Два трансформатора для двухполярного питания



Двухполярный трансформатор что это

Типы источников питания

Существуют различные типы источников питания. Большинство из них разработаны для преобразования переменного тока высокого напряжения (AC) в низкое напряжение постоянного тока (DC) для питания различных схем электроники и других устройств. Источники питания могут быть разбиты на несколько функциональных блоков, каждый из которых выполняет свою функцию.

Например, стабилизированный источник питания:

Каждый функциональный блок подробно описан на своих страницах:

  • Трансформатор — преобразует (как правило понижает) напряжение сети до нужного напряжения источника питания;
  • Выпрямитель — преобразует (выпрямляет) переменное напряжение с трансформатора в постоянное;
  • Фильтр — сглаживает пульсации выпрямленного напряжения;
  • Стабилизатор — стабилизирует выходное напряжение.

Типы источников питания, составленные из этих блоков, описаны далее. Так же показаны их принципиальные схемы с графиками выходного напряжения.

Трансформатор

Пониженное выходное напряжение трансформатора может быть применено для ламп накаливания, нагревательных элементов, электродвигателей переменного тока. Переменное напряжение не подходит для питания электрических схем, если только они не включают в своём составе выпрямитель и фильтр для сглаживания пульсаций.

Трансформатор -> выпрямитель

Постоянное пульсирующее напряжение подходит для питания ламп накаливания, нагревательных приборов, электродвигателей постоянного тока. Но не подходит для электронных схем, если те не содержат фильтр для сглаживания пульсаций напряжения.

Трансформатор -> выпрямитель -> фильтр

У выпрямленного и сглаженного постоянного напряжения видны только небольшие пульсации. Такое напряжение подходит для питания большинства электронных схем.

Трансформатор -> выпрямитель -> фильтр -> стабилизатор

Стабилизированное напряжение подходит абсолютно для всех электронных схем.

Двуxполярный источник питания

Двухполярный источник питания

Двухполярный источник питания — это особый тип источников питания. Некоторые электронные схемы требуют двухполярного питания с положительным и отрицательным напряжением. Такие источники называют двухполярными. Так же их называют двойным источником питания, потому что они похожи на два обычных источника, выходы которых соединены последовательно как показано на схеме. (На самом деле всё несколько сложнее.) Подробнее об этом можно почитать в статье Двухполярный блок питания.

Такие источники имеют три вывода на выходе. Например ±9В источник имеет выводы +9В, -9В и 0.

Двухполярный источник питания

Двухполярный источник питания

Иногда для питания различных радиотехнических устройств требуется иметь два двухполярных напряжения +12 и -12 В (или +9 и -9 В) от одного источника — аккумулятора или сетевого трансформатора с одной обмоткой. Такие напряжения необходимы для работы операционных усилителей и некоторых других схем. При этом основное потребление тока схемой осуществляется, как правило, по цепи с положительным напряжением, а цепь «—» является вспомогательной. Промышленность выпускает специализированную микросхему преобразователя для получения отрицательного напряжения: КР1168ЕП1 (входное напряжение 3. 10 В, а выходное отрицательное такой же величины, что и на входе). Но она перекрывает узкий диапазон напряжений.

На рисунке приведена схема простого преобразователя, который позволяет получать от источника +12 В (+9 В) дополнительное стабилизированное напряжение -12 В (-9 В при использовании стабилизатора КР142ЕН8А). Ток нагрузки по цепи -12В может быть до 15 мА. Преобразователь работает на частоте 50 кГц и сохраняет свою работоспособность при снижении напряжения питания до 7 В. Схема состоит из автогенератора на транзисторе VT1, повышающего напряжение трансформатора Т1 и интегрального стабилизатора DA1. При сборке требуется соблюдать полярность подключения фаз обмоток трансформатора Т1, указанную на схеме. Со вторичной обмотки трансформатора напряжение после выпрямления должно быть 15. 19 В, что необходимо для нормальной работы стабилизатора DA1.

Для настройки преобразователя сначала вместо DA1 подключаем резистор 150 Ом. При нормальной работе схемы форма напряжения на обмотке 3 в трансформаторе Т1 выглядит так:

При настройке может потребоваться подбор конденсатора СЗ и резистора R2. Трансформатор Т1 выполняется на броневом сердечнике типоразмера Б22 из феррита 2000НМ (1500НМ) и содержит в обмотке 1 — 80 витков, 2 — 15 витков, 3—110 витков провода ПЭЛШО-0,18. После проверки и настройки схемы катушку и ферритовые чашки закрепить клеем. Конденсаторы С2, С4, С5 применены типа К50-29-63В, С1 и СЗ — любые малогабаритные, С6 — К53-1А-20В.

