более этих значений, к примеру 50А и более , но на практике такие токи бывают редко востебованны, так что заострять внимания на них не буду).
Итак рассмотрим схемму включения.
Первым делом мы видим, что блок питания работает по принципу понижающего DC-DC преобразователя напряжения с КПД до 95%. Во всяком случае так нас заверяет даташит. В реальности цифры не такие радужные и чтобы покорилась отметка 90% -нужно ещё постараться.
По сути микросхемма уже имеет в своём корпусе мощный полевой транзистор , который способер работать на токах до 3А. Некоторые экземпляры способны работать и на токе до 5А.
Так же не маловажно и то, что микросхема LM2576HVT-ADJ имеет б0льшее входное напряжение относительно микросхемы LM2576T-ADJ . То есть если микросхемма имеет индекс *HV* , то её входное напряжение может достигать 60В , а если этого индекса нет, то всего лишь 40В. Для себя я выбрал с индексом *HV* , так как на вход подал гораздо больше 40В, при этом хотел иметь запас по напряжению. Если у Вас источник питания выдаёт меньшее напряжение, то смело ставим микросхемку без индекса, тем более разнице в цене может составлять 5-6 раз. Конкретно мне одна микросхемка обошлась в 3$, а покупал я их через интернет и к этой сумме следует прибавить ещё стоимость доставки.
Так же обратите внимание на тот момент, что в данной схеме используется компаратор , который и даёт возможность применить сразу две обратные связи, как по току так и по напряжению, причём регулировка тока и напряжения получается от чистого нолика , ограничение тока является основным защитным фактором данного блока питания, так как защиты от короткого замыкания здесь нет, она по сути здесь и не нужна, так как при певышении заданого тока , блок питания с источника напряжения переходит в режим работы источника тока. Так же в схеме присуцтвует индикатор стабилизации тока, таким образом облегчая визуальный конроль при работе .

 

[DTS]

Ниже привожу несколько схем, которые по сути являются одной и тойже , но с дополнительным *обвесом*.
схема N1
Это схема без усиления и максимальный ток может быть не более 3А, в схеме реализована возможность контроля выходного напряжения и ограничение тока, роль датчика тока выполняет резистор R8. А максимальное выходное напряжение ограничивается резистором R*1 .
Входное напряжение не должно вревышать 35в иначе стабилизатор напряжения в лице LM7805 попросту перегорит и вся схема выйдет из строя, в случае же если напряжение выхе 35в но ниже 40в, то можно последовательно входу стабилизатора установить стабилитрон на 12-20в мощностью от 1Вт.

 

[DTS]

Схема N2
В ней уже присутствует транзистор который уже берёт на себя роль силового элемента и разгружает по току внутренний транзистор микросхемы. Резистор R4 задаёт порог открытия силового транзистора, другими словами благодаря падению напряжения на этом резисторе - приоткрывается транзистор Q1, транзистор этот должен быть с довольно высоким рабочим током коллектора, а именно не менее 3А, в противном случае мы ничего толкового не получим, так как сама микросхема в состоянии работать с таким током, но с другой стороный мы может распределить нагрузку сразу на двоих, то есть в работе одновременно будет и микросхема со своим транзистором и внешний транзистор, при этом сопротивление резистора R4 следует уменьшить и подобрать его исходя из токов через силовые элементы, в идеале эти токи должны быть равны. Но это не всегда удобно, так что лучше применить транзистор с током коллектора от 5А и более, лично я использовал транзистор D209L с током коллектора 10А, КУ транзистора роли не играет, главное его ток через коллектор, а так как работает он в ключевом режиме, то тепловыделение на нём будет гораздо меньше чем если бы он работал в линейном.Следовательно в данной схеме можно применить транзисторы с достаточно скромной максимальной мощностью.

