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[EasyEDA]杯半桥开关电源制作详实录(能否成为互动式帖子全靠坛友们捧场)

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原创 whmks 发表于 2016-6-24 15:54:37 | 显示全部楼层 |阅读模式 打印 上一主题 下一主题
本帖最后由 whmks 于 2016-6-24 20:12 编辑

       开场白:年纪大了,没多少事干,摆弄摆弄电子元件,DIY自己所需的东东总比整天在烟雾弥漫的麻将馆中度过要强。其实学做电源并不难,只要有六心一意定为成功。首先在DIY前要静下心来下定决心,DIY时要很细心,碰到问题要有耐心,久而不解的要有恒心,始终不解的要虚心请教(论坛),还要有坚韧不拔的意志,不能半途而废。(能全部看完这帖的肯定有耐心,能发现帖中错误的更是细心了
      虽然本人也是菜鸟小白一个,但是DIY的电源感觉还是有一点用处,即使没有多大用处,通过学习制作了解一些基本原理也是好的,所以发上来供大家参考,如能得到大神们看后一笑了之,已心满意足,如能获得大神们指导点拨,本人和坛友们肯定会乐翻天。
下面详说制作过程,侧重电源内材方面,至于外壳加工就八仙过海各显神通不多说。
    一、电源原版利用篇
    就是利用ATX电源主要部分移植过来做成0-25V8A电源,按板上标的元件装配,一装就成,绝不会有自激,分二种结构,一种是要外接一个12-15V的电源,另一种是自带辅助电源,相当适合初学者。
    1、原理图
A、主电源原理图

0-25v图01.jpg
B、分立辅助原理图

19-018辅助原理图.jpg

C、集成辅助

EM311原理图
EM311Z.jpg
P1014AP原理图
NCP1014.jpg
  

   2、印板图,分二种,一种是单面板可热转印,一种是双面板可直接打板,全部兼容全桥整流,可做45V电源。
A、分立辅助印板图
分立辅助-339.JPG

B、集成辅助印板图

P1014AP
P1014AP-339.JPG

EM311
EM311-339.JPG
    C、外接辅助印板图,为什么制成这样一块板,就是为了印板打样便宜,10X10的40元十片。

10x单用板-339.JPG
    3、所需元件清单
电压电流表一只
多圈电位器二只
0.01检流电阻一只
NTC电阻5D-15一只
2.2K2W电阻一只
35V3300-6800UF电容一只

所需元件.jpg
注意:二种电位器接脚不同
电位器脚位.jpg
这些元件要购置,其他元件全部从原ATX电源上拆。
如原机没有整流桥堆就用原机整流管搭焊组成(发挥一下你的才能),至于保险丝是在电源尾插上。

    二、电源扩展应用篇
    就是在不重绕变压的前题下,制作0-45V5A和正负0-25V双电压电源,做成小功放电源。
原理图与基础篇基本相同不发了
    1、印板图(这是一块外接辅电源的多用板,因面积太小,CV、CC指示用393。)

10X多用板-393.JPG
这块板能兼容场管,但有跳线,可改成用13007管的单用板。
A、0-45V电源接线图,用13007管。

全桥整流.jpg
B、双电压电源接线图,用13007管。

双电压.jpg

    2、共模电感的绕制(正负双电压上用)
电感.jpg

    双电压电源如果用在乙类功放上就要绕制一个共模电感,在一定功率下能起到电压平衡作用。甲类功放可不用这个方法,但要用原机的二个电感分别串入正负极。
    用1.0以上的线,双线并绕在原机最大的磁环上,能绕多少绕多少,绕好后测一下电感量在110-150u就可以。


      三、电源升级拓展篇
      就是利用半桥电源的构架,在一块相同的PCB板上制作出不同用途的电源(为了省打板费),但是有许多跳线,不太合适初学者。
多用板-339.JPG
1、主要兼容功能
A、能兼容几种不同的辅助电源。
B、能兼容双极型管(13007)和场管。
C、能兼容可调电源和双电压输出功放电源。
D、能兼容EC35和EC42磁芯的主变压器。
2、不同兼容的跳线
A、不同辅助跳线
1)用分立元件做的辅助,变压器用EEL19-018
文件接线图

分立辅助.jpg
实物图

分立.jpg
2)用EM311做的辅助,变压器用EEL19-096(EEL19-005要改一个脚,改脚下面有图)
文件接线图

EM3111.jpg
实物图

EM311、DM311安装方向.jpg
3)用P1014AP做的辅助,变压器用EEL19-096(EEL19-005要改一个脚)
文件接线图
P1014.jpg
实物图

