Рис. %img:case1
| [Home] | [Donate!] [Контакты] |
Рассматриваемый здесь адаптер является типичным представителем гибридных блоков питания. С одной стороны, он имеет понижающий трансформатор на входе, мостовой выпрямитель и сглаживающий фильтр (в виде электролитического конденсатора). Всё это - хорошо известные элементы классического трансформаторного источника питания. Но с другой стороны, в этом адаптере используется импульсный стабилизатор для стабилизации выходного напряжения. Сочетание классических "линейных" и современных импульсных решений позволяет добиться очень хороших результатов. Данный гибридный адаптер сочетает в себе положительные качества как трансформаторных, так и импульсных блоков питания. Подобно традиционному трансформаторному блоку питания, он очень надёжен; устойчив к скачкам входного напряжения; безопасен для пользователя (сетевой трансформатор обеспечивает надёжную гальваническую развязку); не склонен к созданию помех для питающей сети. В то же время, как и импульсные блоки питания, имеет высокую эффективность (высокий КПД) и способность обеспечивать стабильность выходного напряжения при значительных отклонениях напряжения сети от номинала.
В отличие от обычных импульсных блоков питания, в которых происходит импульсное преобразование высокого (выпрямленного сетевого) напряжения, в этом блоке питания на импульсный стабилизатор подаётся уже пониженное напряжение. Это позволяет использовать более простые и дешёвые схемотехнические решения (в том числе, за счёт меньшей стоимости низковольтных компонентов). При низких напряжениях проще предотвратить проникновение в сеть и в нагрузку помех, возникающих при работе преобразователя и обеспечить низкий уровень шума импульсного преобразователя.
Конечно, такой адаптер получается более крупным и тяжёлым (из-за наличия сетевого трансформатора), чем обычный импульсный блок питания такой же мощности. С другой стороны, если потребовать обеспечить не меньшую надёжность и столь же низкий уровень шумов, не исключено, что импульсный блок питания получился бы не меньших размеров и даже не дешевле.
Адаптер настолько хорош, что его допустимо использовать даже для питания несложной медицинской техники (например, автоматических тонометров).
Оглавление
На корпусе устройства указана следующая информация:
МОДЕЛЬ: MC060S050GS
ВХОД: 230В ~50Гц 6.4Вт
ВЫХОД: 6В 500мА 3ВА
По результатам измерений, напряжение на выходе ненагруженного адаптера составляет 6.3 В для исследуемого образца (при номинальном входном напряжении). Это хороший результат, фактическое напряжение отклоняется от номинала не более чем на 5%.
Для подключения к нагрузке, адаптер имеет DC разъём диаметром 5.5 мм; "-" выведен на внешний контакт.
Как и многие адаптеры небольшой мощности, данное устройство не имеет сетевого кабеля и включается в розетку непосредственно при помощи объединённой с корпусом вилки.
Внутри можно обнаружить трансформатор и печатную плату. Удобно, что вилка устройства подключается не проводами, а с помощью разъёмных контактов (ток между контактами идёт по пружинам). Удобно, но нужно проявлять осторожность при разборке, чтобы пружины не улетели в неизвестном направлении.
В данном блоке питания, прежде всего, сетевое напряжение понижается с помощью трансформатора* (TR1 на схеме). Затем пониженное переменное напряжение выпрямляется обычным мостовым выпрямителем на диодах D1..D4; электролитический конденсатор C1 сглаживает пульсации.
* По результатам измерений, первичная обмотка трансформатора имеет сопротивление (постоянному току) около 400 Ом, вторичная - около 1.7 Ом. Выходное напряжение трансформатора в режиме холостого хода составляет примерно 16 В (при напряжении в сети 230 В).
