Сетевой блок питания для автомагнитолы своими руками: Блок питания для автомагнитолы | Практическая электроника

Содержание

Блок питания для автомагнитолы | Практическая электроника

У вас ведь по-любому завалялась старая магнитола где-нибудь в гараже?

Почему бы не сделать музыку в гараж?

Техническое задание

Да, вопрос решается с помощью небольшого автомобильного аккумулятора. Но его работа ограничена по времени, да и заряжать его каждый раз – ну уж извините. Поэтому в данной статье пойдет речь о том, как же собрать своими силами  простейший высоко стабилизированный блок питания для магнитолы, работающий от сети 220 Вольт.

Итак, наша главная задача – получить из переменного напряжения 220 Вольт, которое у вас в розетке,  постоянное напряжение в 14 Вольт.  Думаю, задача ясна и понятна. Но есть маленькое НО: магнитола + колонки + громкость на всю катушку = очень энергопотребляемое устройство. Она у нас будет “кушать” силу тока в несколько Ампер. По моим замерам среднее значение – это 1,5-2,5 Ампера, а при глубоком басе и все 5 Ампер. Все зависит от того, как вы выставите эквалайзер на магнитоле.

Следовательно, нам надо создать такое устройство, которое бы  держало напряжение в определенном диапазоне – то есть от 13 и до 14 Вольт и выдавало приемлемую  силу тока.

Схема и описание

Итак, схему в студию!

Но… подождите-ка. Чем-то напоминает эта схема  ту самую схему Простого блока питания. Ну да, это и есть та самая схема ;-). Просто здесь есть свои нюансы. Главным козырем в этой схемы является регулятор стабилизатор LM350 или LM338. В чем же фишка этих стабилизаторов? И почему мы заменили старую добрую LM317?

Итак, ищем даташиты (это технические описания радиодетали) на стабилизаторы LM317,LM350 и LM338. Я знаю, что вы все лентяи, так что я за вас уже постарался и нашел их главные параметры:

LM317 – может выдать силу тока в нагрузку, и при этом не колыхнуть ярким пламенем, где то 1,5 Ампера. Не… это маловато. 

LM350 – может выдать в нагрузку силу тока в 3 Ампера. Ммм, уже лучше.

LM338 – может выдать в нагрузку  ток порядка в

5 Ампер! Ну это уже реально мощная штука!

Но опять же есть одно но: все стабилизаторы должны устанавливаться на радиатор, иначе они сдохнут от перегрева. В даташите пишут, что они защищены от короткого замыкания и перегрева, но я что-то все равно не доверяю этим защитам. Если уж коротнет при силе тока в 5 Ампер, микросхема улетит на тот свет к горелым транзисторам.

Для мощных  блоков питания потребуется мощный диодный мост. Поэтому лучше взять  диодный мост КВРС5010

который можно дешево купить на Али по этой ссылке. Если все-таки душит жаба, то можно собрать из мощных диодов, которые все равно придется покупать, что обойдется дороже.

Моя сборка

Настало время проверить все это дело на практике. Думаю, вы сами понимаете, что блоки питания я собирал из подручных материалов. Первым делом я нашел будущую заготовку под плату и выдрал оттуда все лишние радиодетали.

Очень кстати оказались четыре диода, те что слева внизу, два конденсатора приличной емкости и радиатор вверху справа. Как раз, то что нам надо!

Итак диоды КД203А. Можно любые другие, лишь бы выдерживали проходящую через них силу тока. Плату я переделывать не стал и оставил эти диоды.

Два конденсатора. Один на 2000мкФ, а другой на 100мкФ. В принципе, чем больше по емкости конденсатор после диодного моста, тем лучше. 2000 мкФ, думаю, будет вполне достаточно. Смотрим, чтобы напряжение на конденсаторах не превышало напряжение, которое на них написано. В моем случае я взял конденсаторы, которые могут спокойно работать в цепях до 50 Вольт.

 

Следующим шагом надо подобрать МОЩНЫЙ (!) трансформатор на 220—–>15-25 Вольт.  Не вздумайте ставить туда трансформатор от ваших радиоприемников, китайских игрушек и прочей мелкой аппаратуры. Короче говоря, чем больше трансформатор по габаритам, тем лучше.  У нас на работе куча этих трансформаторов, поэтому, вопрос с подбором нужного трансформатора сразу отошел в сторону:

Первым делом смотрим на паспортные данные трансформатора. Итак, тут все элементарно и просто. Там, где больше всего витков и есть первичная обмотка. Далее подключаем эту первичную обмотку к сети 220 Вольт и замеряем напряжение на вторичных обмотках. Смотрим, где есть напряжение, которое нас устроит (ну то есть от 15 и до 25 Вольт).

Трансформатор подобрали. Теперь осталось подобрать микросхему. Так как этот блок питания я делал на небольшие колонки, значит, магнитола будет кушать мало силы тока. Думаю,  не более 3 Ампер. Поэтому, будем использовать стабилизатор LM350:

Тщательно подготовим ему место. Для этого берем мелкозернистую шкурку нулевку и зачищаем место для нашего стабилизатора.

Смазываем LM-ку теплопроводящей пастой КПТ-8

Зажимаем ее на радиатор. На этом самый трудный процесс закончен 😉

Потом берем в руки паяльник и навесным монтажом спаиваем схему. Через часик у нас плата превращается  в мощный блок питания! После получения нужного напряжения на выходе схемы с помощью переменного резистора, я паял туда постоянный резистор

На выходе получилось где-то 13,7 Вольт. Думаю, этого вполне хватит, чтобы раскачать пару небольших колонок.

Давайте попробуем зажечь лампу на 12 Вольт

Подаем на нее напряжение и вуаля!

Ну все, цепляем магнитолу к блоку питания.

Для тех, кому хочется мощнее

Но что если вам захотелось сделать автопати с корешами  прямо в гаражном кооперативе? Разумеется, вы уже не будете раскачивать маленькие колонки, а следовательно, нужен мощный блок питания. Для этих целей как раз потребуется

стабилизатор LM338, но к нему в придачу также нужен и  приличный увесистый трансформатор. Напряжение лучше все-таки выставлять в пределах 14 вольт, так как при громкой музыке оно будет проседать. Все, конечно же, зависит от трансформатора и от басовых колонок.  Про то, почему проседает напряжение, можно почитать в статье  работа трансформатора.

Я сделал таких 4 блока питания. Один  блок питания раскачивает магнитолу с басовыми динамиками, другие раскачивают тоже приличные колонки. А не проще ли было использовать простой выпрямитель, с которым заряжают аккумуляторы? На некоторых выпрямителях, особенно на самопальных,  напряжение имеет пульсации, что в конечном итоге и повлияет на качество звучания. В динамиках будет слышен фон. Фон – это посторонний звук, который мешает звучанию. А наш блок питания имеет  на выходе чистое постоянное напряжение, поэтому звук у нас будет чистый и мощный 😉

Готовые модули на Алиэкспрессе

В настоящее время уже ничего не надо придумывать. Достаточно купить готовый модуль и на его базе собрать блок питания для магнитолы. Такой модуль стоит от 4$ и по качеству и энергозатратам будет даже лучше, чем вышеописанный блок питания:

Глянуть и купить можно по этой ссылке.

Блок питания для автомагнитолы | Все своими руками

Опубликовал admin | Дата 25 февраля, 2013

     Здравствуйте дорогие читатели. Хочу предложить схемку простого блока питания для автомагнитолы. Схема содержит всего два транзистора, но в ней предусмотрена защита от коротких замыканий.

     Выходное напряжение стабилизатора (рис.1) равно 13,6 В. Значение этого напряжения устанавливается с помощью резистора R4. Опорное напряжение стабилитрона определяет минимальный уровень выходного напряжения. При указанных номиналах резисторов и напряжении стабилизации стабилитрона 8,2В, блок питания имеет следующие параметры:

Параметры Блока питания

Выходное напряжение………………10… 14В
Ток срабатывания защиты…………………4,5А
Ток короткого замыкания…………………0,038А


     Коэффициент стабилизации схемы определяется усилительными свойствами транзистора VT1. Максимальный ток стабилизации определяется регулирующим транзистором VT2 и ограничен мощностью, рассеиваемой транзистором VT2. Чтобы не перегружать этот транзистор, а так же предотвратить выход из строя всего блока питания и была введена защита от коротких замыканий. При больших выходных токах наблюдается уменьшение коэффициента стабилизации. Если добавить к схеме еще и амперметр, то с помощью этого блока можно подзаряжать автомобильные аккумуляторы.

     В качестве выпрямительных диодов можно применить любые диоды с максимальным прямым током в 5… 10А – КД202А; КД213А; КД201А,Б,В,Г; Д214А. В качестве R4 можно применить любой резистор переменного сопротивления. Радиатор с транзистором можно непосредственно устанавливать на корпус блока, а можно в качестве радиатора использовать сам корпус. На фото 1 показана моя пробная плата, у вас рисунок печати будет немного другой. И радиатор для тока в 4А маловат, так что при использовании данного радиатора может потребоваться вентилятор или лучше просто применить радиатор с большей площадью охлаждения.

Скачать рисунок печатной платы.

Обсудить эту статью на — форуме «Радиоэлектроника, вопросы и ответы».

Просмотров:33 563


Как сделать блок питания для автомагнитолы и подключить магнитолу от компьютера своими руками?

Подключить своими руками блок питания для автомагнитолы актуальная задача для многих современных потребителей. Использование компьютерного БП дает возможность запитать автомобильную аудиосистему от бытовой розетки на 220 вольт. Подробнее об этом процессе, а также его нюансах вы сможете узнать из этого материала.

Параметры выбора подходящего блока питания

Перед тем, как подключить блок питания компьютера к сети на 220 вольт, необходимо понять, какой конкретно БП нужен. Чтобы обустроить такую схему подключения, подойдет источник формата АТ либо АТХ. Разумеется, использующийся блок питания должен быть полностью работоспособным, иначе подключить аудиосистему к бытовой сети не получится.

Найти такой БП сегодня не проблема:

  • такие устройства есть в каждом персональном компьютере, можно извлечь оттуда,
  • на любом радиорынке или в тематическом магазине продаются подержанные БП, купить устройство можно фактически за копейки,
  • можно найти неисправный и самостоятельно отремонтировать его, разумеется, если у вас есть опыт и знания,
  • опять же, если у вас есть опыт в радиоэлектронике, то можно соорудить БП самостоятельно.

Если вы не знаете, какой из двух вариантов АТ либо АТХ выбрать, то учитывайте, что отличия между ними следующие:

  1. Как правило, в устройствах АТ отсутствует выходное напряжение, в частности, имеется в виду дежурный источник на 5 вольт. Когда устройство подключается к сети, на его выходы сразу же поступает 12-вольтное напряжение по желтому кабеля, 5-вольтное по красному. Два отрицательных контакта на 12 и 5 вольт подаются на два черных провода.
  2. Что касается АТХ, то в данном случае используется дежурный источник напряжения на 5 вольт, который будет функционировать постоянно, когда девайс подключен к бытовой сети. Но параметр выходного напряжения в нем появляться не будет до того момента, пока не замкнуться черный и зеленый контакты, расположенные на основном штекере. Если на этих контактах не будет перемычки, то на выходе сразу же образуется напряжение после того, как устройство подключится к сети 220 вольт.

Для реализации этой задачи вам потребуется БМ, рабочее значение мощности которого составит не менее 300 Ватт, допускается 350 Вт. Необходимо, чтобы этот БП выдавал постоянный ток величиной не меньше 12 ампер по 12-вольтной линии (автор видео канал Stason22).

Можно ли изготовить БП на 12в самому?

Можно ли соорудить блок питания 12в 220в своими руками? Сделать такой девайс можно, но этот процесс требует определенных навыков и опыта, поэтому будьте внимательны при выполнении этой задачи. Для изготовления вам потребует трансформаторный узел на 12 вольт, а также четыре диода с конденсаторным устройством на 470 мкф 25 вольт. Диодные элементы можно использовать любые, поскольку величина напряжения будет невысокой. Что касается конденсаторного устройства, то потребуется минимум на 25 вольт, поскольку в конечном итоге на выходе он будет выдавать положенные 12 вольт.

Как сделать БП своими руками:

  1. На диодных элементах есть полярность, собственно, как и на конденсаторном устройстве. Если на контакте вы увидели отметку в виде полоски, то это положительный вывод, если же полоска отсутствует, то вывод отрицательный. Возьмите два диодных элемента и подключите и между собой по схеме плюс-минус, со второй парой поступите так же. Сами элементы можно либо спаять, либо просто скрутить. Мы продемонстрируем наиболее простой способ изготовления если есть необходимость, можно соорудить девайс на плате либо в корпусе.
  2. После этого вам потребуется две спайки или скрутки из диодов соединить друг с другом. При подключении положительный вывод на одной из спаек необходимо соединить с положительным выводом на другой спайке. Аналогичным образом поступите с отрицательными контактами минус одной спайки подсоединяется с минусом другой. Так вы сделали диодный мост.
  3. Затем вам надо будет подключить вывода с трансформаторного устройства к сооруженному диодному мосту. Один контакт от устройства следует подсоединить к контакту плюс-минус на мосту, второй контакт аналогично подключается к такому же выводу. На данном этапе контакты плюс-плюс, а также минус-минус еще свободны.
  4. Когда эти действия будут выполнены, вам потребуется конденсатор, на котором также есть полярность. Как правило, на таких устройствах отмечается только отрицательный контакт, соответственно, тот вывод, что не отмечен, будет положительным. Конденсаторный элемент следует подключить к диодам. К положительному контакту конденсатора подключается вывод плюс-плюс диодов, а к отрицательному нужно подключить минус-минус диодов.
  5. Далее, вам потребуется два проводника, желательно, чтобы они имели разные цвета один из них подключается к положительному выводу, а другой к отрицательному. К примеру, на фото мы использовались красный проводник для соединения с положительным выводом (плюс-плюс) на диодном мосту, а синий с отрицательным, то есть минус-минус. На положительном выходе имеется плюс от конденсаторного устройства, а на отрицательном его минус.
  6. На этом процедуру сборки можно считать завершенной. Теперь вам остается только измерить величину напряжения. Если рабочий параметр составит 16.3 вольт, то переживать не стоит, поскольку это нормальная величина для напряжения БП, работающего вхолостую. Когда на блок будет оказана нагрузка, он в итоге будет выдавать 12 вольт.

Фотогалерея «Самостоятельное изготовление БП»

 1. Спайка из четырех диодов — мост
 2. Подключение диодного моста к трансформаторной обмотке
 3. Подключение конденсатора к образовавшейся цепи
 4. На завершающем этапе подключаются провода

Пошаговая инструкция по подключению

Для подсоединения к магнитоле будем использовать готовый компьютерный блок, а не самодельный, перед эксплуатацией следует произвести диагностику его работоспособности. Сам БП следует извлечь из металлического корпуса и очистить от загрязнений, отдельно проверьте печатную плату, убедитесь в том, что контакты в ней целые. Если на плате имеются дефекты, то их надо будет удалить. Также внимательно осмотрите конденсаторы на выходных выпрямителях они не должны быть вздутыми, также на них не должно быть разрывов засечки. При необходимости конденсаторные элементы подлежат замене путем перепайки.

Что потребуется?

