Выбрать источник питания — импульсный или линейный?

Схема

Импульсный БП состоит из следующих функциональных блоков:

  • фильтр. Не пропускает помехи из сети и обратно (генерируются самим БП);
  • выпрямитель со сглаживающим конденсатором. Обычный диодный мост, дает на выходе почти ровное (с низким коэффициентом пульсаций) постоянное напряжение, равное действующему значению переменного селевого напряжения — 311 В;
  • инвертор. Состоит из быстро переключающихся силовых ключевых транзисторов и управляющей ими микросхемы. На выходе дает прямоугольный переменный ток. Процесс преобразования в инверторе называют широтно-импульсной модуляцией (ШИМ), а микросхему — ШИМ-контроллером. В рабочем режиме реализована обратная связь, потому в зависимости от мощности подключенной к БП загрузки, контроллер регулирует продолжительность открытия транзисторов, то есть ширину импульсов. Также благодаря обратной связи, компенсируются скачки напряжения на входе и броски, обусловленные коммутацией мощных потребителей. Это обеспечивает высокое качество выходного напряжения;
  • импульсный высокочастотный трансформатор. Понижает напряжение до требуемых 12 или 24 В;
  • выпрямитель со сглаживающим конденсатором. Преобразует высокочастотное переменное напряжение в постоянное.

Дроссель переменного тока

Основной элемент сетевого фильтра — дроссель. Его сопротивление (индуктивное) возрастает с увеличением частоты тока, потому высокочастотные помехи нейтрализуются, а ток частотой 50 Гц проходит свободно. Дроссель работает тем эффективнее, чем больше размеры магнитопровода, толщина проволоки и больше витков. Дополнительно установленные конденсаторы улучшают фильтрацию, закорачивая высокочастотные помехи и отводя их на «землю».

Также емкостные сопротивления не позволяют в/ч помехам, генерируемым БП, поступать в сеть. Высокочастотный трансформатор отличается от обычного материалом магнитопровода: используются ферриты или альсифер. Выпрямитель после трансформатора собирается на диодах Шоттки, отличающихся высоким быстродействием.

Существует два способа генерации высокочастотного переменного тока:

  1. однотактная схема. Применяется в БП небольшой мощности — до 50 Вт (зарядки телефонов, планшетов и т.п.). Конструкция простая, но у нее велика амплитуда напряжения на первичной обмотке трансформатора (защищается резисторами и конденсаторами);
  2. двухтактная схема. Сложнее в устройстве, но выигрывает в экономичности (выше КПД). Двухтактная схема делится на три разновидности:
    1. двухполупериодная. Самый простой вариант;
    2. двухполярная. Отличается от предыдущей присутствием 2-х дополнительных диодов и сглаживающего конденсатора. Реализован обратноходовый принцип работы. Такие схемы широко применяются в усилителях мощности. Важная особенность: продлевается срок службы конденсаторов за счет того, что через них протекают меньшие токи;
    3. прямоходовая. Используется в БП большой мощности (В ПК и т.п. устройствах). Выделяется наличием габаритного дросселя, накапливающего энергию импульсов ШИМ (направляются на него через два диода, обеспечивающих одинаковую полярность).

2-тактные БП отличаются схемой силового каскада, есть три модификации:

  1. полумостовая: чувствительна к перегрузкам, потому требуется сложная защита;
  2. мостовая: более экономична, но сложна в наладке;
  3. пушпульная. Наиболее экономична и потому весьма востребована, особенно в мощных БП. Отличается присутствием среднего вывода у первичной и вторичной обмоток трансформатора. В течение периода работает то одна, то другая полуобмотка, подключаемая соответствующим ключевым транзистором.

Стабилизации выходного напряжения добиваются следующими способами:

  • применением дополнительной обмотки на трансформаторе. Это самый простой способ, но и наименее действенный. Снимаемое с нее напряжение корректирует сигнал на первичной обмотке;
  • применением оптопары. Это более эффективный способ. Основные элементы оптопары — светодиод и фототранзистор. Схема устроена так, что протекающий через светодиод ток пропорционален выходному напряжению. Свечение диода управляет работой фототранзистора, подающего сигналы ШИМ-контроллеру.