Все элементы схемы размещены на печатной плате с размерами 65х50 мм. Для уменьшения высоты платы монтаж выполнен в двух уровнях — конденсаторы С4 и С5 расположены над элементами VT1 и DA1. Схема позволяет получать и более высокое выходное напряжение, чем на входе, если использовать отрицательный выброс напряжения.

Читайте также:  Аккумулятор для перфоратора dewalt dch133n

Если собранное вами устройство является стационарным и может питаться от сети, то для получения двухполярного напряжения можно применить широко распространенные малогабаритные трансформаторы (конструктивно оформленные в виде сетевой вилки). Они имеют одну вторичную обмотку, и, чтобы не перематывать трансформатор, удобно воспользоваться схемой, приводимой ниже.


Источник: shems.h1.ru

Двуполярное питание от одной обмотки трансформатора.

Как получить разнополярные напряжения от однополярного источника или
трансформатора с одной вторичной обмоткой.

«Как нам быть, если имеющийся однополярный выпрямитель необходимо дополнить выпрямителем противоположной полярности, а перемотка сетевого трансформатора нежелательна?» — справедливо озадачились вопросом английские радиолюбители и сами же на него ответили в журнале «Wireless World» аж в далёком 1980 году. Как это выглядит?

Дополнительный выпрямитель, состоящий из диодного моста V2 и сглаживающего конденсатора С4, подключается к вторичной обмотке силового трансформатора через разделительные конденсаторы С1 и С2.

«Wireless World» (Англия), 1980, №8
Радио №7, 1982 г.

Рис.1 Двуполярное питание от одной обмотки на двух мостах

Скромненько, со вкусом, но на этом — вся статья.

На самом деле, многочисленные заявления по поводу того, что подобные преобразователи слаботочны и не «держат» мощных нагрузок, с одной стороны, весьма преувеличены, с другой — имеют под собой некоторую почву в виде требований, предъявляемых к величине ёмкостей С1 и С2.
Теоретически источники отрицательного напряжения способны отдавать мощность, соизмеримую с мощностью основного положительного источника и в сумме с ним обеспечивать мощность равную мощности трансформатора.

А из каких соображений следует выбирать номиналы разделительных конденсаторов?
Тут всё просто — их реактивные сопротивления на частоте 50 Гц должны быть в 30. 40 раз меньше, чем сопротивление Rн при максимальном токе, где Rн = U/Imax . Рассчитать эти сопротивления можно на странице — ссылка на страницу.

Уменьшить количество разделительных конденсаторов до 1 шт. можно воспользовавшись следующей схемой.

Рис.2 Схема выпрямителя с формированием двуполярного выходного напряжения

Выходное напряжение трансформатора выбирается исходя из требуемых напряжений, а рабочие напряжения разделительных конденсаторов должны выдерживать вдвое большие величины, чем пиковые значения выпрямленного переменного напряжения.

Теперь можно забыть про разделительные конденсаторы и перейти к схеме, представленной на Рис.3.


Тут всё очень просто — два однополупериодных выпрямителя разной полярности на диодах VD1 и VD2 и два сглаживающих конденсатора — С1 и С2.

Недостатком схемы является необходимость применения электролитов ёмкостями в два раза большими, чем в аналогичных выпрямителях, выполненных по двухполупериодной схеме.

Рассчитать номиналы этих конденсаторов можно в калькуляторе на странице — ссылка на страницу.

Рис.3 Двуполярное питание от одной обмотки на однополупериодных выпрямителях

Радикально снизить ёмкости сглаживающих конденсаторов можно включив в схему пару интегральных стабилизаторов напряжения. С примером такой реализации можно ознакомиться на Рис.4.

Рис.4 Двуполярное питание от одной обмотки на однополупериодных выпрямителях и
интегральных стабилизаторах

Если напряжение на выходе выпрямителя или однополярного источника питания имеет достаточную величину Uвых, то можно получить двуполярное напряжение ±Uвых/2, применив схему для формирования искусственной средней точки, в нашем случае — земли (Рис.5).

Рис.5 Двуполярное питание с узлом формирования искусственной земли

Данный формирователь двуполярного питания (при соответствующем выборе транзисторов) позволяет запитывать достаточно мощные цепи.
Максимально допустимые токи транзисторов должны соответствовать токам нагрузки, а коэффициент передачи тока — не менее 1000/Rн.

Все представленные формирователи, кроме последнего, подразумевают переделку существующего блока однополярного питания и не позволяют получать разнополярные напряжения от гальванических элементов или аккумуляторов.
Как быть, если нужен плюс-минус от батарейки или готового БП без его переделки рассмотрим на следующей странице.