Для правильного подключения автомобильной магнитолы к БП вам потребуются следующие устройства и материалы:

  • непосредственно сам БП от компьютера,
  • аудиосистема от машины,
  • проводники необходимого сечения,
  • также для проверки работоспособности вам понадобятся автомобильные динамики или колонки от обычной бытовой магнитолы.

Специалисты рекомендуют использовать качественные динамики, поскольку сам девайс оборудован четырехканальным выходом. Это позволяет подключить две передних и две задних колонки. Выбирая колонки следует оценить их параметр сопротивления как правило, для автомобильной аудиосистемы используются динамики, в которых значение сопротивления составляет 4 Ом. Если вы думаете, что выбрав динамики с сопротивлением на 8 Ом, они буду работать громче, то вы ошибаетесь (видео снято каналом Упаковано в Китае).

Алгоритм действий

Итак, для подсоединения автомагнитолы к БП для подключения к сети 220 вольт нужно сделать следующее:

  1. Для начала вам надо будет отрезать выход Din, через него аудиосистема подключается к бортовой сети транспортного средства. После этого надо будет зачистить все использующиеся проводники.
  2. Затем подключается сама аудиосистема, для этой цели оптимальней всего использовать штекер для подключения жесткого диска ПК. В частности, речь идет о широких четырехконтактных проводах красном, желтом и двух черных контактах.
  3. Сам штекер надо будет отрезать, а контакты проводников подпаять к контактам аудиосистемы. Для полноценной эксплуатации блока питания надо будет также сделать соответствующий переходник. Для изготовления проводника надо будет желтый контакт подпаять к красному плюсу на самой автомагнитоле. А затем отрицательный черный выход от магнитолы надо будет подпаять к любому черному от использующегося блока питания.
  4. Для того чтобы БП можно было запустить без материнской платы, вам также потребуется использовать разъем, с помощью которого он питает материнку. К этому штекеру подключается много проводов, среди которых есть выходы черного и зеленого цвета. Вам потребуются именно они, поскольку эти контакты контролируют запуск устройства. Для того чтобы обеспечить заземление, нужно будет замкнуть эти два контакта между собой.
  5. После того, как БП будет запущен, на все проводники поступит напряжение если контакты разомкнуть, то питание перестанет подаваться на устройством. То есть так вы сделали что-то наподобие перемычки для отключения.
  6. В том случае, если в вашем БП используется переключатель, то саму перемычку можно не снимать, но тогда вам надо будет запаять контакты зеленого и черного цветов. Сам переключатель в данном случае будет использоваться для активации и деактивации питания.
  7. Когда все эти шаги будут выполнены, вам надо будет соорудить акустическую системы из подготовленных ранее динамиков. Такие колонки (если вы используете автомобильные) обычно имеют небольшой вес, их можно установить в деревянный короб, предварительно соорудив в нем отверстия. Как вариант, для корпуса можно использовать прочный картон. После того, как колонки будут установлены внутрь, нужно будет подключить динамик к самой аудиосистеме.
    После того, как все динамики будут подключены, можно попробовать включить полученную систему в бытовую сеть и проверить ее работоспособность. Если магнитола не работает или работает некорректно (слабая громкость, шумы в динамиках), то нужно проверить качество подключения всех контактов, проверить места пайки (видео опубликовано каналом Opck prod).

Рекомендации экспертов

Что необходимо учитывать при выполнении этой задачи:

  1. Желательно использовать готовый и работоспособный БП, а не заниматься его самостоятельным изготовлением. Разумеется, если вы понимаете, как сделать блок питания, то можно соорудить его самостоятельно. Но практика показывает, что самодельные устройства обычно менее мощные. Тем более, что занимаясь самостоятельным изготовлением, необходимо обязательно убедиться в том, что вы используете рабочее трансформаторное устройство и диоды. Удостовериться в этом нужно на начальном этапе.
  2. Перед тем, как заняться подключением, обязательно проверить плату блока, а также конденсаторы на нем. Конденсаторные элементы не должны быть вздутыми и поврежденными, если же это так, то их нужно будет перепаять.
  3. Четко следует приведенной выше инструкции, чтобы правильно спаять все элементы для подключения.
  4. Важно, чтобы используемые динамики были рабочими. Бывает такое, что аудиосистема работает с помехами и шумами, а автовладелец думая, что причина в допущенных ошибках при сборке, начинает проверять и ремонтировать блок питания. При этом неработоспособными являются именно динамики. Если при подключении проводов от колонок вы допустите ошибки, динамики также будут работать с помехами.

Видео «Наглядное пособие по подключению БП»

Чтобы правильно выполнить все действия и не допустить ошибок при выполнении данной задачи, ознакомьтесь с наглядным пособием в ролике (видео снял Artem Yakovlev).

Загрузка…

Мощный электронный сетевой трансформатор для магнитолы и радиостанции на 12В

Промышленно выпускается много достаточно качественной аппаратуры дляэксплуатации в автомобиле, это и автомобильные магнитолы, и автомобильные радиостанции, а так же и другая аппаратура. Вся эта техника рассчитана на питание от достаточно мощного источника постоянного тока напряжением 10-16V (номинальное значение 13V).

При желании пользоваться такой аппаратурой стационарно возникает проблема с питанием от электросети, так как нужен достаточно мощный источник постоянного напряжения в пределах 10-16V.

К сожалению, в продаже найти что-то более или менее подходящее сложно, потому что на такое напряжение продаются в основном только маломощные блоки в виде сетевой вилки, у которых на выходе есть разъем, аналогичный тому, что в «прикуривателе» автомобиля. Эти блоки предназначены для питания маломощной автомобильной аппаратуры вроде видеорегистраторов, и для питания автомагнитолы или радиостанции они никак не годятся.

Однако, в продаже есть большой выбор источников питания для низковольтных галогенных ламп, так называемых «электронных трансформаторов». Они бывают разной мощности, но для питания современной автомагнитолы или автомобильной радиостанции нужно брать «электронный трансформатор» мощностью не ниже 170-200W.

Непосредственно для питания автомобильной аппаратуры использовать «электронный трансформатор» невозможно, потому что на его выходе переменное напряжение, состоящее из искаженных полуволн сетевого напряжения, заполненных высокочастотными импульсами. Кроме того, «электронный трансформатор» работает только под нагрузкой, не имея режима холостого хода (без нагрузки на его выходе нет напряжения).

Электронный трансформатор ЕЕТ200А65

Выбор пал на «Электронный трансформатор» ЕЕТ200А65 китайского производства. На рисунке 1 показана его схема, которую я срисовал с его печатной платы. Позиционные номера деталей на схеме указал произвольно (на плате были подписаны только конденсаторы С1 и С2).

Принципиальная схема китайского электронного трансформатора ЕЕТ200А65

Рис.1. Принципиальная схема китайского электронного трансформатора ЕЕТ200А65.

Конечно, к самой схеме есть немало претензий, одно только то, как выполнено параллельное включение транзисторов вызывает много вопросов… Но, следует признать, что устройство работает, не перегревается, и выдает примерно то, что он него и требуется. Так, что производителей «учить уму-разуму» я не буду. Лучше скорее перейду к делу.

И так, нужно чтобы на выходе было постоянное напряжение в пределах от 10 до 16V, причем, и на холостом ходу тоже.

Доделка электронного трансформатора

Переделанная схема показана на рисунке 2, все новые детали на ней обозначены с буквой «Д» («добавлено»). Прежде всего, нужно устранить пульсации сетевого напряжения на выходе сетевого выпрямителя на диодах VD1-VD4.

Для этого нужно вход сделать так, как это сделано в типовых импульсных блоках питания аудио и видеотехники, то есть, на выходе выпрямителя нужно включить сглаживающий электролитический конденсатор. На рисунке 2 это СД1 емкостью 100 mF на напряжение 400V.

Схема добавления выпрямителя к электронному трансформатору

Рис.2. Схема добавления выпрямителя к электронному трансформатору.

Включение конденсатора такой большой емкости очень благоприятно сказывается на работе источника питания, но в момент включения в сеть возникает импульс тока на его зарядку, достаточный для того, чтобы повредить выпрямительные диоды. Чтобы ограничить этот ток последовательно схеме включен резистор RД1, это низкоомный проволочный резистор мощностью не ниже 5W.

Далее, нужно выпрямить выходное напряжение, для этого напряжение с вторичной обмотки трансформатора Т1 подано на мостовой выпрямитель VDД1. На его выходе включен сглаживающий конденсатор СД2.

Но, схема на холостом ходу, или при небольшой нагрузке, например, когда питаемая аппаратура работает в режиме «Stand-By», или на минимальной громкости, в режиме с минимальным потреблением мощности, работать не будет.

Чтобы запустить блок питания на любой мощности нагрузки нужно его «подгрузить» чем-то достаточно мощным. Ничего лучше лампочки для освещения салона автомобиля, мне в голову не пришло (это лампа Н1). Кстати, её можно использовать как сигнальную лампу включенного состояния блока питания.

В результате получился достаточно хороший блок питания, единственным недостатком которого было выходное постоянное напряжение около 18-20V. Понизить его просто, нужно отмотать один виток с обмотки 2 трансформатора Т1. Просто, опаять из платы один конец, и смотать один виток, затем припаять обратно. Это очень легко сделать.

Попцов Г. РК-2016-03.

Блок питания автомагнитолы

Иногда возникает необходимость включить автомагнитолу от сети переменного тока напряжением 220В, для этого необходим достаточно мощный блок питания. Схема блока питания на напряжение 12,6 В показана на рисунке.


     Безусловно, сейчас очень легко построить подобный блок питания на интегральной микросхеме (например LT1083 ), однако подобные микросхемы пока относительно дороги. Поэтому целесообразно для поставленной несложной цели использовать старые детали советского производства, которые как правило в больших колличествах имеются у радиолюбителей, как уже в выпаяном состоянии так и на ненужных печатных платах.
     Схема блока питания представляет собой простой параметрический стабилизатор напряжения, регулирующим элементом которого является составной транзистор VT1,VT2 собранный по схеме Дарлингтона. Схема предназначена для использования с трансформатором обеспечивающим на выходе переменное напряжение 12,6 Вольт при максимальном токе нагрузке 5 Ампер. Схема не имеет защиты от короткого замыкание в её цепях и на выходе, поэтому наличие предохранителя F1 ОБЯЗАТЕЛЬНО!
Детали:
VDS1 — Любой диодный мост или набор из четырёх диодов с обратным напряжением 30 Вольт и прямым током не менее 10 Ампер.(из старых — например Д242) Диоды необходимо установить на теплоотвод.
VD1 — стабилитрон с номинальным напряжением 13,8-14,6 Вольт и токе стабилизации не менее 10 мА (например Д814Д, однако на этой позиции лучше применить импортный стабилитрон)
VT1 — КТ815(любой из серии)
VT2 — КТ819(любой из серии). Транзисторы обязательно установить на теплоотвод площадью не менее 150 мм2
HL1 — Любой светодиод с номинальным током 5-10 мА.

ВНИМАНИЕ!
Статья защищена авторским правом, любая её перепечатка возможна только при наличии этой информации и ссылки на оригинал : https://r4f.su/hf/other/bp_for_car_audio.html


через блок питания и без, от зарядного устройства

Можно ли подключить магнитолу к обычной розетке дома? Разумеется! И чтобы сделать это, вовсе не обязательно иметь глубокие познания в электротехнике. Вполне хватит школьного курса физики. Попробуем разобраться, как подключать к сети автомагнитолу, а заодно подумаем, стоит ли вообще это делать.

Для чего нужна автомобильная магнитола дома

Причины разместить радиоустановку дома могут быть разными. Самая распространённая: человек приобрёл машину со штатной магнитолой, а потом решил установить в авто что-то помощнее. Оборудование из комплекта можно подключить к сети в квартире, создав таким образом небольшой музыкальный центр.

Кроме того, старые магнитолы вместе с колонками часто хранят в гаражах. Музыка способна скрасить автовладельцу долгие часы ремонта машины.

Различные способы подключения

Как запитать от самодельного трансформатора

Начнём с самого трудоёмкого способа включить магнитолу: с помощью понижающего трансформатора, сделанного своими руками. С учётом широкого ассортимента в магазинах электротоваров к этому методу прибегает всё меньшее число автомобилистов, ведь сидеть и самостоятельно собирать 12-вольтовый агрегат — удовольствие небольшое. Проще сходить и купить готовый. Однако, если в средствах человек ограничен, приходится действовать по старинке.

Расходные материалы и инструменты
  1. Старый понижающий трансформатор (в этом примере фигурирует 36-вольтовый).
  2. Изолента.
  3. Мультиметр.
  4. Калькулятор.
  5. Изолированный провод сечением 0,5–0,8 мм и длиной около 0,9 м.
Инструменты для создания трансформатора: галерея
Последовательность действий
  1. Прежде всего узнайте, какое напряжение будет приходиться на 1 виток вторичной обмотки трансформатора. Для этого намотайте 7 витков нового изолированного провода поверх старого, после чего подключите устройство к сети.
  2. С помощью мультиметра измерьте напряжение на концах провода вторичной обмотки. Допустим, оно составило 2,9 вольта. Витков было сделано 7, следовательно, на каждый приходятся примерно 0,41 вольта. Измерение напряжения в обмоткеС помощью мультиметра измеряется напряжение на выходе трансформатора
  3. Зная это число, мы можем рассчитать, какое количество витков должна иметь обмотка для того, чтобы на выходе было 12 вольт. 12 делится на 0,41 — получается 30. Столько раз следует обмотать изолированный провод поверх старого.
  4. Теперь снимите провод, которым были сделаны 7 пробных витков, и измерьте его длину — 126 см в нашем случае. Это число делится на 7 — получается 18. Такова длина одного витка в сантиметрах. Далее 18 умножается на 30 — получается 540 (см). Для создания трансформатора понадобится провод именно этой протяжённости.
  5. Поскольку магнитола потребляет постоянный ток, а в сети он переменный, его необходимо выпрямить (а заодно и снизить пульсацию). Для этого к трансформатору с новой 30-витковой обмоткой подключается диодный мост, собранный из 4 стандартных диодов Д226, плюс дроссель, индуктивность которого должна быть как можно выше (найти такой можно в старом ламповом телевизоре или радиоприёмнике). Дроссель подключается параллельно с парой конденсаторов ёмкостью не менее 1000Мкф. Схема готового 12-вольтового трансформатора выглядит так: Схема готового трансформатораТрансформатор с подключённым диодным мостом и дросселем

Подключение с помощью зарядного устройства

Как уже упоминалось выше, автомагнитола потребляет постоянный ток напряжением 12 вольт. При выборе адаптера в магазине автовладельцу также следует обращать внимание на силу тока на выходе трансформатора — она не должна быть меньше 5 ампер. Оптимальный вариант — адаптер на 6,5 ампер:

Адаптер 12-вольтовыйАдаптер на 12 вольт, сила тока на выходе 6.5 ампер

Далее стандартный разъём, с помощью которого магнитола подключается к машине, отрезается, концы проводов зачищаются, соединяются с кабелем адаптера и изолируются.

