Блок питания 12 Вольт 3 Ампера или как самому сделать бесперебойник

Подписаться на 3Dtoday
kirich
Идет загрузка
Загрузка
09.01.17
7104
15
печатает на Prusa i3 Kit
Разное
24
Вообще изначально данная статья писалась очень давно, более двух лет назад. Но в данном случае я решил, что информация из нее может быть полезна и использована на благо мастеров 3D печати.

Суть данной статьи в том, чтобы превратить обычный блок питания в маленький бесперебойник с выходом примерно 11-13.5 Вольт.
В качестве примера будет БП с мощностью 36 Ватт, но практически без доработок схема применима к более мощным БП с топологией Флайбек и с доработками к двухтактным БП.

Но сначала просто миниобзор самого БП, сорри за качество фото, снималось на паяльник.

На торце указаны технические характеристики.
1e55a93adaa76073cd29f439ed66c287.jpg
Характеристики меня немного запутали, обычно или указывают полный диапазон, или если есть выбор 110/220, то соответственно есть переключатель и внутри схема сетевого выпрямителя с переключением на удвоение. Здесь никакого переключателя не было. Позже посмотрим внимательнее что внутри.

Размеры относительно небольшие.
0c7a24475c40d271841f7e36dd20dacc.jpg
ad53aabd7ec3e3111a14d41b4f6b3db1.jpg
С торца расположены клеммы подключения 220 Вольт, клемма заземления и клеммы выхода 12 Вольт. Так же здесь расположен светодиод, который показывает наличие выходного напряжения и подстроечный резистор для корректировки выходного напряжения.
d2d1166e52df6c20a4589a3733a73905.jpg
После вскрытия моему взору предстала печатная плата данного блока питания.
На плате распаян полноценный входной фильтр, конденсатор 33мкФ 400 В (вполне нормально для заявленной мощности), высоковольтная часть, сделанная по схемотехнике автогенератора (когда заказывал, то надеялся что будет стандартная UC3842), выходной фильтр из двух конденсаторов 470мкФ 25 Вольт и дросселя. Емкость выходного фильтра маловата, я бы поставил раза в 2 больше.
679168c0a46ba164a2e0d59a604f2733.jpg
Силовой транзистор 5N60D- только в корпусе ТО-220.
Выходной диод - stps20h100ct- аналогично в корпусе ТО-220.
Схема стабилизации и обратной связи сделана на TL431.

Обратная сторона платы.
c8756a6bd2f3488f33063eb350b21982.jpg
Ничего необычного, пайка среднего качества, флюс смыт, довольно аккуратно.
Но удивила маркировка на плате (она есть и с верхней стороны).
SM-24W, может изначально БП был 24 Ватта, потом решили что маловато будет и написали 36?
Эксперименты покажут.

Первое включение, ничего не бахнуло, уже неплохо.
2a9c0b670be53b0bed28b7066e0f545e.jpg
Нагрузил блок питания классическими неубиваемыми советскими резисторами, 10 Ом 2 штуки параллельно.
Ток около 2.5 Ампера.
ecb2998f7d9b8f5d1a32abdc8433d390.jpg
Напряжение измерял после проводов к резисторам, потому немного просело.
Оставил так, пошел попить чайку и покурить, ждал что рванет.
Не рвануло, даже почти не нагрелось, градусов 40, ну может 45, специально не измерял, по ощущениям немного теплый.

Догрузил еще на 0.22 А (не нашел ничего рядом подходящего), ничего не изменилось.
e36b5573beaa371bb644a1fe2f4d130e.jpg
Решил на этом не останавливаться и повесил на выход еще один резистор 10 Ом.
Напряжение просело до 10.05 Вольта, но блок питания продолжал упорно работать.
7b3f7d9f92d3348c2c2c09e9bba0c4f4.jpg
Дальше мне стало жалко разработчиков данного блока питания, сумевших настолько его упростить, и при этом добиться его работоспособности и я на этом этапе решил закончить стандартные эксперименты над ним.
К слову я был настроен скептически по отношению к данному блоку питания, в основном из-за его схемотехники, как то вот привык работать с более дорогими блоками питания, где есть ШИМ контроллер, контроль тока и т.п. Практика показала, что такой вариант тоже вполне жизнеспособен.

Дальше я решил перейти к нестандартной части испытаний и попробовать добиться от него того, для чего я хотел его взять. Собственно постоянные читатели моих обзоров привыкли, что я люблю не только показать товар в обзоре, а и применить его, не буду вас расстраивать и в этот раз.

Допилинг
Началось все с того, что позвонил товарищ и спросил, можно ли сделать небольшой бесперебойничек для питания электромагнитного замка и контроллера. Живет он в частном секторе, свет иногда ненадолго, да пропадет. Аккумулятор у него уже был, остался от компьютерного бесперебойника, большой ток уже не тянет, а с замком вполне нормально справляется.

В общем накидал небольшую добавочную платку к этому блоку питания.