Как получить два напряжения от одной обмотки трансформатора

Радиолюбителям знакома проблема, когда необходимо получить от одной обмотки трансформатора два напряжения. Однополярный трансформатор не дает такой возможности, и необходимо прибегнуть к дополнительным манипуляциям для получения нескольких напряжений.

Читайте также:  Как нагрузить трансформатор для проверки

Чем отличается двухполярный трансформатор от однополярного

Основное отличие двухполярного и однополярного трансформатора заключается в количестве выводов, три – у двухполярного (ноль, плюс и минус) и два – у однополярного (плюс и минус).

Для каких устройств необходимо два двухполярных напряжения

Несколько напряжений чаще всего необходимо для работы операционных усилителей – усилителей постоянного тока, а таже других устройств.

Как получить два напряжения от трансформатора: схемы

Если же у вас есть трасформатор с одной обмоткой без отводов, как получить другие напряжения на выходе? Рассмотрим несколько способов.

Одним из вариантов может быть применение дополнительного выпрямителя напряжения. Это позволяет получить как положительное, так и отрицательное напряжения на выходе. Выпрямитель – это устройство, которое позволяет преобразовать переменный ток в постоянный.

Эта схема позволяет получить удвоенное выходное напряжение. А для того чтобы получить отрицательное выходное напряжение, включить все элементы выпрямителя необходимо в обратной полярности.

Что предпринимать, если выпрямитель собран по мостовой схеме

Особенность данной схемы в том, что для выпрямления положительного и отрицательного полупериодов используется одна обмотка.

В этом случае, можно воспользоваться следующей схемой:

Положительное и отрицательое напряжение проходит через соответствующие диоды и заряжает конденсаторы C2 и C3. Необходимо обратить внимание что через диод V1 течет ток основного и дополнительного напряжения.

Однако решить эту проблему поможет создание обмотки с отводом от середины. Для этого необходимо просто соеденить два блока питания – плюс одного с минусом другого – это и будет средняя точка, или ноль. Два остальных и будут плюс и минус. Теперь, можно действовать по такой схеме:

Как сделать двуполярное питание от одной обмотки: схема

Что делать, если необходимо получить двухполярный выпрямитель, без перемотки трансформатора? Рассмотрим следующую схему:

Дополнительный выпрямитель подключаем через конденсаторы C1 и C2 к обмотке трансформатора, что позволяет получить стабильное двухполярное напряжение.

Схема двухполярного блока питания

Большая часть низковольтных потребителей (радиоэлектронная аппаратура и т.д.) для питания требует напряжения одной полярности. Наряду с этим существуют схемы, для которых необходимо как положительное (относительно общего провода), так и отрицательное напряжение. Источники питания для таких узлов называются двухполярными, они необходимы для запитки схем на операционных усилителях, двухтактных каскадов аудиоусилителей и т.п.

Описание популярных схем двухполярного питания

Проще всего организовать двухполярное питание с помощью резистивного делителя. На вход подается напряжение, равное удвоенному уровню каждого плеча. Общая точка соединения двух резисторов служит общим проводом.

Напряжение плеч распределяется пропорционально сопротивлениям каждого резистора. При R1=R2 выход будет симметричным – U1=U2. Недостатком такого делителя является зависимость распределения напряжений от нагрузки – потребитель шунтирует резисторы, и если шунтирование будет различным, то и выходное напряжение также станет несимметричным. Чтобы уменьшить этот эффект, надо, чтобы Rнагрузки было намного больше резистора соответствующего плеча. Соответственно, при росте мощности потребителя придется уменьшать значение каждого сопротивления делителя, что приведет к росту потребляемой мощности по цепи R1R2, и уже скоро она достигнет неприемлемых величин.

Этот недостаток значительно сглаживается, если вместо резисторов применить конденсаторы. Напряжение распределяется пропорционально емкостям, при С 1=С2 на выходе U1=U2.

Емкость зависит от нагрузки, поэтому в этой схеме применяют оксидные (раньше их называли электролитическими) конденсаторы. В теории через цепь С1С2 ток не течет, мощность не потребляется. На практике оксидные конденсаторы имеют заметный ток утечки. Он не настолько велик, чтобы создать проблемы с потребляемой мощностью, но он для каждого конденсатора индивидуален, и создает изначальную несимметрию плеч. Этот эффект усиливает большой допустимый разброс емкостей электролитов. Поэтому параллельно конденсаторам полезно поставить по резистору одинакового номинала (в несколько сотен ом или несколько килоом). На потребление мощности они почти не повлияют, а распределение уровней выровняют.

Делитель из оксидных конденсаторов, обладающих большой емкостью, можно применять только в цепях постоянного тока.

На практике можно использовать подобную схему совместно с понижающим трансформатором и мостовым двухполупериодным выпрямителем. Конденсаторы служат одновременно сглаживающим фильтром и делителем. Выравнивающие делители не обязательны, если у трансформатора есть отвод от середины вторичной обмотки.