Схема подключения магнитолы к адаптеруЗдесь вместо АКБ (аккумуляторная батарея) подключается готовый адаптер

Подключение с помощью компьютерного блока питания

  1. Блок питания можно либо купить с рук, либо снять со старого компьютера. Перед подключением он разбирается и осматривается на предмет наличия вздувшихся конденсаторов. Если таковые нашлись, их необходимо заменить. Нерабочие конденсаторы в блокеВздувшиеся конденсаторы в блоке питания подлежат замене
  2. После предварительного осмотра блок собирается. Нужно обратить внимание на жгуты питания с разъёмами. Чёрный провод в них является общим, т. е. «минусовым». Жёлтый — это те самые 12 вольт, необходимые магнитоле. Жгуты питания блокаПо жёлтому проводу подаётся 12 вольт

Если аккумулятор выполнен в форм-факторе АТ, то в нём отсутствует дежурный элемент питания на 5 вольт (он же Standby). После включения блока напряжение появляется на выходах -5, +5, -12 и +12. Так что нужные провода просто откусываются от разъёма и подключаются к магнитоле по схеме, представленной выше.

Блок питания формата АТХ придётся дорабатывать, поскольку у него есть дежурный источник тока Standby, который в компьютерах работает постоянно (даже когда система находится в спящем режиме). Для получения на выходе необходимого напряжения в разъём блока придётся поставить перемычку, замкнув зелёный и чёрный провода. Только после этого можно подключать магнитолу.

Установка перемычкиПеремычкой замыкаются чёрный и зелёный разъёмы

Как подключить автомагнитолу к бытовой сети электропитания: видео

Так сложно ли подключить магнитолу к сети? Как видим, не очень. Главное, ничего не напутать в представленных выше схемах и соблюдать особую осторожность, снимая конденсаторы. В некоторых из них, вероятно, сохранился остаточный заряд. Если неаккуратно дотронуться до контактов, можно получить крайне болезненный удар током.

Самодельный блок питания для магнитолы. Схема как подключить магнитолу к блоку питания. Создаем домашнюю акустическую систему.

Если вы любите музыку и хотите полноценно насладиться ею дома в хорошем качестве, то любой современный музыкальный центр может заменить простая магнитола. Всё, что нужно — правильно подключить её к домашней аудиосистеме и компьютеру. В итоге можно добиться отличного звучания, которое не уступает ни по чистоте, ни по качеству дорогим специализированным системам. В этой статье разберёмся, как подключить магнитолу к компьютерному блоку питания самостоятельно. Давайте же начнём. Поехали!

Для начала сначала возьмите блок питания в руке и посмотрите на кабели и вилки. Таким образом, нужно заметить несколько разных цветов. Затем вы можете сначала взять толстый кабельный жгут, который обычно размещается на материнской плате. Мы делаем то же самое с другими разъемами. Пожалуйста, отключите пробку перед первым вложением!

Из толстой струны мы ищем черный кабель и зеленый кабель. От другого черного кабеля от шнура мы режем. Отрежьте короткую деталь и соедините ее с обоих концов зажимом. Это позволяет включить питание без материнской платы и проверить его функциональность.

Чтобы сделать у себя дома хорошую аудиосистему совсем необязательно тратить много денег. Иногда можно просто воспользоваться автомобильной магнитолой

Большим преимуществом этого устройства является то, что в нём реализована возможность ручной настройки низких/высоких частот, в отличие от многих аудиосистем, в которых есть только набор стандартных настроек. Разумеется, магнитолу необходимо подключить к источнику питания. Ей необходимо 12 В основного напряжения плюс 5 В для сохранения настроек и радиостанций. Приобрести БП специально для этой цели несложно. Проблема заключается в том, что подобные БП имеют достаточно высокую цену и могут обойтись вам на порядок дороже самой магнитолы. К счастью, можно легко выйти из этого неприятного положения, воспользовавшись блоком питания компьютера .

Однако он не должен быть подключен к цепи, поскольку он может прожечь. Теперь мы вытаскиваем желтый и черный кабель из одной из маленьких струн, состоящей из 4 кабелей. Концы этих кабелей снабжены зажимом для блеска, готовым. Если кому-то нужно напряжение 3, 3 вольта, можно, конечно, сделать то же самое. Используемые кабели — красный, желтый и черный. Теперь мы прорезаем красный и желтый кабели примерно на полпути и зажимаем два конца в зажим блеска, который содержит желтый кабель от источника питания.

Черный мы соединяемся с черным, и теперь вы должны иметь возможность запускать радио хотя бы один раз. Мы подключаем источник питания к цепи и включаем его, затем радиоприемник должен включаться, и мы это сделали. Для подключения громкоговорителей и т.д. загляните в свое руководство и найдите кабели и подключите их соответственно к громкоговорителям.

Первым делом нужно подготовить провода автомагнитолы к подключению. Для этого необходимо отрезать DIN-разъём, посредством которого выполняется подключение устройства к автомобилю. После этого оголите провода.

Чтобы подключить автомагнитолу к блоку питания, можно использовать любой разъём, однако, наиболее подходящим для этого считается разъём для жёстких дисков. Самый очевидный подход — отрезать разъём, а затем спаять контакты, но лучше сделать всё более удобно, а именно — сделать специальный переходник, который позволит использовать БП в дальнейшем для ПК .

Эта часть не была проверена мной на практике! Преобразованный источник питания может в принципе контролировать и подавать все 12 В устройства с мощностью, но нужно учитывать, сколько энергии требуется, Например, для выходного каскада и т.д. Чтобы предотвратить поломки и повреждения устройства.

Для вопросов, предложений и критики я, конечно, доступен. Если вы откажетесь от своего автомобиля или получите лучшее радио для автомобиля, держите свое Авторадио. Вы можете использовать его дома, потому что устройства обычно имеют хороший прием и предлагают большой комфорт. Соединение довольно простое, и вы работаете в диапазоне низкого напряжения, поэтому вам не нужно бояться удара электрическим током.


Разберёмся с проводами и их назначением:

  • Красный — несёт напряжение в 5 В;
  • Жёлтый — имеет напряжение 12 В;
  • Чёрный — минус (земля).

Прежде чем начинать что-либо делать, нужно обязательно отключить блок питания от сети. Помимо этого, не будет лишним выполнить принудительную разрядку высоковольтных электролитических конденсаторов входного выпрями

6 вещей, которые нужно знать при покупке блока питания (БП)

Собирая новый компьютер, не поддавайтесь соблазну купить дешевый блок питания (БП). Блок питания обеспечивает питание всей вашей системы, и неисправный блок питания может привести к неисправности этой дорогой материнской платы или видеокарты. Никогда не рискуйте!

Блоки питания не имеют такой же маркетинговой или блестящей ценности, как видеокарты или процессоры.Вы знаете, что вам нужны новые процессоры Intel Skylake, и вы будете бесконечно спорить с Nvidia против Radeon, но есть вероятность, что вы выберете практически любой блок питания, верно? Это ошибка — она ​​будет стоить вам много времени.

intel-skylake-cpu

Это не значит, что вам нужен дорогой блок питания. Доступны бюджетные модели, которые соответствуют идее о том, что дешевле собрать собственный компьютер.Но нужно знать, что искать. Итак, вот краткое руководство по выбору правильного блока питания без лишних затрат.

1. Непрерывная мощность> пиковая мощность

Мощность — это базовое число, которое поможет вам определить, какой блок питания вам нужен и каков его номинал.Проще говоря, это общее количество ватт, которое блок питания может передать различным частям вашего ПК. Вы найдете модели, которые обеспечивают мощность 300 Вт, а некоторые — до 1200 Вт.

Хотя модели будут гордо рекламировать этот номер на коробке, он может не рассказать вам всей истории.Например, рассмотрим гипотетический блок питания мощностью 500 Вт. Если это означает непрерывную мощность, это прекрасно. Если это пиковая мощность, возможно, вы захотите этого избежать. Обычно вы можете проверить, что это за модель, на странице технических характеристик модели.

Power-Supply-Unit-PSU-OCZ

Непрерывная и пиковая мощность — это номинальные значения, основанные на тестах производителя.Непрерывная мощность указывает на то, что он может обеспечивать эти 500 Вт непрерывно без колебаний. Пиковая мощность означает, что 500 Вт — это максимальная мощность, которую он может выдать, но, вероятно, только в течение минуты, прежде чем упасть.

Говоря простым языком покупателя, ищите непрерывные рейтинги мощности, игнорируйте пиковые значения мощности и игнорируйте продукт, который не рекламирует его постоянный рейтинг мощности.Если вы не можете сказать, какой именно, не рискуйте и просто двигайтесь дальше.

2. Сколько ватт вам нужно?

Не все ПК одинаковы, поэтому количество энергии, необходимое каждому, разное.Очевидно, что высокопроизводительному игровому ПК потребуется больше ватт для работы, чем простому домашнему офисному ПК. Но как рассчитать сумму, которая вам действительно нужна?

В Интернете полно простых калькуляторов, которые сделают всю работу за вас. Попробуйте калькулятор мощности Extreme от Outervision или калькулятор мощности Cooler Master. Если вы знаете, что делаете, версия Cooler Master лучше, но если вы не уверены в том, какие части запрашивает калькулятор, придерживайтесь базового калькулятора Outervision.

Power-Supply-Unit-PSU-calculator-Outervision

Оба калькулятора дадут вам определенное представление о том, сколько мощности вам нужно, и в зависимости от того, как вы ввели свою информацию, не стесняйтесь округлять ее до ближайшего блока питания.

Фактически, вы можете подняться даже на две ступени выше.Например, если калькулятор говорит, что вам нужно 370 Вт, то блок питания на 400 Вт должен подойти, но 500 Вт тоже не будет плохо, особенно если вы планируете в конечном итоге добавить больше деталей в установку.

3. Экономьте энергию с помощью эффективных блоков питания

Наша социальная ответственность перед планетой заставляет нас не потреблять больше ресурсов, чем нам нужно, поэтому приобретите максимально эффективный блок питания! Даже если вы не заботитесь о планете, эффективный блок питания все равно сэкономит вам большие деньги на счетах за электроэнергию.

Итак, что такое эффективность в блоке питания? Что ж, ваш блок питания получает питание переменного тока от розетки и преобразует его в мощность постоянного тока, которая затем отправляется на все части, но обычно блок питания тратит немного энергии в процессе преобразования.Следовательно, эффективность блока питания зависит от того, сколько он может преобразовать и как мало расходуется.

Таким образом, эффективность 80% указывает на то, что он способен преобразовывать 80% мощности переменного тока в постоянный ток, а эффективность 50% означает, что он преобразует 50% мощности переменного тока в постоянный ток. Проще говоря: чем выше процент КПД, тем лучше и потребует меньше энергии от розетки.

Power-Supply-Unit-PSU-80-Plus-Rating

Самые эффективные блоки питания — это те, которые имеют рейтинг 80 Plus, присвоенный независимым органом по сертификации.Даже в блоках питания 80 Plus есть разные уровни: 80 Plus, 80 Plus Bronze, 80 Plus Silver, 80 Plus Gold, 80 Plus Platinum, 80 Plus Titanium. (Они отсортированы от худшего к лучшему.)

Дополнительным преимуществом этих эффективных блоков питания является то, что они выделяют гораздо меньше тепла, чем другие блоки питания, и обычно работают с меньшим уровнем громкости.Производители будут с гордостью рекламировать сертифицированные блоки питания 80 Plus, но если у вас возникнут проблемы с поиском информации, просмотрите полный список блоков питания 80 Plus.

4. Подробности, которые можно игнорировать

До сих пор все сводилось только к основам блоков питания.Как и в случае с любой другой технологией, вы можете немного поработать и получить более конкретную информацию о том, что вам нужно или что вам нужно, но если вы новичок, вышеупомянутые три аспекта будут иметь для вас наибольшее значение при принятии решения о покупке.

Power-Supply-Unit-PSU-Connectors

При этом есть и другой жаргон, с которым вы можете столкнуться при покупке блока питания.Вы можете спокойно игнорировать все это, пока не познакомитесь с блоками питания в целом, но если вам интересно, что они означают, вот некоторые спецификации, которые вы можете увидеть.

  • Рейки: Вы можете приобрести блоки питания с одной или несколькими направляющими. У обоих есть свои плюсы и минусы, и вам не нужно сейчас беспокоиться о технических деталях.Если вы живете в районе, где колебания или перебои в электроснабжении являются нормальным явлением, вам следует рассмотреть возможность использования нескольких шин. Для любого другого сценария или если вы используете хороший источник бесперебойного питания (ИБП), просто приобретите однорельсовый блок питания.
  • Стабильность напряжения: Если вы отметите все вышеперечисленные поля, стабильность напряжения не будет проблемой. В основном это относится к способности блока питания поддерживать питание 12 В без сбоев.
  • Кабели или разъемы: Если вы не покупаете специализированный блок питания высокого класса, вам должно быть хорошо с кабелями, которые идут в коробке.Высококачественные блоки питания предлагают так называемую «модульную кабельную разводку», которая позволяет вам устанавливать специальные кабели и штыревые разъемы для присоединения к ним ваших частей. Не важно для обычного пользователя.
  • AT против ATX: Некоторые блоки питания предназначены для материнских плат типа AT, другие — для материнских плат типа ATX, а некоторые — для обоих. Скорее всего, вы используете стандартную материнскую плату ATX и вам понадобится стандартный блок питания ATX, но вы можете на всякий случай дважды проверить детали своей материнской платы.
  • Ремонтные блоки и аксессуары: Нет, вам не нужен тестер мощности или инструкции по ремонту блока питания.Если вы диагностируете проблему с блоком питания, ваш единственный вариант — заменить его — и надеяться, что он все еще находится на гарантии.

5. Почему не стоит дешеветь

Так почему же мы говорим о покупке качественного блока питания вместо того, чтобы использовать то, что идет в комплекте с корпусом вашего ПК, или модели относительно неизвестного бренда? Ну, как мы уже говорили в начале, ваш блок питания влияет на каждую часть вашей компьютерной системы и может привести к сбою цепей в случае колебания мощности.

Но помимо этого качественные блоки питания имеют и другие преимущества, которые делают их стоящими.Вот несколько:

  1. Они служат долго. Нет, правда. Скорее всего, если вы купите качественный блок питания прямо сейчас, мощностью от 100 до 200 Вт выше, чем то, что вам нужно в настоящее время, вы сможете использовать его и для следующего обновления ПК. По крайней мере, этого хватит на несколько лет.
  2. Имеют перепродажную стоимость! Обновление до нового блока питания? Вы найдете покупателей для своего старого на Craigslist и Ebay.Черт возьми, вы даже можете использовать его в качестве настольного источника питания для проектов DIY.
  3. Стандартизированные размеры позволяют проявлять творческий подход и со старыми блоками питания. Поскольку все блоки питания, как правило, имеют одинаковую форму, просто найдите простой корпус, и вы сможете сделать себе крутой и тихий HTPC.

6. Где найти надежные обзоры

Производители быстро выпускают новые модели блоков питания, и это относительно нишевая компьютерная часть для технических обозревателей.Вот несколько известных и уважаемых брендов, с которых можно начать: Corsair, Cooler Master, Antec, Be Quiet, Seasonic и XFX. Конечно, это не единственные.

После того, как вы выполнили вышеупомянутые шаги, вы должны иметь четкое представление о том, сколько ватт вам нужно, какие модели надежных брендов имеют сертификат 80 Plus для этой мощности и что вписывается в ваш бюджет. Теперь пришло время провести небольшое исследование.

Power-Supply-Unit-PSU-Tier-List-Jonny-Guru

Джонни Гуру считается одним из самых надежных интернет-голосов для советов по БП.Вы можете найти свой продукт на JonnyGuru.com, посетить форумы JonnyGuru, чтобы найти помощь, или положиться на его легендарный список уровней блоков питания, чтобы найти подходящую модель.