Таким образом, в данной методике контролируется непосредственно напряжение на вторичной обмотке, при этом отсутствует гальваническая связь с генератором ключевого каскада.

При подключении последовательно с оптопарой стабилитрона качество стабилизации становится еще выше.

За счет чего прибор обеспечивает стабильность?

Импульсный блок питания функционирует так, что напряжение в нем стабилизируется за счет отрицательной обратной связи. С ее помощью можно осуществлять поддержку выходного напряжения на примерно одинаковом уровне, вне зависимости от величины его нагрузки и колебаний на входе. Обратная связь может быть организована одним из нескольких способов. Если используется импульсный блок питания с гальванической развязкой от сети, то самыми распространенными способами может стать использование связи при помощи одной из обмоток трансформатора на выходе либо посредством оптрона

Скважность импульсов на выходе ШИМ-контроллера изменяется в зависимости от того, какой величиной характеризуется сигнал обратной связи, а он зависит от выходного напряжения. Если нет необходимости в развязке, то чаще всего применяют простой делитель резистивного типа

Это позволяет блоку питания поддерживать выходное напряжение на стабильном уровне.

Самостоятельная и качественная пайка

  1. Предметы первой необходимости при ремонте это паяльник, канифоль и «отсос». Отсос – механический (или электрический) прибор, который применяется во время выпаивания элементов и служит для предотвращения перегрева во время пайки. Принцип его работы заключается в резком втягивании в себя расплавленного олова, которое при сильном нагреве может вывести радиоэлемент из строя. Особенно это касается интегральных микросхем, которые очень чувствительны к таким температурным скачкам. Отсосы бывают механические и электрические. Хорошо и правильно подобранный по мощности паяльник в сочетании с отсосом являются отличным тандемом для качественной пайки.
  2. Для выпаивания и обратной установки необходимых радиоэлементов можно пользоваться не только паяльником и отсосом, но и термовоздушной паяльной станцией. Её несложно соорудить и самому. Обычный вентилятор можно использовать в качестве нагнетателя, а спираль буде нагревающим элементом. Схема на тиристоре будет оптимальным вариантом для регулировки температуры. Такая станция ещё удобна и для прогрева всех подозрительных и некачественных паек, которые могут стать причиной появления микротрещин, и как результат – плохого контакта.

Правильная и качественная пайка является одним из основополагающих навыков, которым должен овладеть любой начинающий радиолюбитель. От этого зависит конечный результат всего ремонта и срок дальнейшей эксплуатации отремонтированного прибора.

Краткий обзор источников вторичного электропитания для высокочувствительной аппаратуры

Рассмотрим кратко ИВЭ, применяемые для питания высокочувствительной аппаратуры. Достаточно часто для питания таких устройств специалисты используют низкочастотные (50/60 Гц) маломощные трансформаторные источники с линейными стабилизаторами напряжения. Такие источники без особых затруднений обеспечивают величину низкочастотных пульсаций порядка 3–10 мВ п-п. При необходимости, выбирая микросхемы прецизионных стабилизаторов напряжения или несколько усложняя обрамление стандартных микросхем стабилизаторов, можно достигнуть величины пульсаций порядка 0,1–1 мВ п-п. Отметим, что в таких источниках принципиально отсутствуют ВЧ–пульсации и помехи.

Основные недостатки трансформаторных источников питания с линейными стабилизаторами хорошо известны, это: а) низкий КПД; б) низкая величина удельных массо-габаритных показателей.

Даже при использовании диодов Шоттки и микросхем стабилизаторов с малым падением напряжения между входом и выходом (Low Drop Out — LDO) КПД источников составляет не более: 45–48% — при выходном напряжении Uвых = 5 В и 54–58% — для Uвых = 15 В. Указанные значения КПД приведены при условии, что питающее напряжение сети переменного тока изменяется в пределах 187–242 В эфф, то есть –15%, +10%. Если же требуется обеспечить работоспособность трансформаторных источников при изменении напряжения сети в более широких пределах, например 176–264 В эфф (±20%), то КПД заметно падает, а массогабаритные показатели значительно ухудшаются. Применение повышенной сетевой частоты электропитания (400, 500, 1000 Гц), что характерно для подвижных объектов специального назначения (авиация, флот и др.), позволяет улучшить удельные массо-габаритные показатели источников не более чем в 1,3–1,6 раза.

