Оптопара в импульсном блоке питания для чего

Как работает оптопара в импульсном блоке питания

Что такое оптопара – электронно-оптический аппарат (прибор), в котором присутствуют источник светового излучения и приемник того же излучения – фотоприемник, которые в свою очередь связаны конструктивно электрическими и оптическими связями.

В практическом применении наибольшего распространения нашли оптроны (в последнее время приобрели название оптопары), в которых нет электрических связей между приемником и излучателем, а есть только оптическая связь. По сложности составляющих структурных схем в оптронных изделиях различают 2 группы приборов:

• Оптопара – полупроводниковый оптическо-электронный прибор, в котором оптическая связь обеспечивает изоляцию входа и выхода излучающего и принимающего элементов.
• Электронно-оптическая микросхема, которая состоит из определенного количества оптопар и так называемых усилителей, которые имеют электрическое соединение с элементами оптронов.

Принцип работы оптопары

Основное предназначение оптопары заключается в развязке сигнальных цепей гальваническим методом.

Принцип действия оптопары для всех видов фотоприемников и излучательных элементов практически одинаковый и состоит в следующем: формируемый электрический сигнал на входе в излучатель, трансформируется в поток света, который далее принимается фотоэлементом и меняет проводимость последнего – меняя его сопротивление.

Другими словами принцип действия оптрона заключается в двойном трансформировании энергии.

Как работают оптронные устройства

Рассмотрим работу двух видов оптронных устройств: оптическо-электронное и оптическое.

Работа оптическо-электронного аппарата основывается на превращении энергии света в электрическую. Переход энергии происходит при помощи твердого тела и процессов электрических фотоэффектов и сияния («горения», «свечения») при воздействии электрического поля.

Эффект фотоэлектричества означает, что твердое тело может излучать электроны под действием фотонов.

Функционирование оптического устройства происходит при тесном взаимодействии электромагнитного испускания и твердого тела.

Схемы работы оптопар

Применение оптопар (оптронов) позволяет решать множество задач, в частности контроль значений параметров от различных датчиков – уровень, влажность, концентрация и т.д); использование в устройствах автоматики и релейных защит электрооборудования; в диагностических аппаратах. В тех или иных случаях схемы включения оптопар отличны друг от друга.

В качестве примера приведем несколько линейных схем:

Передача аналоговых сигналов осуществляется по развязанной гальванически цепи с использованием двух одинаковых оптронов, один из которых предназначен осуществляет обратную связь.

Часто применяется в радиотехнике. Выходной сигнал Блока 1 подается на Блок 2 посредством оптопары-диода. В случае использования в Блоке 2 микросхемы с небольшим током на входе, то усилитель не требуется и оптопара-диод работает в фотогенерирующем режиме.

Сигналы от фотоприемника оптопары удобно и практично использовать на воздействие исполнительных механизмов опять же через гальваническую развязку (к примеру: включение света, электродвигателе и другого оборудования).

На рисунке 4 изображена схема полупроводникового разомкнутого реле. Коммутация тока происходит в реле. Транзистор оптопары принимает фотосигнал и открывает VT1, VT2 транзисторы, далее включается нагрузка.

Устройство оптронов

В качестве излучателя используется светодиод, который размещается сверху в металлическом корпусе. В нижней части расположен фотоприемник (кремниевый кристалл). Свободное пространство заполняется затвердевающей массой, которая полностью прозрачна. Последняя покрыта отражателем для направления лучей, чтобы не рассеивались лучи за пределы зоны приемника.

Как правило, вывода оптронов заливаются жидким стеклом. Верхняя и нижняя часть крышки корпуса соединяются при помощи сварки.

Оптрон-резистор практически не отличается от вышеописанной конструкции. В нем используется в качестве излучателя лампа накала, а приемник выполнен из кадмия селенистого.

Применение оптопар

На сегодняшнее время оптопары очень хорошо изучены и широко распространены в различных сферах деятельности. Особое место применения оптронов в схемах для логического согласования различных блоков, которые содержат элементы с исполнительными органами.

Как уже было сказано, ранее оптроны применяются для гальванической развязки в цепях с отличными блоками, преобразования и модуляции импульсов для управления аппаратами, контроля и управления, сигнализации и защиты электрического оборудования и процессов (счетчики, коммутаторы, реле, электрические измерительные устройства).

Оптрон также называется оптопарой. Он состоит из фотоприемника и непосредственно излучателя. Оба элементы помещаются в герметичный корпус, где создан вакуум. Есть огромное количество разновидностей оптопар. Это диодные виды, резисторные или тиристорные оптопары, но существуют и другие. Ее название зависит от типа фотоприемника. Излучателем служит, как правило, светодиод, основанный на полупроводниковом эффекте. Обычны это инфракрасный свет с длиной волны 0,9-1,2 мКм.