Что касается других общих технических сайтов, Tom’s Hardware и AnandTech известны своими подробными обзорами блоков питания и, как известно, имеют хорошо осведомленных комментаторов, которые поделятся дополнительной информацией и своим собственным опытом.Опять же, на обоих сайтах есть форумы с активным сообществом помощников.

Кроме того, не забудьте взглянуть на наш собственный обзор лучших блоков питания для сборщиков ПК.И, наконец, если вам нужны люди, с которыми можно поговорить, зайдите в / r / BuildAPC на Reddit, чтобы узнать, к каким блокам питания люди склоняются в наши дни.

Есть вопросы по блокам питания?

С брендами блоков питания личный опыт имеет большое значение.Так что расскажите нам, какой блок питания у вас сейчас есть и какие бренды заслужили или потеряли ваше доверие. Я лично перешел с Corsair на Cooler Master и обнаружил, что CM намного надежнее.

Надеюсь, это помогло! Если у вас есть дополнительные вопросы, задавайте их ниже, и мы постараемся вам помочь.Есть ли еще какие-то советы, которые мы упустили? Поделитесь ими с нами тоже внизу!

А если вы хотите купить ИБП в комплекте с блоком питания, вот лучшие ИБП, которые вы можете купить.

Кредиты изображений: Данрок через Викимедиа, Смиал через Викимедиа

clean-mac-cache 10 простых способов настроить Mac для максимальной производительности

Вот несколько простых способов настроить Mac на лучшую производительность, чтобы он оставался свежим.

Об авторе Михир Паткар (Опубликовано 1228 статей)

Михир Паткар уже более 14 лет пишет о технологиях и продуктивности в ведущих мировых изданиях.Он имеет академическое образование в области журналистики.

Ещё от Mihir Patkar
Подпишитесь на нашу рассылку новостей

Подпишитесь на нашу рассылку, чтобы получать технические советы, обзоры, бесплатные электронные книги и эксклюзивные предложения!

Еще один шаг…!

Подтвердите свой адрес электронной почты в только что отправленном вам электронном письме.

.

Switchmode источник питания для автомобильной аудиосистемы

Switchmode источник питания для автомобильной аудиосистемы
Продукты Elliott Sound пр.89

© Апрель 2002 г., Серхио Санчес Морено и Род Эллиотт


Предисловие

Этот внесенный проект является результатом значительного сотрудничества между Серхио и мной, и его не следует рассматривать как обязательно законченный проект сам по себе, а как ступеньку к пониманию импульсных источников питания, их работы и того, что вы можете с ними делать.

Будьте осторожны — существует значительный риск. Из-за чрезвычайно высокого тока, поступающего от автомобильного аккумулятора, небольшая ошибка может легко привести к катастрофическому отказу. Говорят, что все электронные компоненты содержат дым (проволока содержит огромное количество), и при скольжении паяльника может высвободиться невероятное количество дыма. А если серьезно, то риск серьезных ожогов и возгорания в машине вполне реальн, и его не следует недооценивать. 300 А от автомобильного аккумулятора могут нанести огромный ущерб за несколько миллисекунд — если предохранитель не перегорел (вы будете использовать предохранитель , не так ли?), То ущерб может быть значительным.

В различные моменты части статьи Серджио я включил некоторую дополнительную информацию.

Пожалуйста, прочтите специальное примечание в конце этой статьи для получения важной информации о проекте.


Введение

Сложностей с установкой Hi-Fi системы в автомобиле очень много, хотя нет сомнений в том, что самым важным является ограничение напряжения питания автомобиля. Как уже известно большинству читателей, номинальное напряжение автомобильного аккумулятора составляет 12 В, достигая примерно 13.8В при зарядке (т.е. при работающем двигателе).

Максимальная среднеквадратичная мощность звука при заданном напряжении V несколько меньше:

Pmax = (В / (2 x √2)) ² / R L

… где R L — номинальный импеданс динамика.

Таким образом, для системы 13,8 В эта мощность ограничена примерно 6 Вт при нагрузке 4 Ом. Обратите внимание, что чем ниже сопротивление динамика, тем выше максимальная мощность (по этой причине большинство аудиоколонок имеют номинальное сопротивление 4 Ом вместо более распространенных 8 Ом в домашних системах).

Это можно до некоторой степени упростить …

P = (V / 3) ² / R L

, а типичный расчет для напряжения питания 13,8 В дает …

P = (13,8 / 3) ² / 4
P = 4,6² / 4 = 5,29 Вт

Это учитывает стандартные потери и является приемлемо точным при этом напряжении — единственный реальный способ узнать это — измерить усилитель, поскольку потери меняются в зависимости от топологии выходного каскада.

Выходная мощность может быть увеличена почти в 4 раза за счет использования техники моста, более подробно объясненной в проекте 14 ESP, поэтому мы можем получить примерно до 24 Вт на динамике 4 Ом.Этого может быть достаточно для средних и высоких частот, но, очевидно, очень ограничено, например, для сабвуфера. (Мораль: недоверие к головным устройствам «4 x 45 Вт» вполне оправдано, поскольку они определенно не говорят о RMS-мощности).

Итак, что можно сделать, чтобы увеличить доступную мощность звука? Ответ — простой вывод приведенной выше формулы — либо уменьшите сопротивление нагрузки, либо увеличьте напряжение питания. Чем ниже импеданс, тем больше тока требуется, что усложняет создание выходных каскадов с низким импедансом (есть и другие практические ограничения), поэтому давайте увеличим напряжение питания.


Основы импульсного источника питания

Подавляющее большинство мощных аудиоусилителей используют импульсные источники питания (SMPS) для генерации более высоких напряжений из имеющихся 12 (13,8) вольт. Обширное теоретическое объяснение того, как эти вещи работают, выходит за рамки этой статьи, но это некоторые фундаментальные идеи, которые вы должны знать о импульсных источниках питания (SMPS) для автомобильных усилителей:

  • Напряжение постоянного тока на батарее должно быть переключено в той или иной форме, чтобы генерировать сигнал переменного тока, подходящий для трансформатора.Как вы уже знаете, трансформатор в основном преобразует напряжение переменного тока в первичной обмотке в его масштабированную версию во вторичной обмотке, причем масштабный коэффициент представляет собой отношение витков первичной обмотки к вторичной. (Еще раз, воспринимайте это как крайнее упрощение). Трансформатор не пропускает постоянное напряжение, и между обеими обмотками есть электрическая (гальваническая) изоляция.
  • Форма волны переменного тока обычно представляет собой прямоугольную волну, которую относительно легко и эффективно генерировать. Частоты обычно находятся в диапазоне от 25 кГц до 100 кГц или более, поэтому позволяет использовать трансформаторы меньшего размера, чем те, которые используются в основных устройствах (его конструкция также отличается, их сердечники не ламинированы, а сделаны из феррита или железа порошок).Коммутационные элементы должны выдерживать большие токи, быть быстрыми и иметь низкие коммутационные потери. Обычно силовые MOSFET или высокоскоростные биполярные используются транзисторы (в некоторых конструкциях SMPS используются тиристоры, но их меньшинство).
  • Как только эта форма волны повышается трансформатором, ее нужно снова выпрямить и отфильтровать обратно до постоянного тока, поскольку это то, что мы хотим. Для аудио приложений мы обычно требуется симметричное питание, например, +/- 35 В. Выпрямление выполняется с помощью диодного моста, как при использовании обычного трансформатора на 50 или 60 Гц. Обратите внимание, что для частот, о которых мы говорим, нужны быстрые или сверхбыстрые диоды.
  • Если нам нужен регулируемый источник питания, необходимо обеспечить обратную связь от выходных шин к контроллеру, который может изменять некоторые параметры формы волны переменного тока. в первичной обмотке трансформатора. Обычно это достигается с помощью ШИМ (широтно-импульсной модуляции). Мы объясним это позже, в разделе «Регулирование».
  • Всегда имейте в виду, что энергия не создается — при (общем) соотношении напряжений шин и аккумуляторов ток, потребляемый с выхода, будет (как минимум) умножен. на входе 12 В с тем же соотношением, таким образом, общая мощность остается неизменной (при 100% эффективности, а это никогда не бывает).Обычный трансформатор «трансформирует» напряжение в Tr, ток в 1 / Tr и импеданс на вторичной обмотке в 1 / √ (Tr) раз, Tr — это отношение витков. Импеданс составляет не имеет особого значения в этом контексте.
  • Хорошо построенный SMPS может достичь эффективности 90%. Итак, если вы ожидаете производить ± 35 В при питании 6 А (на рельс) (это предполагает 35×6 + 35×6 = 360 Вт), то будьте готовы к потреблять от АКБ более 30А! К счастью, когда речь идет об аудиоусилителях, воспроизводящих музыку, требования к мощности всегда намного ниже, чем с чистыми синусоидальными волнами.

На этом этапе читатель должен понять величину токов, задействованных в высокомощном ИИП для автомобильного усилителя, и что следует проявлять особую осторожность, особенно при подключении «существа» к электрической системе автомобиля.


Система

В настоящем проекте описывается конструкция гибкого ИИП, способного непрерывно обеспечивать мощность порядка 350 Вт, в зависимости от используемого трансформатора. Выходное напряжение зависит в основном от соотношения витков первичной и вторичной обмоток, но его можно отрегулировать до несколько меньшего значения с помощью регулирования.Этого должно быть достаточно для питания усилителя сабвуфера мощностью 200 Вт плюс, возможно, 2 стереоусилителя для средних и высоких частот.

Это часть полного автомобильного усилителя, который я построил, с 6 ступенями мощности на основе усилителя Overture LM3886 от National. Их можно объединить в один канал сабвуфера> 250 Вт / 4 Ом плюс 2 канала средних и высоких частот по 65 Вт / 4 Ом, альтернативно, в 2 канала по 120 Вт / 4 Ом + 2 x 65 Вт или даже в многоканальный усилитель 6 x 65 Вт / 4 Ом. , поэтому это чрезвычайно гибкая и мощная система без ущерба для качества звука.Методы параллельного соединения, необходимые для этого, возможно, будут описаны в другом проекте.


Строительство СМПС

Полная схема SMPS показана ниже.

Примечание. Это оригинальная версия источника питания Sergio, наиболее часто используемая версия, показанная на рис. 9, несколько проще, но имеет практически идентичную производительность. [esp]


Рисунок 1 — Схема контроллера режима переключения

Ниже описаны три основных блока…

A — Коммутационные МОП-транзисторы и трансформатор
B — Ректификация и фильтрация
C — Схема управления

A — Полевые МОП-транзисторы и трансформатор

Выбранная топология коммутации называется «двухтактным» преобразователем, потому что трансформатор имеет двойную первичную обмотку (или, если хотите, с центральным отводом). Центральный ответвитель постоянно подключен к автомобильному аккумулятору (через LC-фильтр, чтобы избежать образования пиков в линиях аккумулятора, которые могут повлиять на другое электронное оборудование в автомобиле).Два конца первичной обмотки подключены к паре параллельных полевых МОП-транзисторов, каждый из которых связывает их с землей в каждом цикле проводимости (Vgs соответствующего полевого МОП-транзистора с высоким уровнем).

Эти полевые МОП-транзисторы должны быть быстрыми, способными выдерживать высокие токи (более 30 А каждый, если это возможно) и иметь минимально возможное сопротивление (вкл.). Предлагаемый On-Semiconductor MTP75N06 может выдерживать 75 Ампер и имеет Rds (on) ниже 10 миллиом. Это важно, потому что чем ниже это сопротивление, тем меньше мощности они будут рассеивать при переключении с прямоугольной формой волны.Другими альтернативами являются MTP60N06 или более популярные BUZ11 и IRF540.

Хотя на схемах показан предыдущий биполярный двухтактный каскад, вы также можете подключить резистор затвора непосредственно к выходу управляющей ИС, не затрагивая транзисторы, поскольку SG3525 способен управлять током до 500 мА (теоретически), более чем достаточно для быстрого переключения полевых МОП-транзисторов.

B — Ректификация и фильтрация

Если посмотреть на вторичную сторону ИИП, то она в точности напоминает схему типичного сетевого блока питания с одним принципиальным отличием — переключающие диоды должны быть БЫСТРЫМИ или УЛЬТРАФАСТНЫМИ, если вы используете стандартный диодный мост, система просто взорваться (а это может быть очень впечатляюще, поверьте!) Хотя диодный мост представлен, он может быть выполнен и с дискретными диодами.Используйте сильноточные (минимум 10 А и подходящее напряжение) диоды. Я рекомендую использовать 4 двойных высокоскоростных диода TO220, которые можно соединить параллельно, чтобы сформировать один в каждом корпусе.

Вы можете быть удивлены, что конденсаторы не слишком большие. Это связано с высокой частотой переключения. Важно, чтобы они были хорошего качества и были рассчитаны на работу до 105 градусов. Номинальный ток пульсации и низкое ESR (эквивалентное последовательное сопротивление) очень важны для любого импульсного источника питания.На мой взгляд, 5000 мкФ на рельс вполне достаточно.

C — Схема управления

Микросхема контроллера SG3525. Он включает в себя все необходимые подсистемы для генерации фиксированной частоты, сравнения с эталоном для модуляции ширины импульса и управления двумя выходами без перекрытия. Он работает от 8 до 35 В, и рекомендуется фильтрация источника питания, как показано. Реле переключает только слабый ток (питание контроллера), и его нужно рассчитать только на пару ампер.Как указано выше, вы можете подключить выходы напрямую к резисторам затвора полевых МОП-транзисторов, если вы не хотите включать биполярные каскады.

Резистор RT и конденсатор CT фиксируют частоту колебаний. Эксперименты показали мне, что частота около 35 кГц дает хорошие результаты с моим трансформатором. Другой конденсатор, Css, фиксирует время «плавного пуска» — когда вы включаете систему, ширина импульса увеличивается от 0 до постоянного значения, тем самым ограничивая пусковой ток, что является очень хорошей функцией, позволяющей избежать ударов в динамике и защитить электроустановка.Он также имеет вывод отключения, который позволяет управлять SMPS от внешнего сигнала (например, ДИСТАНЦИОННОГО с головного устройства).

В этом проекте важна компоновка, неправильная ширина дорожек или чрезмерно длинные дорожки могут иметь высокую индуктивность и создавать пики, которые могут привести к взрыву полевых МОП-транзисторов.


Детали конструкции трансформатора

Это наиболее важная часть конструкции, и у вас есть два варианта: купить коммерческое устройство с требуемой номинальной мощностью и соотношением оборотов (трудно найти, на момент написания был найден только один поставщик) или намотать собственный .

Если вы решите наматывать собственный трансформатор (как будто у вас есть большой выбор), вы должны решить, какую форму сердечника использовать. Предпочтительным материалом является феррит, который имеет высокую проницаемость (способность «проводить» магнитный поток) или железный порошок, который имеет более низкую проницаемость, но с меньшей вероятностью насыщается. В большинстве коммерческих трансформаторов используется феррит, и железный порошок, как правило, является лучшим материалом для фильтрующих дросселей (индукторов), которые пропускают значительный постоянный ток.

Например, со стандартным ядром ETD39 теоретически можно построить блок питания мощностью> 350 Вт.Намотать этот тип сердечников не очень сложно, но для получения хороших результатов вам нужно будет следовать некоторым рекомендациям, которые я приведу ниже.