Использование в упомянутых целях импульсных ИВЭ позволяет кардинально решить проблемы существенного повышения КПД (до 75–86%) и существенного повышения (в 5–10) раз удельных массо-габаритных показателей. В то же время большая величина ВЧ-пульсаций и помех препятствует более широкому использованию ИВЭ в прецизионной аппаратуре. В самом деле, в типовых моделях импульсных ИВЭ стандартное значение уровня пульсаций и помех, измеряемое от пика до пика (мВ п-п), обычно не лучше 1%, то есть 50 мВ п-п (при Uвых = +5 В), 120 мВ п-п (для Uвых = ±12 В) и 150 мВ п-п (для Uвых = ±15 В) . В некоторых моделях импульсных двухканальных ИВЭ, например PD1212 фирмы Fran Mar и NMUD1515 фирмы Newport , это значение уменьшено до 0,4–0,5%, то есть до 50 мВ п-п — для ±12 В и до 75 мВ п-п — для ±15 В.

Подчеркнем, что для источников питания фирмы Astec при этом оговариваются такие условия измерения величины пульсаций: полоса пропускания осциллографа — 20 МГц, параллельно нагрузке должны быть подключены высокочастотный электролитический конденсатор емкостью 10 мкФи керамический — 0,1 мкф. В некоторой спецаппаратуре (телекоммуникационная, высокочувствительная аппаратура передвижных объектов и т. п.) используется распределенная система электропитания, в которой напряжение +(24)27 В, полученное от сети переменного тока посредством AC/DC-преобразователя, является основным (магистральным). Необходимые напряжения +5, ±5, ±12, ±15 В образуются с помощью DC/DC-преобразователей, в которых уровень пульсаций может быть уже 0,1–0,3%.

Таким образом, актуальной становится задача проектирования и выпуска импульсных источников с низким уровнем пульсаций и электромагнитных помех.

Чем отличается от трансформаторного блока питания

Блок-схемы трансформаторного и импульсного блоков питания

Как работает трансформаторный блок питания

В линейном блоке питания основное преобразование происходит при помощи трансформатора. Его первичная обмотка рассчитана под сетевое напряжение, вторичная обычно понижающая. В случае классического трансформатора переменного тока, предложенного П. Яблочковым, он преобразует синусоиду входного напряжения в такое же синусоидальное напряжение на выходе вторичной обмотки.

Следующий блок — выпрямитель, на котором синусоида сглаживается, превращается в пульсирующее напряжение. Этот блок выполнен на основе выпрямительных диодов. Диод может стоять один, может быть установлен диодный мост (мостовая схема). Разница между ними — в частоте импульсов, которые получаем на выходе. Дальше стоит стабилизатор и фильтр, придающие выходному напряжению нужный уровень и форму. На выходе имеем постоянное напряжение.

Самый простой линейный блок питания с двухполупериодным выпрямителем без стабилизации

Основной недостаток линейных источников питания — большие габариты. Они зависят от размеров трансформатора — чем выше требуется мощность, тем больше размеры блока питания. Нужен еще стабилизатор, который корректирует выходное напряжение, а это еще увеличивает габариты, снижает КПД. Зато это устройство не грозит помехами работающему рядом оборудованию.

Устройство импульсного блока питания и его принцип работы

В импульсном блоке питания преобразование сложнее. На входе стоит сетевой фильтр, задача которого не допустить в сеть высокочастотные колебания, вырабатываемые этим устройством. Они могут повлиять на работу рядом расположенных приборов. Сетевой фильтр в дешевых моделях стоит не всегда, и в этом зачастую кроется проблема с нестабильной работой каких-то устройств, которые мы часто списываем на «падение напряжения в сети».