Также существуют светодиоды красного света и даже имеющие в качестве источника света лампы накаливания. В статье будет рассказано о строении таких оптопар, как они устроены и где они применяются. В качестве дополнения, статья содержит два видеоролика и одна научная статья.

Что это такое

Конструкция оптрона подразумевает наличие специального светового излучателя (в современных устройствах для этого применяются световые диоды, прежние модели оснащались малогабаритными лампами накаливания) и устройства, отвечающего за преобразование полученного оптического сигнала (фотоприёмника). Обе эти составляющие объединяются при помощи оптического канала и общего корпуса.

Существует несколько характеристик, в соответствии с которыми можно разделить модели оптопар на несколько групп. В зависимости от степени интеграции:

• элементарный оптрон – включает в себя 2 и более элемента объединённых общим корпусом;
• оптронная интегральная схема – конструкция состоит из одной и более оптопар и, помимо этого, ещё может быть оснащена дополняющими элементами (например, усилителем).

В зависимости от разновидности оптического канала:

• Оптический канал открытого типа;
• Оптический канал закрытого типа.

В зависимости от типа фотоприёмника:

• Фоторезисторные (или просто резисторные оптопары);
• Фотодиодные оптопары;
• Фототранзисторные (используется обычный или составной биполярный фототранзистор) оптопары;

• Фототиристорные, либо фотосимисторные оптопары;
• Оптопары функционирующие с помощью фотогальванического генератора;
• Солнечная батарейка.

Оптопарой (иначе – оптроном) называют электронные прибора предназначенные для преобразования электрических сигналов в световые, их передачи через оптические каналы и повторного преобразования сигнала вновь в электрический.

Конструкция устройств последнего вида зачастую дополняются полевыми транзисторами, за управление затвором которого отвечает тот же генератор. Фотосимисторные оптроны или те, которые оснащены полевыми транзисторами, могут называться «оптореле», либо «твердотельное реле».

Описание устройства

Максимальный и рабочий выходной ток фоторезисторного оптрона резко уменьшается при увеличении температуры окружающей среды выше 40 градусов по цельсия. Выходное сопротивление этого оптрона до значения входного тока 4 мА остается постоянным, а при дальнейшем увеличении входного тока (когда яркость свечения лампы накаливания начинает возрастать) резко уменьшается. Кроме описанных выше, существуют оптроны с так называемым открытым оптическим каналом. Здесь осветителем служит светодиод инфракрасного излучения, а фотоприемником могут быть фоторезистор, фотодиод или фототранзистор.

Отличие этого оптрона в том, что его излучение выходит наружу, отражается от какого-либо внешнего предмета и возвращается в оптрон, к фотоприемнику. В таком оптроне выходным током может управлять не только входной ток, но также изменение положения внешней отражающей поверхности. У оптронов с открытым оптическим каналом оптические оси излучателя и приемника расположены либо параллельно, либо под небольшим углом. Существует конструкции подобных оптронов с соосным расположением оптических осей. Такие приборы называют оптопрерывателями.

Структура и характеристики

В оптопарах применяются фотоприемники, чувствительные в ближней инфракрасной и видимой областях, поскольку именно для данной части спектра характерны источники интенсивного излучения, могущие работать в качестве фотоприемников без охлаждения. Фотоприемники с р-n-переходами (диоды и транзисторы) на основе кремния универсальны, область их максимальной спектральной чувствительности находится вблизи 0,8 мкм.

Характеристики оптронов (оптопар) с входными и выходными параметрами.

В оптронах с управляемым оптическим каналом имеется дополнительное устройство управления, через которое можно с помощью электрических или магнитных средств влиять на свойства оптической среды. На стороне фотоприемника сигнал восстанавливается, с высоким быстродействием преобразуясь из оптического в электрический. Выходное устройство на стороне фотоприемника (например включенный в схему фототранзистор) призван преобразовать сигнал в стандартную электрическую форму, удобную для дальнейшей обработки в следующих за оптроном блоках. Оптопара зачастую не содержит входных и выходных устройств, поэтому ей требуются внешние цепи для создания нормального режима работы в схеме того или иного прибора.

Типы и разновидности

Оптоэлектронные устройства работают по-разному в зависимости от того, к какому из двух видов направлений они относятся:

Работа прибора базируется на принципе, в соответствии с которым происходит преобразование световой энергии в электрическую. Причём, переход осуществляется посредством твёрдого тела и происходящих в нём процессов внутреннего фотоэлектрического эффекта (выражающегося в испускании веществом электронов под воздействием фотонов) и эффекта свечения под действием электрического поля.