Другая возможность — использовать тороид. Вы можете извлечь его из БОЛЬШОГО индуктора мощности. В качестве ориентира можно использовать тороид диаметром 40 мм и сечением около 10 x 10 мм (100 мм 2 ) для ИИП мощностью> 250 Вт. Намотка немного сложнее, чем с сердечниками ETD, но с небольшой практикой тоже не так сложно.


Тороидальные сердечники


сердечники типа ETD


Тороид от индуктора ITL 100 (Wilco Corp).
(Перед намоткой удалите толстую проволоку!)

Это несколько общих рекомендаций по намотке для всех типов сердечников:

  • Вы ДОЛЖНЫ использовать эмалированный медный провод для всех обмоток. Также учтите, что при работе с высокими частотами эффективное сечение провода намного меньше. чем физический, за счет скин-эффекта (ток концентрируется только во внешней части провода).Поскольку здесь задействованы большие токи, сечение провода очень важно (если вы не хотите, чтобы эмаль плавилась из-за нагрева, вызванного резистивными потерями в проводе, и закорачивала все обмотки). Хорошая практика использовать параллельно несколько более тонких проводов, а не одну толстую. Это также облегчает намотку. Например, шесть проводов диаметром 0,4 мм могут служить подходящей первичной обмоткой для блок питания 300 Вт. То же самое относится и к вторичной обмотке, хотя ток уменьшается, поэтому вы можете использовать меньше проводов (например, 3 или 4).С этого момента я буду обращаться к каждому композитный провод как «обмотка», и к каждой отдельной пряди как «провод».
  • Провода должны быть намотаны плотно. Вы должны сначала намотать первичную обмотку, стараясь покрыть всю поверхность сердечника, а затем вторичную обмотку поверх нее в противоположном направлении, для максимального увеличения межобмоточного взаимодействия.
  • Хорошая отправная точка — использовать 4 оборота для каждой первичной обмотки (то есть 4 оборота, центральный отвод и еще 4 оборота В ОДНОМ НАПРАВЛЕНИИ). Для расчета количества витков вторичной обмотки, умножьте на отношение витков.Например, если вы хотите создать источник питания ± 30 В, соотношение витков будет 30 / 13,8 = 2,2 приблизительно, поэтому ветер 2,2 x 4 = 8,8 (у вас не может быть частичного поворота, поэтому используйте 9 поворотов) для каждой вторичной обмотки (то есть 9 поворотов, отвод по центру и еще 9 поворотов В ОДНОМ НАПРАВЛЕНИИ).
  • Чтобы начать намотку, возьмите количество тонких проводов, которое вы решили использовать (например, 6) в первичной обмотке, все вместе. Оставьте около 30-40 мм от сердцевины, чтобы облегчить подключение к плате и начать намотку. Когда вы намотаете 4 ПОЛНЫХ витка, сделайте петлю из сердечника или шаблона и отрежьте 30 или 40 мм.Теперь у вас есть первый первичный. Затем начните снова В ТАКОМ НАПРАВЛЕНИИ намотайте остальные 4 витка и в конце оставьте еще 30 или 40 мм для соединения. Скрутите вместе тонкие провода каждая обмотка на концах для облегчения пайки.
  • Лак на проводе предназначен для обеспечения гальванической развязки, поэтому для соединения необходимо удалить его на концах. Обязательно удалите примерно 10 мм из конец ВСЕХ проводов, которые вы используете. Вы можете сделать это с помощью скальпеля или другого острого лезвия или наждачной бумаги и проявите много терпения ПЕРЕД намоткой.

Ниже представлены фотографии двух моделей трансформаторов. Левый — тороидальный, который я намотал сам, используя сердечник от большого индуктора от Wilco Corporation (ITL-501), а правый — коммерческий блок от американского производителя (2 x 3: 1, 350 Вт). Оба работали одинаково.


Слева — Самодельный трансформатор. Коммерческий трансформатор — правый

Прочие примечания

  • Реле позволяет отключать питание с помощью ДИСТАНЦИОННОГО (или «электрической антенны») от головного устройства.Потребляемая мощность в выключенном состоянии — это только ворота токи полевых МОП-транзисторов (несколько нА). Конечно, не о чем беспокоиться.
  • Подключите большой дроссель последовательно к источнику питания, так как это устранит коммутируемый шум, который может мешать работе другого электрического оборудования. Вы можете использовать тороид, который фильтрует выход + 5V старого источника питания ПК. (см. рисунок ниже).



Входной дроссель моей системы, полученный от старого блока питания ПК.

  • Вся проводка, особенно первичная сторона, должна быть толстой, чтобы минимизировать потери и избежать перегрева проводников.Дорожки печатной платы должны быть достаточно толстой, как можно более короткой и усиленной большим слоем олова и, возможно, припаянной проволокой.
  • Вставьте два предохранителя в выходы направляющих, так как они могут сэкономить вам много головной боли при замыкании их на землю и т. Д. Я использовал два стандартных предохранителя на 6,3 А.
  • Установите выпрямительные диоды и полевые МОП-транзисторы на подходящем радиаторе и помните, что все они должны быть электрически изолированы. Следуйте обычному монтажу радиатора рекомендации (термопаста и др.). Пакеты TO220 просты в обращении, но их тепловые характеристики посредственные, поэтому при монтаже требуется большая осторожность.


Деталь схемы MOSFET

Обратите внимание на изоляционную прокладку (одна для всех) и толстые провода питания. Можно использовать отдельные изоляционные прокладки без потери рабочих характеристик. Использование зажимной планки улучшит теплопроводность кронштейна радиатора, но не перетягивайте его, иначе кронштейн погнется. Рассмотрите возможность использования кронштейна из алюминия толщиной не менее 3 мм для улучшения тепловых характеристик.Кронштейн должен быть прикреплен к радиатору с использованием термопаста для минимизации теплового сопротивления.


Испытания

Этот проект обрабатывает довольно большие мощности, поэтому стоит потратить много времени на пошаговое тестирование, прежде чем вы пожалеете, что взорвали всю свою работу за микросекунду.

Для испытаний используйте большой блок питания от 12 В до 13,8 В с ограничением тока, если это возможно, и способный выдавать не менее 10-20 ампер (см. Проект 77). Если у вас его нет, будет работать блок питания компьютера (хотя вы не получите больше, чем 80-90 Вт, но этого достаточно для целей тестирования и почти нерушимый).Не подключайте SMPS к автомобильному аккумулятору при первом тестировании (это может быть очень опасно!). Плавкий предохранитель на 10 А, подключенный последовательно к источнику питания 12 В, также является хорошей идеей. (Вы не знаете, в какой степени!)

Кабели от источника питания до усилителя должны быть как можно короче и толстыми, чтобы минимизировать потери. В первый раз, когда я тестировал усилитель, у меня была разница в 1 вольт от одного конца кабеля к другому всего на 1,5 метра: сам кабель рассеивал более 15 Вт !!!. Поэтому при расчете КПД всегда измеряйте входное напряжение только на входе ИИП, чтобы учесть это.

Провода от трансформатора к полевым МОП-транзисторам должны быть как можно короче. Каждые 10 мм провода добавляют около 6 нГн индуктивности, внешней по отношению к трансформатору (точная цифра зависит от диаметра провода и может быть только приблизительной). Это, а также индуктивность рассеяния трансформатора вызовут выброс напряжения и вызовы при переключении. По возможности, полевые МОП-транзисторы должны находиться на расстоянии не более 20 мм от трансформатора. Точно так же и проводка (или дорожки на печатной плате) от контроллера до ворот MOSFET также должна быть как можно короче.Как и в случае с полевыми МОП-транзисторами в трансформаторе, по возможности старайтесь, чтобы длина проводов не превышала 20 мм.

  • Прежде всего, используя только микросхему SG3525 и связанные с ней компоненты (без полевых МОП-транзисторов), убедитесь, что у вас есть очень чистый прямоугольный сигнал 12 В на каждом выходе (180 ° наружу). фазы, и они НИКОГДА не перекрываются). Также проверьте, что при включении питания он начинается с 0% и увеличивается до 50% рабочего цикла примерно за секунду или две.
  • Как только у вас есть это, вы можете подключить полевые МОП-транзисторы.Они будут на радиаторе и имейте в виду, что язычки подключены к стоку, поэтому обеспечьте изоляцию (слюда + пластик шайбы, термопаста). Затем припаяйте трансформатор и наблюдайте за осциллографом первичной формы волны (используйте пробник 10: 1 на случай, если у вас есть большие шипы в порядке). чтобы не повредить инструмент). У вас должна быть прямоугольная волна примерно 25-26 В от пика до пика и с наименьшими возможными пиками (выбросами). Они выше чем 30 В (от земли), вы можете попробовать перемотать трансформатор для улучшения связи.Вы также можете уменьшить выбросы, используя демпферную сеть, показанную на схеме, хотя они будут рассеивать немного энергии (используйте резисторы 2 Вт и конденсаторы 100 В), поэтому устанавливайте их только в случае необходимости.
  • Когда у вас будет чистая форма волны, вы можете припаять выпрямитель и выходные конденсаторы и посмотреть, что у вас на положительной и отрицательной шинах. Вы должны иметь одинаковое напряжение в обоих, и оно должно быть похоже на то, что вы рассчитали.
  • Теперь загрузите источник питания силовыми резисторами.Начните с низкого энергопотребления (около 20 Вт) и внимательно посмотрите на полевые МОП-транзисторы, выпрямители и трансформатор, чтобы убедиться в этом. они не нагреваются. Также следите за током, потребляемым от источника питания 12 В. Мощность (V x I) должна быть лишь немного выше, чем при выходной нагрузке. (Ожидайте 80% эффективность или около того).
  • Если все в порядке, увеличьте нагрузку (уменьшите значение сопротивления). МОП-транзисторы должны нагреться через некоторое время при больших нагрузках (около 100 Вт), а КПД должен оставаться высоким (всегда выше 75-80%).

Когда вы полностью уверены, что все работает должным образом, вы можете переходить к подключению его к электропроводке автомобиля (см. Параграф «Порядок установки»). В первый раз вы заметите искру из-за внезапного заряда большого входного конденсатора, если вы сначала не подключите последовательно резистор (очень хорошая практика), чтобы он заряжался медленно, а затем удалите его для нормальной работы.


Порядок установки

Для вашей машины и вашей безопасности ОЧЕНЬ ВАЖНО, чтобы вы уделяли особое внимание при установке блока питания (и усилителя) в вашем автомобиле.Вот несколько рекомендаций, которым каждый должен внимательно следовать:

  • Электропитание ДОЛЖНО подключаться непосредственно к аккумуляторной батарее, а не к радио или другим кабелям +12 В, так как вы просто взорвете или сожжете их, что может привести к возгоранию в автомобиле. Питающий провод должен быть подходящего сечения, диаметром не менее 5 мм (без пластиковой крышки).
  • Плавкий предохранитель
  • ДОЛЖЕН быть включен последовательно с проводом питания как можно ближе к батарее. В случае столкновения провод можно замкнуть на шасси, которое БУДЕТ вызвать пожар.Это не шутка! Батарея может обеспечить ток свыше 300 А, что позволяет сжечь практически все за доли секунды.
  • ПЕРВОЕ соединение, которое вы должны сделать с усилителем, — это заземление, и оно должно быть надежно прикручено к автомобильному шасси как можно ближе к усилителю с помощью толстого провода. Уведомление что если вы сначала подключите, например, сигнальные кабели RCA, а затем провод + 12В, входные конденсаторы будут пытаться заряжаться, возвращаясь на землю через аудио кабели, возможно, повредив предусилитель головного устройства.

Регулировка источника питания

Сам проект имеет отличное регулирование нагрузки, и напряжение на рельсах почти определяется только соотношением витков, но он по своей сути имеет нулевое линейное регулирование (в основном, он « просто » умножает входное напряжение на соотношение витков), хотя это не проблема в автомобиле, где напряжение аккумулятора остается практически постоянным.

Если полученные выходные напряжения очень высокие и вы не можете (или не хотите) изменять обмотки, вы можете использовать регулировку, чтобы немного понизить их.Например, я использую трансформатор 3: 1, который давал бы около +/- 38 В без регулирования, что неприемлемо для безопасности моих ступеней LM3886, поэтому я установил +/- 26 В. Однако полевые МОП-транзисторы пострадают больше, поэтому регулируйте подачу только в случае крайней необходимости.

Вы можете установить потенциометр обратной связи и установить его для того, чтобы иметь нулевое опорное напряжение для деактивации регулирования или увеличения его стоимости для регулирования до требуемого напряжения.

ПРИМЕЧАНИЕ: Регулировка будет работать лучше, если выходные катушки индуктивности расположены между выпрямительными диодами и выходными конденсаторами.От 10 до 100 мкГн с сердечником из порошкового железа и номинальным током не менее 8 А будет достаточно. (Я ими не пользуюсь и мой блок питания работает надежно, хотя никогда не доводил его до предела мощности). Вы также можете повысить безопасность, подключив несколько полевых МОП-транзисторов, чтобы ток через них распределялся. Это также немного повышает эффективность, так как общее значение Rds (on) уменьшается.


Получение +/- 12 В от SMPS для предусилителей

Если вам нужно запитать операционные усилители для кроссовера, эквалайзера или предусилителя, вы можете получить симметричное напряжение +/- 12 В (например) от основных шин питания, просто с помощью резистора, стабилитрона и конденсатора.(см. рисунок 1 проекта 27). Не забудьте использовать резисторы на 1 или 2 Вт и стабилитроны. Вы можете без проблем получить от этого около 25-50 мА.


Дополнительная информация

Следующий материал от ESP — есть некоторые предложения и дополнительная информация, а также упрощенная версия SMPS.

Хотя моя версия коммутатора упрощена, это не означает, что производительность ниже, чем у оригинала Серджио, но это результат моих собственных экспериментов и тестов.Возможно, мы находимся на противоположных сторонах планеты, но при разработке поставки шло активное сотрудничество, и я построил и протестировал версию, показанную ниже.


МОП-транзисторы и тепловой разгон

Утверждается, что полевые МОП-транзисторы невосприимчивы к тепловому разгоне, поскольку они имеют положительный температурный коэффициент для их сопротивления при включении. Хотя это может быть частично верно для усилителя мощности класса AB, это полностью неверно для импульсного источника питания.

Например, двухтактный ИИП, использующий один полевой МОП-транзистор IRF540, сторона потребляет 30А при полной нагрузке.Если мы проверим лист данных, мы обнаружим, что Rds (вкл.) Составляет 0,044 Ом (44 миллома) при 25 ° C, тогда мы знаем, что он будет генерировать …

P = I² x R = 30² x 0,044 = 900 x 0,044 = 39 Вт пик (на транзистор).

При 50 градусах (не редкость для автомобилей, которые некоторое время находились на солнце) Rds (включено) будет примерно в 1,25 раза больше значения при 25 ° C (это из таблицы данных) или 0,055 Ом. Рассеиваемая мощность теперь составит 49 Вт, поэтому радиатор должен отводить больше тепла. Мы можем гарантировать, что дополнительное тепло вызовет дальнейшее повышение температуры радиатора, что увеличит Rds (on), и это сделает радиатор более горячим, и — БАХ.