Далее стоит сглаживающий фильтр, который выпрямляет синусоиду. Полученное на его выходе пилообразное напряжение подается на инвертор, преобразуется в импульсы, имеющие положительную и отрицательную полярность

Их параметры (частота и скважность) задаются при помощи блока управления. Частота обычно выбирается высокой — от 10 кГц до 50 кГц

Именно наличие этой ступени преобразования — генерации импульсов — и дало название этому типу преобразователей.

Блок-схема ИИП с формами напряжения в ключевых точках

Высокочастотные импульсы поступают на трансформатор, который является гальванической развязкой от сети. Трансформаторы эти небольшие, так как с возрастанием частоты сердечники нужны все меньше. Причем сердечник может быть набран из ферромагнитных пластин (в линейных БП должен быть из более дорогой электромагнитной стали).

На выходном выпрямителе биполярные импульсы превращаются в положительные, а выходной фильтр на их основе формирует постоянное напряжение. Основное достоинство ИБП в том, что существует обратная связь, которая позволяет регулировать работу устройства таким образом, чтобы напряжение на выходе было близко к идеалу. Это дает возможность получать стабильные параметры на выходе, независимо от того, что имеем на входе.

Достоинства и недостатки импульсных блоков питания

Для новичков не сразу становится понятным, почему лучше использовать импульсные выпрямители, а не линейные. Дело не только в габаритах и материалоемкости. Дело в более стабильных параметрах, которые выдают импульсные устройства. Качество напряжения на выходе не зависит от качества сетевого напряжения. Для наших сетей это актуально. Но не только это. Такое свойство позволяет использовать импульсный блок питания в сети разных стран. Ведь параметры сетевого напряжения в России, Англии и в некоторых странах Европы отличаются. Не кардинально, но отличается напряжение, частота. А зарядки работают в любой из них — практично и удобно.

Размер тоже имеет значение

Кроме того импульсники имеют высокий КПД — до 98%, что не может не радовать. Потери минимальны, в то время как в трансформаторных много энергии уходит на непродуктивный нагрев. Также ИБП меньше стоят, но при этом надежны. При небольших размерах позволяют получить широкий диапазон мощностей.

Но импульсный блок питания имеет серьезные недостатки. Первый — они создают высокочастотные помехи. Это заставляет ставить на входе сетевые фильтры. И даже они не всегда справляются с задачей. Именно поэтому некоторые устройства, особо требовательные к качеству электропитания, работают только от линейных БП. Второй недостаток — импульсный блок питания имеет ограничение по минимальной нагрузке. Если подключенное устройство обладает мощностью ниже этого предела, схема просто не будет работать.

Преимущества и недостатки импульсных блоков питания

Основные преимущества ИБП:

  • Малый вес и компактные размеры. Уменьшение габаритов устройств обусловлено переходом от использования тяжелых силовых трансформаторов. В ИБП нет линейных управляющих систем, которые требуют установки больших охлаждающих радиаторов. Повышение частоты обрабатываемых сигналов также позволило уменьшить размеры конденсаторов.
  • Высокий КПД. Низкочастотные трансформаторы характеризуются значительными потерями энергии в виде тепла, которое образуется в результате электромагнитных преобразований. В ИБП максимальные потери происходят в каскаде силовых ключей во время переходных процессов, а все остальное время транзисторы устойчивы. Потери энергии сведены к минимуму. КПД устройств достигает 98 %.
  • Широкий диапазон входных напряжений. Область применения устройств значительно расширена. Импульсные технологии позволяют использовать блоки питания в сетях с различными стандартами электроэнергии.
  • Встроенные системы защиты. Большинство моделей имеют автоматическую защиту от токов короткого кроткого замыкания, системы аварийного отключения нагрузок и т. д. Защитные устройства надежно встраиваются в конструкцию блоков благодаря применению миниатюрных цифровых полупроводниковых модулей.
  • Доступная стоимость. Элементная база ИБП постоянно унифицируется. Снижается стоимость на основные компоненты устройств, которые выпускаются серийно на автоматических станках. Дополнительное сокращение затрат достигается за счет использования менее мощных полупроводников.