Прибор функционирует благодаря тонкому взаимодействию твёрдого тела и электромагнитного излучения, а также используя лазерные, голографические и фотохимические устройства.

Фотонные электронно-вычислительные машины компонуются с использованием одной из двух категорий оптических элементов:

• Оптронов;
• Кванто-оптических элементов.

Они являются моделями устройств соответственно электронно-оптического и оптического направлений.

Будет ли оптрон передавать сигнал линейно, определяется теми характеристиками, которыми обладает вмонтированный в конструкцию фотоприёмник. Наибольшую линейность передачи можно ожидать от резисторных оптронов. Как следствие, процесс эксплуатации подобных устройств отличается наибольшим удобством. Ступенью ниже стоят модели с фотодиодами и одиночными биполярными транзисторами. Для обеспечения работы импульсных приборов применяют оптроны на биполярных, либо полевых транзисторах, поскольку там нет необходимости в линейной передаче сигнала. Наконец, фототиристорные оптроны монтируют, чтобы обеспечить гальваническую изоляцию и безопасность эксплуатации устройства.

Применение

Существует множество сфер, в которых необходимо использование оптронов. Такая широта применения обусловлена тем, что они являются элементами, обладающими множеством различных свойств и на каждое их качество приходится отдельная сфера применения.

• Фиксация механического воздействия (применяются устройства, оснащённые оптическим каналом открытого типа, который можно перекрыть (оказать механическое воздействие), а значит, само устройство можно использовать как сенсор):
  • Детекторы наличия (выявление наличия/отсутствия бумажных листов в принтере);
  • Детекторы конечной (начальной) точки;
  • Счётчики;
  • Дискретные спидометры.
  • Оптопарой (в большинстве случаев применяется как информационный передатчик);
  • Оптореле (более прочего подходит для управления сигнальными и силовыми цепями).

  Использование транзисторных, либо интегральных оптопар особенно актуально, если требуется обеспечить гальваническую изоляцию в сигнальной цепи или цепи с незначительным управляющим током. Роль элемента управления могут выполнять трёхэлектродные полупроводниковые приборы, схемы, управляющие дискретными сигналами, а также цепи с особой специализацией.

  

  Параметры и особенности работы устройства

  Опираясь на точную конструкцию прибора, можно определить его электрическую прочность. Под этим термином понимается значение напряжения, возникающего между цепями входа и выхода.Так, производители оптопар, обеспечивающих гальваническую изоляцию, демонстрируют целый ряд моделей с различными корпусами:

  В зависимости от типа корпуса у оптопары формируется то или иное напряжение изоляции. Чтобы создать условия, в которых уровень напряжения достаточный для пробоя изоляции был достаточно велик, следует сконструировать оптопару таким образом, чтобы следующие детали были расположены достаточно далеко друг от друга:

  • Световой диод и оптический регистратор;
  • Внутренняя и внешняя сторона корпуса.

  В отдельных случаях можно обнаружить оптопары специализированной группы, изготавливаемые в соответствии с международным стандартом безопасности. Уровень электрической прочности у этих моделей на порядок выше. Другой значимый параметр транзисторной оптопары носит название «коэффициента передачи тока». Согласно значению этого коэффициента устройство относят к той или иной категории, что и отображается в названии модели.

  Относительно уровня нижней рабочей частоты оптронов никаких ограничений нет: они хорошо функционируют в цепи с постоянным током. А верхняя граница рабочей частоты этих приборов, задействованных в передаче сигналов цифрового происхождения, исчисляется в сотнях мегагерц. Для оптронов линейного типа этот показатель ограничивается десятками мегагерц. Для самых медленных конструкций, включающих в себя лампу накаливания, наиболее характерна роль низкочастотных фильтров, работающих на частотах, не достигающих 10 Герц

  Существует две основные причины тому, что работа транзисторной пары сопровождается шумовыми эффектами:

  • Проходная ёмкость между световым диодом и транзисторной базой;
  • Паразитная ёмкость между коллектором и фототранзисторной базой.

  Чтобы побороть первую причину, понадобится вмонтировать особый экран. Вторая же устраняется через верно подобранный рабочий режим.

  

  Оптореле

  Оптореле, иначе называемое твердотельным реле, обычно используется для регуляции работы цепи с большими управляющими токами. Роль управляющего элемента здесь обычно выполняют два MOSFET транзистора со встречным подключением, подобная конфигурация обеспечивает возможность функционирования в условиях переменного тока.