 

[DTS]

Далее рассмотрим схему в которой реализована возможность получить помимо одного выходного напряжения ещё и двухполярное с применением одой микросхемы. Такой вариант тоже найдёт своих поклонников.Так же в схеме реализована возможность сразу использовать систему принудительного охлаждения с регулировкой оборотов вентилятора, более продумано питание компаратора и выходное напряжение может уже доходить до 50-57В (при входном 60в).Двухполярное питание огранизовано при помощи операционного усилителя MC4558(стоить обратить внимание на питание ОУ, так как при использовании ОУ с напряжение выши питания самого УО он может выйти из строя, так что смотрите этот параметр в даташите примениемых конкретно Вами ОУ).

 

[DTS]

А теперь практически то же самое но для тех кто не любит читать.
 

 

[DTS]

Для данного типа блока питания необходим дроссель, без него толку не будет, так как вся регулировка происходит по средству Широтно Имульсной Модуляции, другими словами от длительности импульса зависит как выходной ток так и напряжение, тот же принцип работы применяется и в компьютерных блоках питания, а так же многих других источниках питания.
Дроссель нужно намотать с индуктивностью минимум 150микроГенри , так рекомендует даташит, но для наших целей, так как блок питания будет работать с разными токами , диаппазон их будет лежать от 0А до максимального значения, в данном случае 10А, то индуктивность следует выбрать б0ольшей, конкретно в моём случае я взял 300мкГн.
Для этого я намотал свой дроссель на сердечнике от дросселя групповой стабилизации компьютерного блока питания.
После намотки дросселя - заливаем его эпоксидной смолой, так и нас дроссель не бует *фонить* и качество изоляции значительно улучшится.
 

 

[DTS]

Далее займёмся корпусом, для его изготовления я применил холоднокатаный лист толщиной 2мм (выбор материала обусловлен его наличием) , для охлаждения силового транзистора и диодного моста - применил игольчатые радиаторы, их площадь охлаждающей поверхности избыточна и реально хватило бы в 3 раза меньшей, но для меня так было удобнее.Переднюю панель изготовил из стаклотестолита и украпил её с помощью алюминиевых уголков.
Все соединения произведены на винтах с потайной головкой М3.
 

 

[DTS]

Далее займёмся передней панелью, внешний вид тоже должен радовать глаз, по этому я обтянул её автомобильной самоклейкой, штука очень жёсткая, но если прогревать феном то работать с ней одно удовольствие, использовал вариант с фактурой кожи.Предварительно поверхность необходимо обезжирить. Медленно прогревая феном сначала приклеиваем, а затем утягивает края во внутрь.
 

 

[DTS]

Далее собираем всё вместе, процесс идёт веселее, ведь уже можем видеть свои труды.
Запаиваем все детали, закрепляем на радиаторы все греющиеся элементы с использованием теплопроводящей пасты, силовые транзисторы в придачу изолируем от корпуса слюдяными прокладками. А конденсаторы крепим на шасси при помощи своеобразного крепления.
Все провода укладываем и стягиваем капроновыми стяжками, резьбовые соединения фиксируем при помощи клея.
 

 

[DTS]

Теперь наш блок питания готов, подключаем нагрузку и радуемся его работе. Вес и габариты конечно же весьма внушительные, но в руках его не носить, стоит себе на рабочем месте и трудится на благо людям.
 

 

[DTS]

У многих может возникнуть вопрос по поводу пульсаций на выходе блока питания и критичности размеров радиатора, а так же по воводу выбора силового транзистора и ёмкости конденсаторов. То ответ прост:
ёмкость конденсаторов по входу , для сетевого трансформаторного блока питания, должна быть минимум 1000мкф на каждый 1А, индуктинвость дросселя может лежать в пределах от 150мкГн до 300(350)мкГн, при использовании дросселя с меньшей индуктивностью - получаем б0льший уровень пульсаций на выходе.В данном варианте уровень пульсаций не превысил 0.1В.
Силовой транзистор можно применить практически любой высокой мощности n-p-n структуры с током коллектора минимум 5А, а лучше больше. На пример отлично подойдёт кт803,805,808,819,908 , а так же импортные аналоги.
Размеры радиатора для транзистора должны быть минимум 200см2 , по сути выбор радиатора зависит от конкретной модели Вашего блока питания, то есть если захотите использовать с большими токами, то и радиатор должен обеспечивать достаточный теплоотвод. Температура кристалла транзистора, его корпуса и радиатора на котором он установлен - это не одно и то же, кристалл может греться гораздо больше , по этому если температура радиатора составляет более 70 градусов, то стоит позаботиться о лучшем охлаждении, ведь температура кристалла уже будет близкой к максимальной.
 