Недостатками ИБП являются:

  • Ограничения по мощности. Существуют противопоказания, как при высоких, так и при низких нагрузках. Если в выходной цепи ток упадет ниже критического значения, то блок начинает генерировать напряжение с искаженными характеристиками, либо полностью отказывает схема запуска.
  • Наличие высокочастотных помех. Блоки вырабатывают их в любом исполнении. Высокочастотные помехи транслируются в окружающую среду, поэтому необходимо дополнительно решать вопрос об их подавлении. В некоторых видах чувствительной цифровой аппаратуры использование ИБП по этой причине невозможно.

Пошаговая инструкция

Процесс изготовления импульсного БП выглядит так:

  • выполняют расчет изделия в онлайн-калькуляторе (публикуются на многих сайтах) или специальной программе. В зависимости от желаемых характеристик БП, ПО подберет параметры всех элементов: конденсаторов, транзисторов, дросселей и пр.;
  • закупают все радиодетали;
  • в пластине текстолита в соответствии со схемой и размерами элементов высверливают отверстия. Далеко не всегда удается добиться желаемых характеристик с первого раза, ввиду чего схему приходится дополнять компенсаторами и прочими элементами. Необходимо оставить для них место на плате;
  • на схеме выбирают точки входа, помеченные символами «АС», припаивают предохранитель и далее один за другим все элементы согласно схеме;
  • выполняют проверку.

Экранирование импульсных источников питания

Эффективность действия экранов, предназначенных для ослабления действия ВЧ–помех на функциональные устройства, расположенные рядом с сетевым импульсным источником питания, определим как уменьшение экраном величины напряженности магнитного и/или электрического полей. Эффективностью экранирования (Э) называется отношение величины напряженности электрического (Eэл) и магнитного (Hм) полей в экранируемом пространстве при отсутствии и наличии экрана :

где Eэл и Hм — напряженности падающей волны, а E’эл и H’эл — напряженности прошедшей волны непосредственно на выходе экрана. В радиоэлектронике эффективность экранирования (Кэ) выражают в децибелах (дБ).

Для электромагнитной волны, падающей на металлическую поверхность экрана, существуют два вида потерь. Волна частично отражается от поверхности, а преломленная волна по мере распространения в среде ослабляется (потери на поглощение).

Общая эффективность экранирования материала равна сумме потерь на поглощение Кпогл и потерь на отражение Котр при условии пренебрежения явлением многократного отражения в тонких экранах.

При прохождении электромагнитной волны в среде ее амплитуда уменьшается экспоненциально. В результате этого токи, индуцируемые в среде, вызывают потери, в итоге происходит нагрев вещества экрана. Расстояние, которое волна должна пройти до того, как будет ослаблена в «e» (≈ 2,72) раз, то есть до 37% своего первоначального значения, характеризуется глубиной проникновения или глубиной скин-слоя (Δf).

Глубину скин-слоя в миллиметрах можно определить как:

где F — частота волны; μ — относительная магнитная проницаемость; σотн — относительная удельная проводимость, равная σмат/σмеди, (в числителе — удельная проводимость материала экрана, а в знаменателе — удельная проводимость меди).

В таблице 1 приведены данные для глубины проникновения (глубины скин-слоя) Δf некоторых материалов, применяемых для экранов.

Таблица 1. Глубина скин-слоя в зависимости от материала
Частота F,
МГц
Глубина скин-слоя Δf , мм,
для материалов экрана
алюминий медь сталь
10–4 8,5 6,6 0,66
10–3 2,7 2,1 0,203
10–2 0,84 0,66 0,076
10–1 0,28 0,203 0,02
I 0,076 0,073 0,0076
10 0,025 0,02 0,002

Потери на поглощение в дБ определим по формуле :

где hэ — толщина экрана в мм.

Значения относительной удельной проводимости и относительной магнитной проницаемости различных материалов приведены в таблице 2.