Светодиод LED служит для индикации включения в сеть. Необычен способ подключения светодиода - параллельно одному из диодов моста. При таком подключении, светодиод гаснет сразу же после отключения адаптера от сети (фактически, является индикатором напряжения в сети). Если бы он был подключён, как это обычно делается в блоках питания, к выходу блока или выходу выпрямителя, светодиод продолжал бы светиться до разряда сглаживающих конденсаторов (вообще-то, это неплохо, когда светодиод является индикатором наличия выходного напряжения; но, вероятно, используемый здесь вариант имеет свои положительные стороны). Интересно, что номинал резистора R1, который задаёт ток через светодиод, выбран совершенно неверно и в результате светодиод светится едва заметно. Такое ощущение, что резистор выбирали из расчёта, что цепь R1, LED всё же будет подключена к выходу выпрямителя. Здесь же нужно учесть, что цепь питается пульсирующим (причём однополупериодным) напряжением, что очень сильно снижает средний ток через светодиод.
Далее, пониженное и выпрямленное напряжение поступает на импульсный понижающий преобразователь (DC-DC преобразователь), который доводит напряжение до требуемого уровня и одновременно является эффективным стабилизатором с низким уровнем потерь. Основа преобразователя - микросхема U1 типа MC34063AP. Схема включения микросхемы и параметры вспомогательных элементов этой схемы определяются в документации на MC34063AP. Можно ничего не придумывать самостоятельно, а просто взять один из примеров, приводимых в документации ("референсный дизайн").
Структурная схема MC34063AP приведена на следующем рисунке.
Микросхема имеет неплохие характеристики, в частности:
Назначение выводов:
1, 2, 8 - выводы встроенного ключа; в качестве ключа используется составной биполярный транзистор (из двух n-p-n транзисторов); к выводам 1 и 2 подключены коллектор и эмиттер ключевого (силового) транзистора; к выводу 8 - коллектор управляющего транзистора; благодаря наличию доступа практически ко всем выводам транзисторов, становится возможным реализовать самые разные схемы включения микросхемы при минимальном количестве внешних компонентов, что делает её весьма универсальной.
3 - между этим выводом и общим проводом включается конденсатор, определяющий частоту генерации встроенного генератора (если установлен конденсатор с ёмкостью 1000 пФ, при напряжении питания 5 В, нулевом напряжении на входе 5 и комнатной температуре, типовая частота составляет 33 ± 9 кГц).
4 - общий провод.
5 - вход цепи обратной связи (регулирующий вход); следует подключить к делителю напряжения, установленному на выходе преобразователя; выходное напряжение будет поддерживаться на таком уровне, чтобы на данном входе напряжение составляло 1.25 ± 0.025 В.
6 - питание микросхемы (3.0..40 В).
7 - вход ограничения тока; для использования функции ограничения тока, питание на ключ должно подаваться через шунт; когда падение напряжения на шунте (т.е. напряжение между выводами 6 и 7 микросхемы) достигает величины 300 ± 50 мВ, микросхема закрывает ключ.
В данном блоке питания частота преобразователя задаётся конденсатором C3 (ёмкость 1000 пФ). В качестве шунта используется резистор R2; его сопротивление (0.39 Ом) соответствует ограничению тока на уровне около 0.75 А. Хотя мощности встроенного ключа было бы достаточно для данного блока питания, всё же здесь используется транзистор Q1 в качестве внешнего ключа (встроенный ключ имеет структуру n-p-n, а в данном случае предпочтительнее использовать p-n-p-транзистор). Цепь, состоящая из диода D5, дросселя L1, конденсатора C2, вместе с ключом Q1, образует стандартную схему импульсного понижающего преобразователя. Делитель напряжения R5, R6 формирует напряжение, подаваемое на регулирующий вход U1; за счёт наличия цепи обратной связи, напряжение на выходе блока питания стабилизируется на таком уровне, при котором на выходе делителя напряжение равно 1.25 В. При выбранных номиналах резисторов в делителе, на выходе получим напряжение примерно 6.3 В.
Резистор R7 служит для быстрого сброса напряжения на выходе при отключении блока питания от сети. Он оказывается полезным в том случае, если нагрузка отсутствует или мала, тогда благодаря этому резистору, энергия, накопленная конденсаторами C1, C2, рассеивается достаточно быстро.
Смотрите далее:
Примеры реальных блоков питания