В архиве схема и ПП для конкретно моего варианта , для 2х канального просто сделайте две платы и всё.

 

[WoGo]

Спасибо за статью, как раз думаю над DC/DC. Правда мой выбор пал на другую микру (xl4016) чисто китайская штука, производитель заявил неплохие характеристики.
Думаю многие схематические решения из этой статьи, мне подойдут.

 

[dmitry287]

xl4016 хорошая штука,испытал лаб бп из китайских модулей,собрал по просьбе товарища,результат хороший ,напруга и ток регулируются,5А без сильного нагрева держит длительное время.В схеме сделал небольшие модификации и ограничение максимального тока 5.28А,по даташиту допускает 8А,но как то стремно или надо существенно увеличивать размеры радиатора.

 

[sergant_007]

Блок питания двухканальный

Красиво получился! А у трансформаторов сколько на выходе если не секрет

 

[DTS]

33В на каждом

 

[sergant_007]

двухканальный блок питания

Еще вопросы если можно!
на дросселе какой диаметр провода примерно, на сколько критичны параметры резисторов R7, R13, и во еще у меня есть два прибора как у Вас я так понимаю им питание нужно отдельно подавать, если его взять с выхода 7805 на каждом канале или так нельзя?
А трансформатор я просто хотел использовать например ТС-180 намотать на каждой половине "свою" обмотку как бы должно получится.... КТ819 в избытке.... при наличии времени можно попробовать повторить. Вы так понимаю устройство уже испытывали....
На выходе конденсатор 1000 мкФ беды не наделает при "коротыше выходных клем".....?Просто если на входе поставить емкость 10000 мкФ например то на выходе можно обойти и 100-470 максимум
За информацию большое спасибо!

 

[DTS]

Диаметр провода от 1.2мм и выше, R7 1.5к-2к. R13 470 Ом-4.7кОм.
резисторм R9 подбирается максимальный ток, лучше поставить сразу переменник на 22кОм-100кОм и им уже при закороченых клеммах выставить максимальный ток, а далее уже переменником регулируем рабочую область в готовом виде.
питание показометров можно взять от 7805.
на тс180 мотать лучше по половине на каждую катушку, чтобы вторичка каждого канала была на двух катушках -так будет более равномерно нагружены обмотки и трансформатор будет меньше гудет под нагрузкой.
на вход можно хоть 20 000мкф ставить, он погоды при КЗ не делает, здесь отрабатывает обратная связь с датчика тока и микросхемка резко снижает длительность импульсов, а значит от конденсатора на входе зависит только фильтрация , конденсатор на выходе ставим максимум 1000мкф, иначе обратная связь по напряжению будет тормознутой, оптимально 470мкф.
кт819 лучше взять в то-3 , либо в то-220 ставить по два в параллель с токовыравнивающими резисторами и обязательно закреплять на ОДИН радиатор.

 

[sergant_007]

Блок питания

КТ819 у меня как раз ТО-3, а так можно и D209L поставить они не особо дорогие да радиаторы по серьезнее поставить , мельчить с корпусом не собираюсь....
У Вас остальные элементы кроме моста и регулирующего транзистора на нагрев как...?

 

[DTS]

самое горячее как раз это диодный мостик, остальное практически еле тёплое.

 

[sergant_007]

двухканальный блок питания

Добрый день! Если на каждый канал по такому радиатору ...Хватит....?

Также в наличии обмоточный провод 0,8 мм хочу намотать в два провода по 30 вольт на каждой половине ТС-180 и соединить параллельно (по две обмотки на каждой половине). Я думаю хватит.
в прошлом году зарядное устройство делал из ТС-270 мотал в три провода на каждой половине и соединял параллельно 15 ампер тянет без напряга....