Читайте также:  Как вешать телевизор на анкера

На новый уровень независимость выходного напряжения от нагрузки выводит выполнение источника питания по схеме со стабилизацией. В простом варианте ее можно выполнить на двух транзисторах, на базы которых подана половина питания от резистивного делителя (оба сопротивления должны быть равны).

Для верхнего (положительного) плеча можно применить транзистор КТ815 (КТ817). Для нижнего (отрицательного) КТ814 (КТ816) или другие соответствующей структуры.

Еще лучшие параметры имеет схема с применением операционного усилителя. Цепь отрицательной обратной связи на резисторе R3 обеспечивает хороший коэффициент стабилизации. Делитель на R1R2 задает уровень средней точки.

Несложная и устойчивая схема получается на линейных стабилизаторах серии 78ХХ (79XX для отрицательного плеча). Применен трансформатор со средней точкой, делителем служит цепь С1С3. Микросхемы-стабилизаторы включаются по стандартной схеме, диоды VD1 и VD3 защищают соответствующий канал от напряжения обратной полярности.

Для построения линейного стабилизатора на входе надо иметь запас по напряжению.

По подобной схеме можно построить и лабораторный блок питания, но для него удобнее использовать схему, регулируемую по выходному уровню. Такой источник можно построить на трансформаторе со средним отводом. Если его нет, можно использовать две идентичные вторичные обмотки (домотать или намотать заново) с отдельным выпрямителем для каждого канала или вообще использовать два раздельных трансформатора. Такой источник можно использовать как два отдельных однополярных канала, а соединив перемычкой плюс одного с минусом другого, получить регулируемый двухполярный БП.

Схема такого двухполярного блока питания содержит два раздельных канала, каждый из которых выполнен на микросхеме LM317. Диоды моста и транзистор должны быть рассчитаны на полный ток канала, трансформатор – на суммарную мощность двух трактов. Лабораторник позволяет в каждом из каналов получить напряжение от 1,25 до 35 вольт (зависит от входного напряжения). При необходимости получить двухполярное напряжение, минусовой вывод одного тракта соединяется с плюсовой клеммой другого, образуя среднюю точку.

Если нужен легкий, но мощный БП, придется прибегнуть к довольно сложной импульсной схемотехнике. Такой блок можно собрать на полевых транзисторах и микросхеме IR2153. Источник обеспечивает мощность около 100 ватт, выходное напряжение задается параметрами трансформатора. При указанном на схеме соотношении витков на выходе будет около 35 вольт в каждом плече.

Трансформатор наматывается на каркасе от трансформатора импульсного БП компьютера.

Первичная обмотка содержит 32 витка медного провода в лаковой изоляции диаметром не менее 0,6 мм. Вторичная — 8+8 витков такого же провода. Если увеличить количество витков во вторичке, выходное напряжение увеличится, если уменьшить – наоборот.

Советы по самостоятельному изготовлению двухполярного блока питания

Большую часть элементов блока питания можно установить на печатной плате, даже трансформатор, если это удобнее. Во многих случаях силовые элементы (транзисторы, диоды, линейные интегральные регуляторы напряжения) снабжаются радиаторами для обеспечения нормального температурного режима. Поэтому надо их монтировать либо на теплоотводе, либо при проектировании платы предусмотрительно устанавливать на краю так, чтобы можно было привинтить внешний радиатор.

Плату можно разработать самостоятельно в специальных программах, вроде бесплатной Sprint Layout, либо просто нарисовать на бумаге. Готовое изделие можно заказать через интернет или сделать самостоятельно по одной из домашних технологий:

  • ЛУТ;
  • фоторезист;
  • нарисовать на плате вручную (например, лаком для ногтей).

Травится плата либо в классическом растворе хлорного железа, либо в смеси, состоящей из:

  • 100 мл перекиси водорода;
  • 30 г лимонной кислоты;
  • 2-3 чайных ложки поваренной соли.

Не всегда удается подобрать нужный сетевой трансформатор, поэтому чаще подбирается подходящий по мощности, вторичная обмотка (или несколько) удаляются. Необходимо намотать вторичку заново – для этого существуют методики расчета. Их можно найти в литературе. В интернете для этого имеются онлайн-калькуляторы.

Если блок питания предполагается использовать для питания конкретного устройства (например, усилителя звуковой частоты), его можно встроить в общий корпус с основным изделием. А можно сделать в отдельном корпусе (лабораторные источники в большинстве случаев делают в виде отдельного блока). Корпус можно подобрать готовый или сделать самостоятельно. Здесь возможности ограничены фантазией и уровнем квалификации мастера.

Источник

Оцените статью
toolgir.ru
Adblock
detector