Платка, схема и небольшое описание процесса.
Схема.
b558042e4ada2b18df1feae5b6a3aac2.JPG
И страссированная по ней плата.
59d6c66078d0c48153d9fdec530e242c.jpg
Схема обеспечивает ограничение тока заряда (в моем случае настроено на 400мА), защиту от переразряда аккумулятора (настроено на 10 Вольт), простенькую защиту от переполюсовки аккумулятора (кроме случая если переполюсовать прямо на ходу), ну и собственно функцию подачи напряжения от аккумулятора на выход блока питания.

Перенес платку на текстолит, покрыл припоем.
214bfe623cc5835518e5cdee68666519.jpg
Подобрал детали.
86c80793bdfbdb1616c98a9005378278.jpg
Спаял плату, реле стоит другое, так как сначала не заметил что оно на 5 Вольт, пришлось поискать на 12.
7502f6591ab3bf241b580188cea6a7ce.jpg
Пояснения по схеме.
С2 в принципе можно не ставить, тогда R5 и R6 заменяются одним на 9.1-10 кОм.
Он нужен для уменьшения ложных срабатываний при резком изменении нагрузки.

В идеале конечно лучше было бы домотать пару витков в дополнение ко вторичной обмотке, так как блок питания работает с перегрузом по напряжению в 20%. Испытания показали что работает все отлично, но лучше либо домотать немного вторичную обмотку, либо еще лучше - дорабатывать БП на 15 Вольт, а не на 12. В моем случае пришлось еще изменить номинал резистора в делителе обратной связи у блока питания, на схеме это R7, там стоят 4.7 кОм, я поставил 4.3 кОм, в случае применения БП на 15 Вольт, этого скорее всего делать не придется.

После сборки платы встроил ее в блок питания.
На плате обозначены точки подключения и видно место, где перерезана минусовая дорожка (над цифрой 3).
73d2f8ff642f65b01ab496a0e8442bd0.jpg
Плату обмотал скотчем, и уложил на более-менее свободное место.
43685c57ad5a5f8b5a4c3edae1bb93c5.jpg
После (на самом деле лучше до того как изолируем скотчем) выставил выходное напряжение блока питания 13.8 Вольта (это напряжение которое будет поддерживаться на аккумуляторе, обычно выставляется в диапазоне 13.8-13.85.
755803a8f2e5bc5332031082464d3f71.jpg
Вот вид собранного и настроенного устройства.
PREVIEW
Подключил небольшую нагрузку и аккумулятор. Ток заряда 0.39А (может немного падать по мере прогрева).
40ee86c234b2c336bf1c8db79c28f479.jpg
Отключил блок питания от сети, нагрузка продолжает работать, на мультиметре ток нагрузки +ток потребления реле + ток потребления цепей измерения.
5b00a18473c73861be24a9b8aa3afb83.jpg
Товарищу надо было бесперебойник на ток 0.8-1 Ампер, я нагрузил немного больше.
7fe48d214a8a7fc78222f10b21be2605.jpg
После этого подключил питание 220 Вольт, на одном мультиметре напряжение на нагрузке (будет еще подниматься, аккумулятор не заряжен), на втором ток заряда (немного просел из-за прогрева).
563e372fdaff78bddfd66727c2be445a.jpg
В общем на мой взгляд переделка удалась, от такого БП можно питать небольшие нагрузки, до 1-1.5 Ампера. Больше не стал бы, так как БП в нештатном режиме. Если использовать БП на 15 Вольт, то ток можно поднять, но надо всегда учитывать ток заряда аккумулятора (он определяется резистором R1. 1.6 Ома дает тока заряда около 0.4 А, чем меньше сопротивление, тем больше ток и наоборот.
Если кто то несогласен с настроенным током заряда, напряжением окончания заряда и авто отключения, то это все легко меняется, если надо, объясню как это сделать.

Вы конечно спросите, при чем здесь 3D принтеры и этот мелкий блок питания.
Все просто, как я писал в самом начале, можно взять мощный блок питания, применить более мощные компоненты в плате которую я делал и получить бесперебойник, который не имеет такого понятия как "время переключения", т.е. фактически "онлайн". А так как печать идет очень долго, то это может быть весьма полезно в плане бесперебойности работы. Кроме того КПД такой системы заметно выше чем у традиционных УПСов.

Для применения с большими токами надо заменить на моей плате диод VD1 на любой Шоттки с током более 30 Ампер (например выпаянный из компьютерного БП) и установить его на радиатор, Реле на любое с током контактов более 20 Ампер и обмоткой с током не более 100мА (а лучше до 80). Кроме того возможно понадобится увеличение тока заряда, это делается путем уменьшения номинала резистора R1 до 0.6-1 Ом.

Есть и промышленные БП с такой функцией, по крайней мере я знаю пару таких производства Meanwell, но:
1. Они очень дорогие
2. Выпускаются мощностью 55 и 150 Ватт, что не так много.