P1014AP安装方向.jpg
B、不同主电源的跳线
1)用双极型管(13007)的跳线

13007.jpg
2)用场管的跳线
用场管电路图

场管25V原理图.jpg
文件跳线

场管.jpg
C、可调电源不同整流滤波的接法
1)半桥全波整流单LC滤波接法(略)
2)全桥整流双LC滤波接法

EM311,场管全桥整流双LC滤波接线.jpg
3)功放用双电压电源接法(场管版无电流保护双电压)上面一个电容与可调电源极性相反。

场管版功放无电流保护接线.jpg


     四、电源调整篇
    上面所说的都是硬件方面,下面说一下调试要点。

    1、振荡频率的调整
在494第5脚的电容与第6脚的电阻组成振荡频率,如电容容量为1000P的情况下,减小电阻阻值频率升高,一般用双极型管的(13007)电阻为18K,用场管的电阻为10K,此时的振荡频率约为55KHz和100KHz左右。
    2、最高电压的设置。先说明一下,最高电压就是调压电位器开到最大时的电压。利用原ATX电源主变压器能提高输出电压是牺牲了电源对外界电网电压的调整率,所以满载功率下电压不能设得太高,设高了在满载下电压会下跌,同时纹波大增。因此,用半桥全波整流的电源,在外界电网交流220V电压下,最高设置电压不要超过25V,用全桥整流的设置电压不超过45V。
看原理图红框内的二个电阻,只要调整其中一个电阻就可以控制最高电压。如R18电阻阻值减小,最高电压高,而R20电阻正好相反,减小会降低最高电压。

原理图2.jpg
    3、最高电流的设置。最高电流的设置相当重要,如没有设置好,大于原额定电流,在电源短路时就会烧毁功率管,设置好后就不会烧管,(题外话,有一位坛友(不在此坛)我送了一块板给他做电源,全部做好一切正常,能调压能调流,就是没有设置好最高电流,结果是短路一次烧一次管,他在调流电位器二端并上一个100欧的电阻,结果还能有6A多的输出,我就知道他在电路图中蓝圈内的电阻装错了,应该是47K,不是4.7K)。
调流原理与设置要求见上一图说明。
    4、开机缓冲原理。如果没有开机缓冲电路,电源在刚开机时就输出最大占空比对输出端电容冲电,此时电流相当大,会立马烧坏功率管。开机缓冲就是利用494第4脚死区时间控制脚来控制其占空比的开启大小。如果4脚为0V,此时占空比最大,约90%。随着4脚电压上升,占空比逐步减小,到2.8v左右就关断输出。为了能在开机时占空比逐步加大,就在4脚上接一个10K对地电阻,再在4脚与14脚之间接一个47UF的电容,利用14脚5V基准电压对47UF电容充电,由于4脚上有10K电阻的关系,电容负极上会有电压,随着10K电阻的放电,4脚电压由高到低,此时电源占空比也是由小到大,逐步开启,完成缓起动过程。接4脚的电容容量的大小,就关系到缓起动时间的长短,但不宜用得太大。
整流前波.jpg
    5、无电压输出和输出无力检修顺序
为了安全,一定要外接辅电源,主电源不接220V交流电。
    第一步先量13007E、B极电压,应该有0.6V左右的电压,并且看二只管的电压是否相同,如有相同电压而无输出,问题就出在功率管之后的电路上,这种情况极少。多数是一路有,一路没有,或二路都没有,再查功率管E、B极是否短路和激励变压器输出的几个电阻(一般炸过管的1欧电阻肯定开路),都好的就进入下一步。
    第二步,看TL494控制电路有没有方波输出,方法是用万用表量8和11脚(用双极型管)电压,电压在2.1V左右就没有输出,在1.5V左右就有输出。
    第三步,没有方波输出,除了集成块本身外,一般是16脚悬空或15脚接地(就是调流电位器关死),3、4脚电压高于2.8V都会没有方波输出,着重查这些地方。
     第四步,有方波输出,问题就出在二只1815管和二只二极管上,在线是量不出,一定要拆下量,有示波器的可测激励变压器初级端的波就能判断那一路有问题。

激励级有问题的波形(此波形输出就无力了)测量于激励变压器初级供电脚。
不平衡.jpg
正常的波形
推动级正极波.jpg
    另外,检查494集成块是否能0A起控,方法是调流电位器关死,看能否有输出,应该是没有输出是对的。目前网上几毛钱一个的494或7500有许多不能0A起控,少则几十毫安,大则几百毫安。

    6、CV、CC指示原理
原理就是利用1、2脚的电压差,在正常输出时1、2脚电压相等,进入恒流时1脚电压低于2脚,所以把1、2脚电压引入339(393)比较器进行比较就获得指示输出。