Таблица 2. Удельная проводимость и относительная магнитная проницаемость материалов экрана
Материал σотн μ
Серебро 1,05 1
Медь отожженная 1,0 1
Алюминий 0,61 1
Латунь 0,26 1
Никель 0,2 1
Олово 0,15 1
Сталь 0,1 1000
Сталь нержавеющая 0,02 500

Анализ выражения (5) для стальных, медных и алюминиевых экранов дает следующие значения Кпогл при толщине экрана 0,25 мм (таблица 3).

Таблица 3. Значения Кпогл при толщине экрана 0,25 мм
Частота F, МГц Кпогл, дБ, при h = 0,25 мм
для материала экрана
сталь медь алюминий
0,5 231,5 23,15 18,1
1,0 327,5 32,75 25,6
10 1035,5 103,55 81
100 3275 327,5 255,8

Потери на отражение электрического поля Котр.эл найдем по формуле :

где |Zэ| — модуль полного сопротивления экрана, вычисляемый, в свою очередь, по формуле:

а r — расстояние от источника помех до экрана, м.

В свою очередь, потери на отражение магнитного поля по определяются в соответствии с выражением:

Анализ выражений (6) и (7) для малогабаритных высокочастотных ИВЭ, в которых расстояние от экрана, выполненного из различных металлов, до источников электромагнитных помех достаточно мало (например, r = 7 мм), дает следующие значения Котр.эл и Котр.м (таблица 4).

Таблица 4. Значение значения Котр.эл и Котр.м экранов в зависимости от материала
Частота F, МГц Котр эл, дБ Котр м, дБ
медь алюминий сталь медь алюминий сталь
0,5 193,9 191,7 150,9 28,5 26,3
1,0 184,8 182 144,8 31,5 19,4
10 154,9 152 114,9 41,5 39,4 1,5
100 124,8 122,7 84,8 51,5 39,4 11,5

В заключение отметим, что электрическое и магнитное поле экранируется одними и теми же конструкциями, но действуют они поразному. Токи, протекающие по экрану под влиянием магнитного поля, значительно превосходят токи, наблюдаемые при экранировании электрического поля. Объясняется это тем, что токи, возбуждаемые магнитным полем, протекают в коротком замкнутом поверхностном слое тела самого экрана, сопротивление которого невелико. В то же время в цепь тока, протекающего при электрическом экранировании, всегда включено большое сопротивление паразитной емкости между экранируемой точкой и экраном.

БП НА ТРАНЗИСТОРАХ С РЕГУЛИРОВКОЙ

Схема этого блока питания очень простая и интересная, но имеет свои тонкости в настройке. Поэтому многие её повторяют и натыкаясь на грабли пишут, что схема плохая или просто забрасывают её. Мне же она очень понравилась как для БП простого и надёжного для начинающих. До полноценного лабораторного она конечно не дотягивает, но это уже уровень выше. Если хотите собирать БП с точной регулировкой тока и напряжения, плюс хорошая стабильность выхода, то только на микросхемах.

В общем очень понравился гибрид параметрического и компенсационного стабилизатора напряжения. Благодаря этому в данной схеме можно применить практически любые стабилитроны, без подбора, примерно на 8-24 В, и подбором делителя на выходе подобрать выходное напряжение.

Сначала спаял на макетной плате. Стабилизация напряжения желала лучшего. Защита от КЗ вообще не работала. Спалил пару диодов, стабилитронов, но хоть ни одного силового транзистора.

Решил всё же разобраться. Промоделировал в Мультисиме. Разобрался что к чему и затем реализовал в железе — всё прекрасно работает. Схема оказалась вполне стоящая.

Самое важное в ней это узел защиты от КЗ на двух диодах, о которую все спотыкаются. Здесь надо правильно подобрать диоды защиты

Диод, который идёт на базу транзистора, должен имень меньшее падение напряжение на нём. Проверяется элементарно цифровым прибором в режиме прозвонки. Я выяснил, что оптимально установить германиевый типа Д9. А второй кремниевый, типа КД522.