Использование параллельных устройств и хорошего радиатора значительно снизит вероятность этого. Два полевых МОП-транзистора, разделяющих нагрузку, рассеивают 1/4 мощности (каждого) одного устройства, а также имеют более низкое тепловое сопротивление радиатору. Положительный температурный коэффициент MOSFET Rds (on) действительно обеспечивает эффективное разделение тока без необходимости в балансировочных резисторах (используемых в выходных каскадах усилителя мощности).

P = I² x R = 15² x 0,044 = 225 x 0.044 = 9,9 Вт пиковое (на транзистор) — 19,8 Вт для обоих

Мощность, указанная на транзисторе, является пиковой — фактическая средняя мощность (на устройство) вдвое меньше расчетной. Общая мощность , рассеиваемая обоими транзисторами (или наборами транзисторов в случае параллельных устройств), является полным показанным значением, поскольку, когда одно устройство «включено», другое «выключено» и наоборот.

Естественно, максимальное рассеивание будет происходить только при максимальной (непрерывной) мощности усилителя — реальные требования обычно несколько ниже, однако важно, чтобы конструкция была способна к непрерывному рассеиванию в худшем случае для обеспечения адекватного запаса прочности.

Я настоятельно рекомендую вам произвести расчеты самостоятельно и убедиться, что вы понимаете последствия.


Постановление

Обычно можно ожидать регулирования, как показано на рисунке 1, однако использование входа обратной связи контроллера IC слишком сильно зависит от импеданса линий питания постоянного тока. Обычно используются выходные дроссели (с дополнительным обратным диодом), чтобы обеспечить преобразователь ширины импульса в напряжение. Похоже, что в большинстве коммерческих систем используется нерегулируемый преобразователь, поэтому я считаю, что это будет вполне приемлемо на практике.Пока что тесты показали, что при нагрузке около 150 Вт регулирование почти полностью зависело от падения напряжения в линии питания!

Помимо того, что он не регулируется, в схеме есть еще несколько изменений. R8 (100 Ом) подключен между синхронизирующим конденсатором и разрядными выводами микросхемы контроллера. Это вводит « мертвое время », когда оба выхода выключены, и причина этого заключается в том, чтобы гарантировать, что пары силовых MOSFET никогда не могут быть включены одновременно — если это произойдет, будет течь очень большой ток (хотя всего микросекунду или меньше).Поскольку я не использовал дополнительные переключающие транзисторы и использовал резисторы затвора более высокого номинала, время нечувствительности важно.

Я тоже увеличил частоту переключения. Как показано, внутренний генератор работает на частоте примерно 50 кГц (мой прототип на самом деле работает на частоте 54 кГц), тогда как оригинал Серджио был разработан для переключения 35 кГц. Разница определяется резистором на выводе RT контроллера, в моем случае 12k.

Регламент

, очевидно, значительно усложнит схему, и, как указано выше, моя версия не регулируется.Это обеспечит максимальную эффективность, а также снизит зависимость от конденсаторов выходного фильтра — они эффективно питаются почти чистым постоянным током от выпрямителя при всех нагрузках, поэтому время хранения не является проблемой. Можно использовать относительно небольшие конденсаторы фильтра, и при этом выход будет достаточно чистым.

Неудивительно, что передаточное число очень важно, если регулирование не используется. Предположим, что входное напряжение составляет 12 В, чтобы учесть потери. Чтобы получить +/- 24 В, соотношение витков составляет 1: 2 — на каждый виток на первичной обмотке будет 2 витка на вторичной.Это то же самое, что и описание Серджио, и применяются те же правила. В отличие от обычного сетевого трансформатора, снабженного синусоидальной волной, форма волны переключения является прямоугольной, поэтому пиковое и среднеквадратичное значения одинаковы (другими словами, нет преобразования 1.414, как в случае с трансформатором сетевой частоты). Проблема заключается в том, что предполагаемое 12 В при полной нагрузке будет 13,8 В при легкой или нормальной нагрузке, поэтому напряжение будет выше ожидаемого. Используя тот же трансформатор, что и выше (соотношение витков 1: 2), выходное напряжение холостого хода будет 27.6 вольт — убедитесь, что вы не превышаете номинальное напряжение усилителя!


Рисунок 9 — Упрощенная версия коммутируемого источника питания

Поскольку трансформатор относительно легко намотать, его несложно разобрать и добавить (или удалить) вторичные витки, чтобы получить нужное напряжение. В моем прототипе трансформатора использовалось 5 + 5 витков для первичной обмотки, а я использовал 3 жилы обмоточного провода диаметром 0,8 мм, скрученные вместе. В рекомендуемом сердечнике достаточно места, поэтому было бы легко использовать 5 нитей для снижения потерь.

Обратите внимание, что на рисунке выше (рис. 9) показанные тяжелые провода проводят значительный ток и должны иметь соответствующий размер. Я не рекомендую использовать дорожки на печатной плате, поскольку сила тока слишком высока. Учитывая, что рекомендуемая плотность тока для дорожек печатной платы составляет 4,0 А для дорожки 100 тысяч (0,1 дюйма или 2,54 мм), то для 30 А вам понадобится дорожка шириной 0,75 дюйма (19 мм)! Это сложно уместить на любой печатной плате.

Я тоже исключил реле, но ценой небольшого тока, когда агрегат не работает.SG3525 имеет штифт отключения именно для этой цели. Сигнал от удаленного предусилителя включает Q1 и снимает сигнал выключения с контроллера. Он ведет себя точно так же, как если бы только что было подано питание, и устройство начнет полностью работать примерно через 2 секунды или меньше. Потребляемый ток в выключенном состоянии будет примерно от 1 до 2 мА — значительно меньше, чем часы в машине. Разряд батареи не произойдет из-за этого очень небольшого тока, который можно игнорировать как незначительный.Не стесняйтесь использовать реле, если хотите, подключенное, как показано на Рисунке 1.


Строительство

Я рекомендую использовать ферритовый сердечник EDT39. Их легко наматывать, и их мощность составляет около 350 Вт. Имейте в виду, что это означает значительный ток батареи при полной мощности, порядка 30-35 ампер! Важны тяжелые обмотки трансформатора и питающие кабели, а входной фильтр должен выдерживать этот ток без насыщения сердечника.

Форма для этих жил довольно большая, и вы можете решить полностью отрезать монтажные части. Помните, что трансформатор нужно как-то смонтировать, поэтому я предлагаю вам иметь план. На данном этапе я только экспериментировал и не имею плана.

Все предыдущие комментарии Серджио применимы к этой версии, поэтому обязательно внимательно прочтите его материал. Я не предлагаю повторять те же инструкции снова, поскольку Серхио уже проделал отличную работу.


Испытания прототипа

Я провел несколько начальных тестов, но еще не подключил мост и выходные конденсаторы. С тем, что должно было быть 12 + 12 витков на вторичной обмотке, я получил приемлемо чистую форму сигнала с некоторым выбросом при ненагруженной вторичной обмотке. Выходное напряжение было около 38 В пиковое, так что у меня явно было на один виток больше, чем я думал (входное напряжение было 14 В постоянного тока). Я не могу не подчеркнуть, что процесс намотки имеет решающее значение для успеха вашего трансформатора, и вы должны ожидать, что у вас будет пара попыток, прежде чем вы сделаете это правильно.Небольшое количество необходимых поворотов делает это намного проще, чем в противном случае.

Во время тестирования источник питания и нагрузка действительно сильно нагрелись, но полевые МОП-транзисторы (я использовал IRF540) оставались холодными, даже несмотря на то, что они были установлены на довольно небольшом радиаторе, лежащем на моем рабочем столе. Это указывает на то, что требования к радиатору легко достижимы, но не , а не означает, что вы можете не торопиться с монтажом. Мой трансформатор также оставался холодным, без каких-либо признаков нагрева сердечника или обмоток.Это следует рассматривать как цель дизайна. Даже провод, который я использовал к своей нагрузке, стал теплым, так что выходная мощность была действительно очень реальной!

Вам понадобится осциллограф (или, по крайней мере, доступ к нему), иначе проект будет намного сложнее построить и протестировать. Такой дизайн основан на тщательных измерениях и большой осторожности, чтобы убедиться, что он будет работать так, как ожидалось. Не рекомендуется делать это без осциллографа.


Обратите внимание:

Этот проект уже создал гораздо больше вопросов по электронной почте, чем я ожидал или ожидал.Для всех, кто планирует производить этот запас … по сути, вы самостоятельно . Я не могу (и не будет ) участвовать в длительных переписках по электронной почте, если вы не можете заставить поставки работать.

То, что он действительно работает, если он построен, как описано, несомненно, что вы сможете достичь тех же результатов — нет. Если у вас нет (или, по крайней мере, есть доступ) осциллографа — даже не думайте о попытках сделать источник питания, так как будет невозможно гарантировать, что рабочий цикл контроллера составляет ровно 50%, или что на выходе нет серьезных перерегулирований или звона.

Пожалуйста, делайте , а не , не присылайте мне электронные письма с просьбой о помощи. Я просто отсылаю вас к этому абзацу — я не могу диагностировать ваши проблемы по почте и даже не буду пытаться. Перед началом работы конструктор должен определить свои способности.

Строительство любого импульсного источника питания сопряжено с трудностями, рисками (включая, помимо прочего, поражение электрическим током!) И проблемами, которые необходимо решить. Они непростые (несмотря на внешний вид) или легкие, и есть очень много вещей, которые могут пойти не так.Если вы не на 100% уверены, что понимаете суть проблемы, сделайте себе одолжение и вместо этого создайте что-нибудь другое.



Список проектов
Основной указатель
Уведомление об авторских правах. Эта статья, включая, но не ограничиваясь всем текстом и диаграммами, является интеллектуальной собственностью Серджио Санчеса Морено и Рода Эллиотта и защищена авторским правом © 2002. Воспроизведение или повторная публикация любыми средствами, электронными, механическими или электромеханическими. , строго запрещено международными законами об авторском праве.Авторы (Серджио Санчес Морено и Род Эллиотт) предоставляют читателю право использовать эту информацию только для личного использования, а также разрешают сделать одну (1) копию для справки при создании проекта. Коммерческое использование запрещено без письменного разрешения Серхио Санчеса Морено и Рода Эллиотта.
Журнал изменений: Страница создана, © Серхио Санчес Морено / Род Эллиотт 21 апреля 2002 г./ Добавлено специальное примечание 31 октября 2002 г.
.

Заряд в секундах, в последние месяцы

(Pocket-lint). Хотя смартфоны, умные дома и даже умные носимые устройства становятся все более совершенными, они все еще ограничены мощностью. Аккумулятор не совершенствовался десятилетиями. Но мы находимся на пороге революции власти.

Крупные технологические и автомобильные компании слишком хорошо осведомлены об ограничениях литий-ионных аккумуляторов.В то время как чипы и операционные системы становятся более эффективными для экономии энергии, мы все еще рассматриваем только один или два дня использования смартфона, прежде чем потребуется подзарядка.

Хотя может пройти некоторое время, прежде чем мы сможем прожить неделю жизни наших телефонов, разработка идет хорошо. Мы собрали все лучшие открытия в области аккумуляторов, которые могут быть с нами в ближайшее время, от беспроводной зарядки до сверхбыстрой 30-секундной подзарядки. Надеюсь, скоро вы увидите эту технологию в своих гаджетах.

Литий-ионная батарея без кобальта

Исследователи из Техасского университета разработали литий-ионную батарею, в которой в качестве катода не используется кобальт.Вместо этого он переключился на высокий процент никеля (89 процентов), используя марганец и алюминий в качестве других ингредиентов. «Кобальт — наименее распространенный и самый дорогой компонент в катодах аккумуляторных батарей», — сказал профессор Арумугам Мантирам, профессор кафедры машиностроения Уокера и директор Техасского института материалов. «И мы полностью устраняем это». Команда заявляет, что с помощью этого решения они преодолели общие проблемы, обеспечив длительный срок службы батареи и равномерное распределение ионов.

SVOLT представляет батареи для электромобилей, не содержащие кобальт

Несмотря на то, что свойства электромобилей по снижению выбросов широко распространены, все еще существуют разногласия по поводу батарей, особенно по поводу использования металлов, таких как кобальт.Компания SVOLT, штаб-квартира которой расположена в Чанчжоу, Китай, объявила о производстве безкобальтовых батарей, предназначенных для рынка электромобилей. Помимо сокращения количества редкоземельных металлов, компания заявляет, что они обладают более высокой плотностью энергии, что может привести к дальности полета до 800 км (500 миль) для электромобилей, а также продлить срок службы батареи и повысить безопасность. Мы не знаем, где именно мы увидим эти батареи, но компания подтвердила, что работает с крупным европейским производителем.

Тимо Иконен, Университет Восточной Финляндии

На шаг ближе к кремниевым анодным литий-ионным батареям

В поисках решения проблемы нестабильного кремния в литий-ионных батареях исследователи из Университета Восточной Финляндии разработали метод производства гибридного анода. , используя микрочастицы мезопористого кремния и углеродные нанотрубки. В конечном итоге цель состоит в том, чтобы заменить графит в качестве анода в батареях и использовать кремний, емкость которого в десять раз больше. Использование этого гибридного материала улучшает характеристики батареи, в то время как силиконовый материал устойчиво производится из золы шелухи ячменя.

Университет Монаша

Литий-серные аккумуляторы могут превзойти литий-ионные, снизить воздействие на окружающую среду

Исследователи из Университета Монаша разработали литий-серные аккумуляторы, способные питать смартфон в течение 5 дней, превосходя литий-ионные. Исследователи изготовили эту батарею, имеют патенты и интерес производителей. У группы есть финансирование для дальнейших исследований в 2020 году, заявив, что дальнейшие исследования автомобилей и использования сетей будут продолжены.

Утверждается, что новая технология аккумуляторов оказывает меньшее воздействие на окружающую среду, чем литий-ионные, и снижает производственные затраты, при этом предлагая возможность питания автомобиля на 1000 км (620 миль) или смартфона в течение 5 дней.

Аккумулятор IBM получен из морской воды и превосходит по своим характеристикам литий-ионный

IBM Research сообщает, что он обнаружил новый химический состав аккумулятора, который не содержит тяжелых металлов, таких как никель и кобальт, и потенциально может превзойти литий-ионные. IBM Research утверждает, что этот химический состав никогда раньше не использовался в комбинации в батареях и что материалы можно извлекать из морской воды.

Производительность аккумулятора многообещающая, при этом IBM Research заявляет, что он может превзойти литий-ионный в ряде различных областей — он дешевле в производстве, он может заряжаться быстрее, чем литий-ионный, и может иметь как более высокую мощность. и плотности энергии.Все это доступно в батареях с низкой горючестью электролитов.

IBM Research отмечает, что эти преимущества сделают ее новую технологию аккумуляторов подходящей для электромобилей, и вместе с Mercedes-Benz, среди прочих, компания работает над превращением этой технологии в жизнеспособную коммерческую батарею.

Panasonic

Система управления батареями Panasonic

В то время как литий-ионные батареи повсюду и их количество растет, управление этими батареями, включая определение того, когда у них закончился срок службы, затруднено.Panasonic, работая с профессором Масахиро Фукуи из Университета Рицумейкан, разработала новую технологию управления батареями, которая значительно упростит отслеживание батарей и определение остаточной стоимости литий-ионных в них.

Panasonic заявляет, что ее новую технологию можно легко применить с изменением системы управления батареями, что упростит мониторинг и оценку батарей с несколькими составными ячейками, которые вы можете найти в электромобиле. Panasonic считает, что эта система поможет продвинуться в направлении устойчивого развития, поскольку сможет лучше управлять повторным использованием и переработкой литий-ионных батарей.