      五、元件参数篇
    1、主变压器
    如利用原主变压,要选初级电感量在3mH左右,有些5mH左右的虽然能用,但效率低,功率管发热重。
如自绕变压器,用EC35磁芯,振荡频率55KHz的初级用0.8线绕18X2,次级每匝按3.5V计算,绕的顺序见下图。

     主变压器绕制方法
绕初级.jpg   
绕次级.jpg
    2、场管用激励变压器
几种变压器数据
辅助与激励变压器.jpg
场管用激励变压器输出波形
限幅前波形
场管激励.jpg
用P6K18CA瞬态二极管限幅后的波
场管推动整形波.jpg
    3、二只C1815管和13007管要配对,而且13007管的压降,要低一点的好。
    4、消振阻容的数值是跟电源电压和振荡频率有关系,电压高、频率高的就选择容量低一点,阻值高一点,如300V电源仅用330P电容,如用0.01电容空载功耗将达几十瓦。
    5、辅助变压器改绕
为了能给风扇供电,改接一下辅助接线。

改辅助.jpg
改辅助2.jpg
     6、200V主滤波电容大小与输出波形
     半桥电源有一个缺陷,就是在大功率输出时有100Hz左右的纹波出现(见下图),加大输入滤波电容会明显减小纹波。
在50V5A时的电源波(重绕变压器)原变压器是达不这个电压的功率。
50V5A.jpg
加大输入电容后的波,已明显改善。最好还是用有源PFC供电或另加模块降压输出等。
加大电容.jpg
    六、测试篇

场管版60V电源测试,因电压表是50V的,所以只测50V。
短路测试
短路电流.jpg
300W功率测试
300W功率.jpg
13007管400V电源恒流测试(是45.2毫安,有人会看走眼,表头是可变精变的)。
400V恒流.jpg
短路测试,能迅速切断输出,红灯是切断输出指示,黑点是复位输出按键。
短路切断.jpg
模块电源测试
用模块电源的好处是纹波比较低,设置电压电流精度比较高,成本并没有增加多少。就是用ATX移植电源做隔离输出,模块做降压输出。
模块电源.jpg
电源外壳是用不到5元一只的防水盒做的,风扇用7公分。
风扇.jpg
模块电源内部
模块电源1.jpg
散热孔
散热孔.jpg

      为了活跃论坛氛围,将提供印板文件,有的可热转印,有的可直接打板(画得不好,不要见笑,能用就好,发觉[EasyEDA]在线制图制板软件相当好,各种封装多,图、板转换方便,可惜还没有入门)。由于印板种类比较多,留下邮箱后说明要那一种,不说的随便发一个,说全要的也随便发一个。
     可说的内容还是比较多,不多说了,再多可能没有耐心看了。如感兴趣就互动一下,知道的一定回答,不知道的也会回个音,最后的口号“活跃论坛靠坛友、论坛活跃为坛友”。



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精彩评论105

枯木 发表于 2016-6-24 16:56:43 | 显示全部楼层
不错,很好啊,赞一个
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黎明之光 发表于 2016-6-24 17:17:54 | 显示全部楼层
楼主,你这一贴是最详细的ATX改可调教程,看这一贴,自己对着买元件就能照做了!
我最近也想做一个,正好赶上,不过我要尝试用环形高频变压器做一个。
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liuhe 发表于 2016-6-24 17:20:21 | 显示全部楼层
终于等到大作了,就是没有PCB热转印图,希望版主能够提供
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liuhe 发表于 2016-6-24 17:45:10 | 显示全部楼层
请版主发份单面 分立辅助电源PCB图,邮箱:lh7496@126.com
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归海寂爱伟 发表于 2016-6-24 17:48:19 | 显示全部楼层
卧槽 大神啊   可以直接照做   地哦啊调
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jiaxianglh 发表于 2016-6-24 18:49:35 | 显示全部楼层
非常好的帖子  讲的很清楚  
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 楼主| whmks 发表于 2016-6-24 19:31:04 | 显示全部楼层
黎明之光 发表于 2016-6-24 17:17
楼主,你这一贴是最详细的ATX改可调教程,看这一贴,自己对着买元件就能照做了!
我最近也想做一个,正好 ...

好啊,做好后发上来交流交流。
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 楼主| whmks 发表于 2016-6-24 19:32:19 | 显示全部楼层
liuhe 发表于 2016-6-24 17:45
请版主发份单面 分立辅助电源PCB图,邮箱:

好的,不过要到星期一发。
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754478145 发表于 2016-6-24 19:58:30 | 显示全部楼层
大神!!!收下我的膝盖!!!
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