Сделал ГСТ на двух КТ315. Самый простой вариант. Регулировку по току или узел ограничения по току пока не стал делать. Для этого блока это не даст качественной и точной настройки ограничения по току, но усложнит схему. Поэтому оставил только узел полной защиты от КЗ. Он точно нужен, особенно для начинающих или для гаража, где коротнут раз десять за день. Плата получилась маленькая и компактная.

Ещё одной особенностью схемы является Uмин на уровне 1-2 В (из-за диодов защиты). Можно подбором диодов добиться Uмин 0,7-0,8 В, но думаю для очень простого БП этого вполне хватит.

При КЗ силовой транзистор надёжно закрывается и на выходе 0 В и почти 0 мА, где то на уровне 20-200 мкА. В таком состоянии схема может находится бесконечно долго, а после устранения КЗ всё возвращается в нормальное состояние. Иногда нужно лишь кратковременно отключить нагрузку (это тоже особенность этой схемы, иногда с подключенной нагрузкой не запускается).

Я рассчитывал делитель на Uвых = 32 В при Uст = 15 В. Резисторы R2 = 5K6 и R6 = 4K3. От суммарного сопротивления этих резисторов зависит и ток холостого хода (без нагрузки) и выделяемая на них мощность. При Uвых = 32 В и R2 = 5K6 и R6 = 4K3 на них выделяется мощность 61 mW и 47 mW соответственно. Можно применять резисторы 0,25 Вт (1/4W) или даже 0,125 Вт (1/8W).

При делителе 390/390 Uвых будет Uст*2 — 2Uкэ, то есть примерно в два раза больше напряжения стабилизации стабилитрона Uвых = 5 х 2 — 2 х 0,65 = 28,65 В. Ток через делитель будет порядка Iд = 36 мА и выделяемая мощность на этих резисторах будет порядка 515 mW. То есть нужно применять резисторы мощностью 1 Вт

Вывод: подбором резисторов делителя можно подбирать Uвых.макс, для уменьшения нагрева нужно их выбирать в килоОмах.

Вот скриншоты для примера:

Сила тока должна оставаться на уровне установленного, но она тоже будет плавать. На счёт защиты при КЗ. Всё зависит от мощности питающего трансформатора, ёмкости фильтрующего конденсатора и силового транзистора. При напряжении 20 В и токе 3 А при замыкании на силовом транзисторе будет мгновенно 60 Вт выделяемой мощности плюс кратковременный бросок (импульс) тока с фильтрующего конденсатора (20 х 1,41 х 3 = 84,6 Вт), а это для большинства транзисторов китайских полный тепловой или токовый пробой. Даже наши советские типа КТ803, КТ805, КТ809 и так далее, через 10-20 секунд пробьются. А может и быстрее…

Для линейной схемы напряжением до 24-28 В, лучше брать ток не более 1,5-2 А, дабы не рисковать сжечь транзисторы. Вот как вариант:

Ограничение тока будет на уровне 3-х ампер. А полная мощность будет равна мощности потребляемой нагрузкой плюс остальное будет в виде тепловых потерь выделяться на силовом транзисторе. При КЗ вся мощность, которую сможет выдать трансформатор, выделится в виде тепла на силовом транзисторе. Автор материала TohaT.

Форум по блоку питания

Пошаговая инструкция

принципиальная схема

структурная схема

Сборка проводится согласно составленной схеме цепи. Микросхема была подобрана согласно особенностям цепи.

Сборка проводится следующим образом:

  1. На входе устанавливаем PTC термистор и диодные мосты.
  2. Затем, устанавливается пара конденсаторов.
  3. Драйвера необходимы для регулирования работы затворов полевых транзисторов. При наличии у драйверов индекс D в конце маркировки устанавливать диод  FR107 не нужно.
  4. Полевые транзисторы устанавливаются без закорачивания фланцев. При проведении крепления к радиатору, используют специальные изоляционные прокладки и шайбы.
  5. Трансформаторы устанавливаются с закороченными выводами.
  6. На выходе диоды.

Все элементы устанавливаются в отведенные места на плате и припаиваются с обратной стороны.