Асимметричная модуляция температуры

Исследования продемонстрировали метод зарядки, который приближает нас на шаг ближе к сверхбыстрой зарядке — XFC — который направлен на обеспечение 200 миль пробега электромобиля примерно за 10 минут при зарядке 400 кВт. Одна из проблем с зарядкой — это литиевая гальваника в батареях, поэтому метод асимметричной температурной модуляции заряжает при более высокой температуре, чтобы уменьшить гальванику, но ограничивает это до 10-минутных циклов, избегая роста межфазной границы твердого электролита, что может сократить срок службы батареи.Сообщается, что этот метод уменьшает деградацию батареи, позволяя заряжать XFC.

Pocket-lint

Песочная батарея увеличивает время автономной работы в три раза

В этом альтернативном типе литий-ионной батареи используется кремний для достижения в три раза большей производительности, чем у современных графитовых литий-ионных батарей. Батарея по-прежнему литий-ионная, как и в вашем смартфоне, но в анодах используется кремний вместо графита.

Ученые из Калифорнийского университета в Риверсайде какое-то время занимались нанокремнием, но он слишком быстро разрушается, и его трудно производить в больших количествах.Используя песок, его можно очистить, измельчить в порошок, затем измельчить с солью и магнием перед нагреванием для удаления кислорода, что приведет к получению чистого кремния. Он пористый и трехмерный, что помогает повысить производительность и, возможно, продлить срок службы батарей. Изначально мы начали это исследование в 2014 году, и теперь оно приносит свои плоды.

Silanano — стартап по производству аккумуляторов, который выводит эту технологию на рынок и получил большие инвестиции от таких компаний, как Daimler и BMW. Компания заявляет, что ее решение может быть применено к существующему производству литий-ионных аккумуляторов, поэтому оно настроено на масштабируемое развертывание, обещая прирост производительности батареи на 20% сейчас или на 40% в ближайшем будущем.

Захват энергии от Wi-Fi

Хотя беспроводная индуктивная зарядка является обычным явлением, возможность захвата энергии от Wi-Fi или других электромагнитных волн остается проблемой. Однако группа исследователей разработала ректенну (антенну, собирающую радиоволны), которая представляет собой всего лишь несколько атомов, что делает ее невероятно гибкой.

Идея состоит в том, что устройства могут включать в себя эту ректенну на основе дисульфида молибдена, чтобы энергия переменного тока могла быть получена от Wi-Fi в воздухе и преобразована в постоянный ток либо для подзарядки батареи, либо для непосредственного питания устройства.Это может привести к появлению медицинских таблеток с питанием без необходимости во внутренней батарее (более безопасно для пациента) или мобильных устройств, которые не нужно подключать к источнику питания для подзарядки.

Энергия, полученная от владельца устройства

Вы можете стать источником энергии для вашего следующего устройства, если исследования TENG принесут свои плоды. TENG или трибоэлектрический наногенератор — это технология сбора энергии, которая улавливает электрический ток, генерируемый при контакте двух материалов.

Исследовательская группа из Суррейского института передовых технологий и Университета Суррея дала представление о том, как эту технологию можно использовать для питания таких вещей, как носимые устройства. Хотя мы еще далеки от того, чтобы увидеть это в действии, исследование должно дать дизайнерам инструменты, необходимые для эффективного понимания и оптимизации будущей реализации TENG.

Золотые нанопроволочные батареи

Великие умы Калифорнийского университета в Ирвине создали треснувшие нанопроволочные батареи, способные выдержать много перезарядок.В результате в будущем батареи могут не разрядиться.

Нанопроволока, в тысячу раз тоньше человеческого волоса, открывает большие возможности для батарей будущего. Но они всегда ломались при подзарядке. Это открытие использует золотые нанопроволоки в гелевом электролите, чтобы этого избежать. Фактически, эти батареи были проверены на перезарядку более 200 000 раз за три месяца и не показали никаких повреждений.

Твердотельные литий-ионные

Твердотельные батареи традиционно обеспечивают стабильность, но за счет передачи электролита.В статье, опубликованной учеными Toyota, рассказывается об их испытаниях твердотельной батареи, в которой используются сульфидные суперионные проводники. Все это означает превосходный аккумулятор.

В результате получился аккумулятор, способный работать на уровне суперконденсатора и полностью заряжаться или разряжаться всего за семь минут, что делает его идеальным для автомобилей. Поскольку он твердотельный, это также означает, что он намного стабильнее и безопаснее, чем существующие батареи. Твердотельный блок также должен работать при температуре от минус 30 до 100 градусов Цельсия.

Электролитные материалы по-прежнему создают проблемы, поэтому не ожидайте увидеть их в ближайшее время в автомобилях, но это шаг в правильном направлении к более безопасным и быстро заряжаемым аккумуляторам.

Графеновые батареи Grabat

Графеновые батареи потенциально могут быть одними из самых лучших среди имеющихся. Grabat разработал графеновые батареи, которые могут обеспечить электромобилям запас хода до 500 миль без подзарядки.

Graphenano, компания, стоящая за разработкой, заявляет, что аккумуляторы можно полностью зарядить всего за несколько минут и они могут заряжаться и разряжаться в 33 раза быстрее, чем литий-ионные.Разряд также важен для таких вещей, как автомобили, которым требуется огромное количество энергии для быстрого трогания с места.

Нет информации о том, используются ли аккумуляторы Grabat в настоящее время в каких-либо продуктах, но у компании есть аккумуляторы для автомобилей, дронов, мотоциклов и даже для дома.

Микро-суперконденсаторы лазерного производства

Rice Univeristy

Ученые из Университета Райса совершили прорыв в создании микроконденсаторов. В настоящее время их производство дорогое, но в них используются лазеры, которые вскоре могут измениться.

При использовании лазеров для выжигания электродов на листы пластика затраты на производство и усилия значительно снижаются. В результате получается батарея, которая может заряжаться в 50 раз быстрее, чем существующие батареи, и разряжаться даже медленнее, чем современные суперконденсаторы. Они даже прочные, способны работать после более чем 10 000 сгибаний во время испытаний.

Пенные аккумуляторы

Прието верит, что будущее аккумуляторов — за 3D. Компании удалось решить эту проблему с помощью своей батареи, в которой используется вспененная медь.

Это означает, что эти батареи будут не только более безопасными благодаря отсутствию горючего электролита, но также будут обеспечивать более длительный срок службы, более быструю зарядку, в пять раз более высокую плотность, будут дешевле в производстве и будут меньше, чем существующие предложения.

Prieto стремится в первую очередь помещать свои батареи в мелкие предметы, например, в носимые устройства. Но в нем говорится, что батареи можно масштабировать, чтобы мы могли видеть их в телефонах и, возможно, даже в автомобилях в будущем.

Carphone Warehouse

Складной аккумулятор похож на бумагу, но прочный

Jenax J.Аккумулятор Flex был разработан, чтобы сделать гибкие гаджеты возможными. Батарея, похожая на бумагу, складывается и является водонепроницаемой, что означает, что ее можно интегрировать в одежду и носимые устройства.

Батарея уже создана и даже прошла испытания на безопасность, в том числе ее сложили более 200 000 раз без потери производительности.

Ник Билтон / The New York Times

uBeam по воздуху зарядка

uBeam использует ультразвук для передачи электричества. Энергия преобразуется в звуковые волны, неслышимые для людей и животных, которые передаются, а затем преобразуются обратно в энергию при достижении устройства.

С концепцией uBeam наткнулась 25-летняя выпускница астробиологии Мередит Перри. Она основала компанию, которая позволит заряжать гаджеты по воздуху с помощью пластины толщиной 5 мм. Эти передатчики можно прикрепить к стенам или сделать предметами декоративного искусства для передачи энергии на смартфоны и ноутбуки. Гаджетам просто необходим тонкий приемник, чтобы принимать заряд.

StoreDot

StoreDot заряжает мобильные телефоны за 30 секунд

StoreDot, стартап, созданный на базе факультета нанотехнологий Тель-Авивского университета, разработал зарядное устройство StoreDot.Он работает с современными смартфонами и использует биологические полупроводники, изготовленные из природных органических соединений, известных как пептиды — короткие цепочки аминокислот, которые являются строительными блоками белков.

В результате получилось зарядное устройство, способное заряжать смартфон за 60 секунд. Батарея состоит из «негорючих органических соединений, заключенных в многослойную защитную структуру, предотвращающую перенапряжение и нагрев», поэтому проблем с ее взрывом быть не должно.

Компания также объявила о планах создать аккумулятор для электромобилей, который заряжается за пять минут и предлагает запас хода до 300 миль.

Пока неизвестно, когда аккумуляторы StoreDot будут доступны в глобальном масштабе — мы ожидали, что они появятся в 2017 году, — но когда они появятся, мы ожидаем, что они станут невероятно популярными.

Pocket-lint

Прозрачное солнечное зарядное устройство

Alcatel продемонстрировал мобильный телефон с прозрачной солнечной панелью над экраном, которая позволяет пользователям заряжать свой телефон, просто поместив его на солнце.

Хотя вряд ли он появится в продаже в течение некоторого времени, компания надеется, что он каким-то образом решит повседневные проблемы, связанные с постоянным отсутствием заряда батареи.Телефон будет работать как с прямыми солнечными лучами, так и со стандартным освещением, как и обычные солнечные батареи.

Phienergy

Алюминиево-воздушная батарея обеспечивает пробег на 1100 миль без подзарядки.

Автомобиль сумел проехать 1100 миль на одной зарядке аккумулятора. Секрет этого супердиапазона заключается в технологии батареи, называемой «алюминий-воздух», которая использует кислород из воздуха для заполнения своего катода. Это делает его намного легче, чем заполненные жидкостью литий-ионные аккумуляторы, что дает автомобилю гораздо больший запас хода.

Бристольская робототехническая лаборатория

Батареи с питанием от мочи

Фонд Билла Гейтса финансирует дальнейшие исследования Бристольской робототехнической лаборатории, которая обнаружила батареи, которые могут питаться от мочи. Этого достаточно, чтобы зарядить смартфон, который ученые уже продемонстрировали. Но как это работает?

Используя микробный топливный элемент, микроорганизмы собирают мочу, расщепляют ее и выделяют электричество.

Питание от звука

Исследователи из Великобритании создали телефон, способный заряжаться, используя окружающий звук в окружающей атмосфере.

Смартфон построен по принципу пьезоэлектрического эффекта. Были созданы наногенераторы, которые собирают окружающий шум и преобразуют его в электрический ток.

Наностержни даже реагируют на человеческий голос, а это означает, что болтливые мобильные пользователи могут подключать свой собственный телефон во время разговора.

Двойная угольная батарея Ryden заряжается в 20 раз быстрее.

Power Japan Plus уже анонсировала новую технологию аккумуляторов под названием Ryden dual carbon. Он не только прослужит дольше и будет заряжаться быстрее, чем литиевые, но его можно будет производить на тех же заводах, где производятся литиевые батареи.

В аккумуляторах используются углеродные материалы, что означает, что они более устойчивы и экологически безопасны, чем существующие альтернативы. Это также означает, что батареи будут заряжаться в двадцать раз быстрее, чем литий-ионные. Они также будут более долговечными, с возможностью выдерживать до 3000 циклов зарядки, а также они более безопасны с меньшей вероятностью возгорания или взрыва.

Натрий-ионные аккумуляторы

Ученые из Японии работают над новыми типами аккумуляторов, которые не нуждаются в литии, таких как аккумулятор вашего смартфона.В этих новых батареях будет использоваться натрий, один из самых распространенных материалов на планете, а не редкий литий, и они будут в семь раз эффективнее обычных батарей.

Исследования натриево-ионных аккумуляторов ведутся с восьмидесятых годов в попытке найти более дешевую альтернативу литию. Используя соль, шестой по распространенности элемент на планете, можно сделать батареи намного дешевле. Ожидается, что в ближайшие 5-10 лет начнется коммерциализация аккумуляторов для смартфонов, автомобилей и других устройств.

Upp

Зарядное устройство для водородных топливных элементов Upp

Переносное зарядное устройство для водородных топливных элементов Upp уже доступно. Он использует водород для питания вашего телефона, не позволяя вам отвлекаться и оставаться экологически чистым.

Одна водородная ячейка обеспечит пять полных зарядов мобильного телефона (емкость 25 Втч на ячейку). И единственный побочный продукт — водяной пар. Разъем USB типа A означает, что он будет заряжать большинство USB-устройств с выходом 5 В, 5 Вт, 1000 мА.

Батареи со встроенным огнетушителем

Литий-ионные батареи нередко перегреваются, загораются и даже могут взорваться.Аккумулятор в Samsung Galaxy Note 7 — яркий тому пример. Исследователи Стэнфордского университета придумали литий-ионные батареи со встроенными огнетушителями.

В батарее есть компонент, называемый трифенилфосфатом, который обычно используется в качестве антипирена в электронике, добавленный к пластиковым волокнам, чтобы помочь разделить положительный и отрицательный электроды. Если температура батареи поднимается выше 150 градусов C, пластмассовые волокна плавятся и выделяется трифенилфосфат.Исследования показывают, что этот новый метод может предотвратить возгорание аккумуляторов за 0,4 секунды.

Майк Циммерман

Батареи, защищенные от взрыва

Литий-ионные батареи имеют довольно летучий слой пористого материала из жидкого электролита, расположенный между анодным и катодным слоями. Майк Циммерман, исследователь из Университета Тафтса в Массачусетсе, разработал батарею, которая имеет вдвое большую емкость, чем литий-ионные, но без присущих ей опасностей.

Батарея Циммермана невероятно тонкая, немного толще, чем две кредитные карты, и заменяет жидкость электролита пластиковой пленкой, которая имеет аналогичные свойства.Он может противостоять прокалыванию, измельчению и нагреванию, так как он негорючий. Еще предстоит провести много исследований, прежде чем технология сможет попасть на рынок, но хорошо знать, что существуют более безопасные варианты.

Батареи Liquid Flow

Гарвардские ученые разработали батарею, которая накапливает свою энергию в органических молекулах, растворенных в воде с нейтральным pH. Исследователи говорят, что этот новый метод позволит батарее Flow работать исключительно долгое время по сравнению с нынешними литий-ионными батареями.

Маловероятно, что мы увидим эту технологию в смартфонах и т.п., поскольку жидкий раствор, связанный с батареями Flow, хранится в больших резервуарах, чем больше, тем лучше. Считается, что они могут быть идеальным способом хранения энергии, создаваемой решениями в области возобновляемых источников энергии, таких как ветер и солнце.

Действительно, исследование Стэнфордского университета использовало жидкий металл в проточной батарее с потенциально отличными результатами, заявляя, что напряжение вдвое выше, чем у обычных проточных батарей. Команда предположила, что это может быть отличным способом хранения непостоянных источников энергии, таких как ветер или солнце, для быстрой передачи в сеть по запросу.

IBM и ETH Zurich разработали жидкостную проточную батарею гораздо меньшего размера, которая потенциально может быть использована в мобильных устройствах. Эта новая батарея утверждает, что может не только обеспечивать питание компонентов, но и одновременно охлаждать их. Обе компании обнаружили две жидкости, которые подходят для этой задачи, и будут использоваться в системе, которая может производить 1,4 Вт мощности на квадратный см, при этом 1 Вт мощности зарезервирован для питания аккумулятора.