Вроде все, если есть вопросы, буду рад обсудить.
Подписаться на 3Dtoday
24
Комментарии к статье

Комментарии

9 Янв 19:02
2
УууууРРРРрррррААААА!
Моя любиммаааяяяя темааа!
9 Янв 21:20
1
kirich - Вы наверно все знаете о блоках питания,спасибо что делитесь с нами!
9 Янв 22:10
1
novak,
не забудьте поблагодарить наших уважаемых модераторов -
- вон сами посмотрите, kirich в десятку лучших уже попал !!!
9 Янв 23:01
2
Как сказал один умный человек - чем больше я узнаю, тем больше понимаю как мало знаю :)
9 Янв 23:05
1
Scio me nihil scire - наше все.
9 Янв 22:39
0
Други,простите мою внимательность,но представленный на фото акб имеет встроенный электрохимический регулятор заряда(штатный акб с упс) то есть, он сам выставляет нужный себе ток,при наличии напряжения с бп в пределах 13-15в.Автор,не сочтите что по умничал.....;) просто дополнил,ток заряда не надо выставлять.
9 Янв 22:58
1
Не совсем так. Аккумулятор "возьмет" столько, сколько ему может выдать БП, и легко загонит его в режим КЗ.
Собственно потому ограничение тока обязательно.

В других схемах ток ограничивается либо при помощи LM317, либо просто на элементах цепи, например активное сопротивление обмотки трансформатора, провода, небольшой резистор.

Внутреннее сопротивление аккумулятора очень низкое, причем оно одинаково низкое как на "отдачу", так и на "прием". Проверено неоднократно.
Кстати, у всех этих аккумуляторов есть параметр - максимальный ток заряда, если бы аккумулятор мог его сам ограничивать, то этого параметра бы не было.

Не говоря о том, что отбирать много мощности от БП только на заряд, не совсем хорошо, а точнее не имеет смысла, до 1-1.5 Ампера, дальше не имеет смысла.
9 Янв 23:22
1
kirich, рад вас видеть, давно не видел ваших обзоров на mysku, а тут на тебе :) целый цикл спасибо!!!

Можете рассказать о переделке бп в онлайн ибп, нужно питать камеры и нвр ( около 6-7 А)
9 Янв 23:30
0
Извините, случайно оставил общий коммент, никак не привыкну к сайту.
9 Янв 23:30
0
Можете рассказать о переделке бп в онлайн ибп, нужно питать камеры и нвр ( около 6-7 А)
Для камер я бы не советовал применять такой принцип из-за повышенного уровня пульсаций и колебания напряжения.
Можно конечно для решения первой проблемы поставить по выходу фильтр "побольше", но вторая проблема может неприятно расстроить.
Для начала надо проверить, как камеры отнесутся к колебаниям напряжения 11 - 13.8 Вольт. Причем важнее именно проверить работу при заниженном напряжении.

Если Вы читали мои обзоры, то знаете, что я также занимаюсь системами видеонаблюдения, но каждая камера индивидуальная по своему, потому лучше проверить как будет у Вас.
9 Янв 23:47
0
Знаю, что занимаетесь видеонаблюдением, потому и спросил :) есть у меня ибп РЕЗЕРВ 12/5, вроде работает, но слабоват, питается он от 2х запараллеленых АКБ на 7Ah, убивая их чуть больше чем за год :( вот и думал может можно так же легко, как у вас переделать более мощный бп в ибп на замену резерву

P.s. Вы совсем с муськи ушли или как :) будет тяжело отслеживать Ваши статьи
10 Янв 00:04
0
но слабоват, питается он от 2х запараллеленых АКБ на 7Ah, убивая их чуть больше чем за год

Я бы сначала попробовал разобраться, что убивает аккумуляторы, возможно это проще.


P.s. Вы совсем с муськи ушли или как будет тяжело отслеживать Ваши статьи
Почему же, у меня уже в этом году было 4 обзора :) Просто тематика немного другая.
Хотя сейчас работаю над своим сайтом.
10 Янв 00:15
0
Я бы сначала попробовал разобраться, что убивает аккумуляторы, возможно это проще.
На что обратить внимание? Напряжение я проверял, в момент проверки было 13.9, ток не смотрел, я вовсе не очень понимаю, как он может контролировать заряд запараллеленых батарей

Хотя сейчас работаю над своим сайтом.
Жду с нетерпением!
10 Янв 00:24
0
в момент проверки было 13.9,
Много, они у Вас "кипят", выставьте 13.7-13.8. Если емкости достаточно, то лучше 13.7.
10 Янв 00:45
0
Заряд запараллеленных батарей контролируется точно так же: по напряжению. 13.9 многовато, для долгой и счастливой работы обычно вообе 13.6 рекомендуют.
А чаще всего в бесперебойниках аккумуляторы кипят в буквальном смысле, перегреваются от горячего трансформатора и дохнут, иногда даже с трещинами в корпусе. Радикально помогает радикальное решение: нарастить провода и поставить аккумулятор отдельно от корпуса.

Для написания комментариев, пожалуйста, авторизуйтесь.

Читайте в блогах

Зеркало для Принтера

мои пять копеек про запутывание или сравниение катушек BestFilament и Fdplast

Удержатель на катушку

3Dtoday за 60 секунд от 26 июня

Компания Rize 3D приступила к поставкам гибридных FDM/струйных 3D-принтеров Rize One

Наконец то первый масштабный 3D проект закончен. (подсветка салона)