Zap & Go Карбон-ионный аккумулятор

Оксфордская компания ZapGo разработала и произвела первую угольно-ионную аккумуляторную батарею, которая уже готова к использованию потребителями.Углеродно-ионный аккумулятор сочетает в себе сверхбыструю зарядку суперконденсатора с характеристиками литий-ионного аккумулятора, при этом полностью пригодный для вторичной переработки.

Компания предлагает зарядное устройство powerbank, которое полностью заряжается за пять минут, а затем полностью заряжает смартфон за два часа.

Цинково-воздушные батареи

Ученые из Сиднейского университета считают, что они придумали способ производства воздушно-цинковых батарей, который намного дешевле, чем существующие методы.Воздушно-цинковые батареи можно считать более совершенными, чем литий-ионные, поскольку они не загораются. Единственная проблема в том, что они полагаются на дорогие компоненты в работе.

Sydney Uni удалось создать воздушно-цинковую батарею без необходимости использования дорогих компонентов, а, скорее, с некоторыми более дешевыми альтернативами. Возможно, появятся более безопасные и дешевые батареи!

Умная одежда

Исследователи из Университета Суррея разрабатывают способ, позволяющий использовать одежду в качестве источника энергии.Батарея называется трибоэлектрическим наногенератором (TENG), которая преобразует движение в накопленную энергию. Накопленное электричество затем можно использовать для питания мобильных телефонов или устройств, таких как фитнес-трекеры Fitbit.

Эта технология может быть применена не только к одежде, она может быть интегрирована в тротуар, поэтому, когда люди постоянно ходят по ней, она может накапливать электричество, которое затем может использоваться для питания ленточных ламп или в шинах автомобиля. может привести машину в действие.

Растяжимые батареи

Инженеры Калифорнийского университета в Сан-Диего разработали растяжимый биотопливный элемент, который может вырабатывать электричество из пота.Говорят, что генерируемой энергии достаточно для питания светодиодов и радиомодулей Bluetooth, а это означает, что однажды он сможет питать носимые устройства, такие как умные часы и фитнес-трекеры.

Графеновая батарея Samsung

Компания Samsung сумела разработать «графеновые шары», которые способны увеличивать емкость существующих литий-ионных батарей на 45 процентов и заряжаться в пять раз быстрее, чем существующие батареи. Чтобы представить это в контексте, Samsung заявляет, что его новый аккумулятор на основе графена может быть полностью заряжен за 12 минут, по сравнению с примерно часом для текущего устройства.

Samsung также заявляет, что его можно использовать не только в смартфонах, но и в электромобилях, поскольку он может выдерживать температуру до 60 градусов Цельсия.

Более безопасная и быстрая зарядка существующих литий-ионных аккумуляторов

Ученые из WMG из Университета Уорика разработали новую технологию, которая позволяет заряжать существующие литий-ионные аккумуляторы до пяти раз быстрее, чем рекомендуемые пределы. Технология постоянно измеряет температуру батареи гораздо точнее, чем существующие методы.

Ученые обнаружили, что нынешние батареи действительно могут выходить за пределы рекомендуемых пределов, не влияя на производительность или перегрев. Может быть, нам вообще не нужны другие упомянутые новые батареи!

Написано Крисом Холлом.

.

Как работают электродвигатели?

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 25 июля 2020 г.

Щелкните выключателем и мгновенно получите власть — как любили наши предки электродвигатели! Вы можете найти их во всем, начиная с электропоезда с дистанционным управлением автомобили — и вы можете быть удивлены, насколько они распространены. Сколько электрических моторы сейчас в комнате с тобой? Наверное, два в вашем компьютере для начала, один круто ездить, а еще один питает охлаждающий вентилятор.Если вы сидите в спальне, вы найдете моторы в фенах и многих игрушки; в ванной — вытяжки и электробритвы; На кухне моторы есть практически во всех устройствах, от стиральных и посудомоечных машин до кофемолок, микроволновых печей и электрических консервных ножей. Электродвигатели зарекомендовали себя как одни из лучших изобретения всех времен. Давайте разберемся и узнаем, как они Работа!

Фото: Даже маленькие электродвигатели на удивление тяжелые.Это потому, что они набиты туго намотанной медью и тяжелыми магнитами. Это мотор от старой электрической газонокосилки. Вещь медного цвета в сторону перед осью, с прорезями в ней, находится коммутатор, удерживающий двигатель вращение в том же направлении (как описано ниже).

Как электромагнетизм заставляет двигатель двигаться?

Основная идея электродвигателя очень проста: вы помещаете в него электричество с одного конца, а ось (металлический стержень) вращается на другом конце, давая вам возможность управлять машина какая то.Как это работает на практике? Как именно твой преобразовать электричество в движение? Чтобы найти ответ на этот вопрос, у нас есть вернуться во времени почти на 200 лет.

Предположим, вы берете кусок обычного провода, превращаете его в большую петлю, и положите его между полюсами мощной постоянной подковы магнит. Теперь, если вы подключите два конца провода к батарее, провод будет прыгать кратко. Удивительно, когда видишь это впервые. Это прямо как по волшебству! Но есть совершенно научный объяснение.Когда электрический ток начинает течь по проводу, он создает магнитное поле вокруг него. Если разместить провод возле постоянного магнит, это временное магнитное поле взаимодействует с постоянным поле магнита. Вы знаете, что два магнита расположены рядом друг с другом либо притягивать, либо отталкивать. Таким же образом временный магнетизм вокруг провода притягивает или отталкивает постоянный магнетизм от магнит, и это то, что заставляет провод подпрыгивать.

Правило левой руки Флеминга

Вы можете определить направление, в котором будет прыгать провод, используя удобная мнемоника (вспомогательная память), называемая правилом левой руки Флеминга (иногда называется Motor Rule).

Вытяните большой, указательный и второй пальцы левой руки. рука так, чтобы все три были под прямым углом. Если вы укажете вторым пальцем в направлении Течения (который течет от положительного к отрицательная клемма АКБ), а Первая палец в направление поля (которое течет с севера на южный полюс магнит), ваш thuMb будет покажите направление, в котором провод Движется.

Это …

  • Первый палец = Поле
  • SeCond палец = Текущий
  • ЧтМб = Движение

Несколько слов о текущем

Если вас смущает то, что я говорю, что ток течет с положительного на отрицательный, это просто историческое соглашение.Такие люди, как Бенджамин Франклин, помогли разобраться тайна электричества еще в 18 веке считала, что это поток положительных зарядов, так что он перетекал с положительного на отрицательный. Мы называем эту идею условным током. и до сих пор используют его в таких вещах, как правило левой руки Флеминга. Теперь у нас есть лучшие идеи о том, как электричество работает, мы склонны говорить о токе как о потоке электронов от отрицательного к положительному в направлении , противоположном направлению обычного тока.Когда вы пытаетесь вычислить вращение двигателя или генератора, обязательно помните, что ток означает обычный ток , а не поток электронов.

Как работает электродвигатель — теоретически

Фото: Электрик ремонтирует электродвигатель. на борту авианосца. Блестящий металл, который он использует, может выглядеть как золото, но на самом деле это медь, хороший проводник, который намного дешевле. Фото Джейсона Якобовица любезно предоставлено ВМС США.

Связь между электричеством, магнетизмом и движением изначально была открыл в 1820 году французский физик Андре-Мари Ампер (1775–1867), и это основная наука об электродвигателе. Но если мы хотим превратить это удивительное научное открытие в более практическое немного технологий для питания наших электрических косилок и зубных щеток, мы должны пойти немного дальше. Изобретателями, которые сделали это, были англичане Майкл Фарадей (1791–1867). и Уильям Стерджен (1783–1850) и американец Джозеф Генри (1797–1878).Вот как они пришли к своему гениальному изобретению.

Предположим, мы сгибаем нашу проволоку в квадратную U-образную петлю, так что эффективно два параллельных провода, проходящие через магнитное поле. Один из них отводит электрический ток от нас по проводам, а другой один возвращает ток обратно. Потому что ток течет в Правило левой руки Флеминга говорит нам два провода будут двигаться в противоположных направлениях. Другими словами, когда мы включите электричество, один из проводов двинется вверх и другой будет двигаться вниз.

Если бы катушка с проволокой могла продолжать двигаться вот так, она бы вращалась постоянно — и мы будем на пути к созданию электрического мотор. Но этого не может произойти с нашей нынешней настройкой: провода будут быстро запутаться. Не только это, но если бы катушка могла вращаться далеко достаточно, что-нибудь еще случится. Как только катушка достигла вертикали положение, он перевернется, и электрический ток будет течь через него в противоположном направлении. Теперь силы на каждого сторона катушки перевернется.Вместо непрерывного вращения в в том же направлении, он пойдет обратно в том же направлении, в котором только что пришел! Представьте себе электропоезд с таким двигателем: он будет держать перетасовки назад и вперед на месте, фактически никогда не куда угодно.

Как работает электродвигатель на практике

Есть два способа решить эту проблему. Один из них — использовать своего рода электрический ток, который периодически меняет направление, что известно как переменный ток (AC). В виде небольших батарейных двигатели, которые мы используем дома, лучшее решение — добавить компонент назвал коммутатором концы катушки.(Не беспокойтесь о бессмысленных технических имя: это немного старомодное слово «коммутация» немного похоже на слово «добираться до работы». Это просто означает изменение взад и вперед в одном и том же путь, который ездит на работу, означает путешествовать туда и обратно.) В своей простейшей форме Коммутатор представляет собой металлическое кольцо, разделенное на две отдельные половины и его задача — реверсировать электрический ток в катушке каждый раз, когда катушка вращается на пол-оборота. Один конец катушки прикреплен к каждая половина коммутатора. Электрический ток от аккумулятора подключается к электрическим клеммам двигателя.Они подают электроэнергию в коммутатор через пару свободных разъемы, называемые щетками, сделанный либо из кусочков графита (мягкий уголь, похожий на карандаш «свинец») или тонкие отрезки упругого металла, который (как название предполагает) «задела» коммутатор. С коммутатор на месте, когда электричество течет по цепи, катушка будет постоянно вращаться в одном и том же направлении.

Работа: упрощенная схема частей в электрическом мотор. Анимация: как это работает на практике.Обратите внимание, как коммутатор меняет направление тока каждый раз, когда катушка поворачивается. наполовину. Это означает, что сила с каждой стороны катушки всегда толкая в том же направлении, что позволяет катушке вращаться по часовой стрелке.

Такой простой экспериментальный двигатель, как этот, не способен большая мощность. Мы можем увеличить усилие поворота (или крутящий момент) что двигатель может творить тремя способами: либо у нас может быть больше мощный постоянный магнит, или мы можем увеличить электрический ток протекает через провод, или мы можем сделать катушку так, чтобы в ней было много «витки» (петли) очень тонкой проволоки вместо одного «витка» толстой проволоки.На практике двигатель также имеет постоянный магнит, изогнутый в круглой формы, так что он почти касается катушки с проволокой, которая вращается внутри него. Чем ближе магнит и катушка, тем большее усилие, которое может создать двигатель.

Несмотря на то, что мы описали ряд различных частей, вы можете представить двигатель как имеющий всего два основных компонента:

  • По краю корпуса двигателя находится постоянный магнит (или магниты), который остается статичным, поэтому его называют статором двигателя.
  • Внутри статора находится катушка, установленная на оси, которая вращается с высокой скоростью — и это называется ротором. Ротор также включает в себя коммутатор.

Универсальные двигатели

Такие двигатели постоянного тока

отлично подходят для игрушек с батарейным питанием (таких как модели поездов, радиоуправляемые автомобили или электробритвы), но вы не найдете их во многих бытовых приборах. Мелкие бытовые приборы (например, кофемолки или электрические блендеры), как правило, используют так называемые универсальные двигатели , которые могут питаться от переменного или постоянного тока.В отличие от простого двигателя постоянного тока, универсальный двигатель имеет электромагнит вместо постоянного магнита, и он получает энергию от источника постоянного или переменного тока, который вы питаете:

  • Когда вы питаетесь постоянным током, электромагнит работает как обычный постоянный магнит и создает магнитное поле, которое всегда направлено в одном направлении. Коммутатор меняет направление тока катушки каждый раз, когда катушка переворачивается, как в простом двигателе постоянного тока, поэтому катушка всегда вращается в одном и том же направлении.
  • Однако, когда вы подаете переменный ток, ток, протекающий через электромагнит, и ток, протекающий через катушку , оба, , меняют направление, точно синхронно, поэтому сила, действующая на катушку, всегда в одном направлении, а двигатель всегда вращается по часовой стрелке. или против часовой стрелки.А как насчет коммутатора? Частота тока изменяется намного быстрее, чем вращается двигатель, и, поскольку поле и ток всегда синхронизированы, на самом деле не имеет значения, в каком положении находится коммутатор в любой данный момент.

Анимация: Как работает универсальный двигатель: Электроснабжение питает как магнитное поле, так и вращающуюся катушку. С источником постоянного тока универсальный двигатель работает так же, как и обычный двигатель постоянного тока, как указано выше. При питании от сети переменного тока и магнитное поле, и ток в катушке меняют направление каждый раз, когда изменяется ток питания.Это означает, что сила на катушке всегда направлена ​​в одну сторону.

Фото: Типичный универсальный двигатель: основные части двигателя среднего размера от кофемолки, которая может работать как от постоянного, так и от переменного тока. Серый электромагнит по краю — это статор (статическая часть), и он питается от катушек оранжевого цвета. Обратите внимание на прорези в коллекторе и прижимающиеся к нему угольные щетки, которые обеспечивают питание ротора (вращающейся части). Асинхронные двигатели в таких вещах, как электрические железнодорожные поезда, во много раз больше и мощнее, чем эти, и всегда работают с использованием переменного тока высокого напряжения (AC) вместо постоянного тока низкого напряжения (DC) или бытового переменного тока умеренного низкого напряжения. который приводит в действие универсальные двигатели.

Электродвигатели прочие

В простых двигателях постоянного тока и универсальных двигателях ротор вращается внутри статора. Ротор представляет собой катушку, подключенную к источнику электроэнергии, а статор — это постоянный магнит или электромагнит. Большие двигатели переменного тока (используемые в таких вещах, как заводские машины) работают несколько иначе: они пропускают переменный ток через противоположные пары магнитов, чтобы создать вращающееся магнитное поле, которое «индуцирует» (создает) магнитное поле в роторе двигателя, вызывая это вращаться.Подробнее об этом вы можете прочитать в нашей статье об асинхронных двигателях переменного тока. Если вы возьмете один из этих асинхронных двигателей и «развернете» его так, чтобы статор фактически превратился в длинную непрерывную дорожку, ротор может катиться по нему по прямой. Эта гениальная конструкция известна как линейный двигатель, и вы найдете ее в таких вещах, как заводские машины и плавучие железные дороги «маглев» (магнитная левитация).

Еще одна интересная конструкция — бесщеточный двигатель постоянного тока (BLDC). Статор и ротор эффективно меняются местами, при этом несколько железных катушек статичны в центре и постоянный магнит вращается вокруг них, а коммутатор и щетки заменяются электронной схемой.Вы можете прочитать больше в нашей основной статье о мотор-редукторах. Шаговые двигатели, которые вращаются на точно контролируемые углы, представляют собой разновидность бесщеточных двигателей постоянного тока.

.

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о