  Классификация видов оптореле

  Для оптореле определено три типа топологий:

  1. Нормально разомкнутые.Предполагается, что управляющая цепь будет замыкаться лишь в момент подачи управляющего напряжения на выводы светового диода.
  2. Нормально замкнутые.Предполагается, что управляющая цепь будет размыкаться лишь в момент подачи управляющего напряжения на выводы светового диода.
  3. Переключающая.Третья топология предполагает сочетание каналов нормально-замкнутого и нормально разомкнутого типа.

  Оптореле подобно оптопаре имеет характеристику по электрической прочности.

  • Модели стандартного типа;
  • Модели, имеющие малое сопротивление;
  • Модели, имеющие малое СxR;
  • Модели, имеющие малое напряжение смещения;
  • Модели, имеющие высокое напряжение изоляции.

  Вы можете написать сейчас и зарегистрироваться позже. Если у вас есть аккаунт, авторизуйтесь, чтобы опубликовать от имени своего аккаунта.
  Примечание: Ваш пост будет проверен модератором, прежде чем станет видимым.

  Последние посетители 0 пользователей онлайн

  Объявления

  

  Не о том же. Портальная это мощная эстрадная (и довольно крупно габаритная) акустика, которая априори не может «дерьмово» воспроизводить басовый диапазон. Как пример Nova Visio чувствительностью 102дб/Вт/м с диапазоном 60-18000гц +/- 3дб.

  

  Не получиться! Электрики будут сильно против. Светильник, хоть и весит на опоре ЛЭП перед домом, но подключен к линии на прямую и платит за него местная администрация. Если я начну городить что-то не на верхотуре, то это снижение могут квалифицировать, как возможность безучетного отбора электроэнергии. Если только пробовать навешивать это хозяйство наверху.

  Продолжение. По поводу KSD и их маркировки. положил их в электрическую духовку на противень и включил нагрев. Положил KSD020 175C (НО) и 185С (НЗ) и один KSD301 175C (НЗ) все четко отработали и вкл и выкл и разброс очень маленький. Это к цитате а вот попытки нагреть их паяльным феном — да, показатели странные. Так что не надо говорить , что KSD — плохой выбор. по теме — пока пара нет)))) пока ищу реле давления CEME РС 5411/Vap 120 C 0,2 — 6,0 psi

  

  Набор для сборки ПУ Дугласа Селфа, комплект кроме неполярных электролитов, детали выс. качества, перем. Резисторы не китай. Прошу прощения за скучное фото, но комплект не маленький и если есть интерес пишите и спрашивайте. В комплекте 14 шт. Ne5532 и 4 Цена 4700

  

  В коробку его, от погоды закрыть — а коробку уже к столбу крепи где удобней.

  Как проверяли? Там может быть короткий импульс, который ни тестером ни светодиодом вы не увидите.

  

  В последнее время мне задавалось некоторое количество вопросов по теме стабилизации напряжения.Или о том как светодиоды надо запитать.
  Хочу изложить свой теоретический взгляд на взаимодействие компонентов в схеме блока питания.
  В блоке питания есть микросхема.Она, в сути, является мозгом устройства.Управляет силовым ключом, либо встроенным внутрь нее, либо внешним.Силовой ключ очень быстро открываясь и закрываясь накачивает напряжение в дроссель.На выходе появляется напряжение, это напряжение надо отследить.И если напряжение на выходе достигнет нужного нам значения-надо сообщить об этом управляющей микросхеме.Она, услышав эту новость, уменьшит время открытия силового ключа.Накачка в дроссель уменьшится и на выходе напряжение начнет падать.Но схема, отслеживающая напряжение на выходе, опять сообщит микросхеме, что напряжение падает ниже нам нужного и микросхема снова увеличит время открытия силового ключа.

  Так же можно наколоть и сетевой блок питания.Как мы раньше уже убедились принцип один и тот же.
  Не забываем что никто не отменял мощность.А она равна произведению напряжения на силу тока.А значит наш БП может выдать больше напряжение, но уже ниже силу тока.Мы тут с himiks общались и просто цифра от туда в голове засела.Например сетевой импульсный блок питания 12 вольт 2 ампера может выдать и 24 вольта но уже 1 ампер.Потому что он 24 Ватта.И он каким был таким и остался.Главное что бы выходная часть не развалилась от перенапряжения, конденсаторы не бабахнули))Разумеется так сильно поднимать не стоит-но процентов на 50-70 можно.
  Ну и так же по падению на шунте его можно наколоть и заставить поработать драйвером.Ха-ха.

  Ну а это так, для общего понимания.Если хочется вникнуть глубже-читаните open.e-voron.dp.ua/stabil…ov-na-mikrosheme-ms34063/ (там примеры для МС34063).Главное что бы крышу не снесло))Но полезное для себя найдете.Тем более, что суть и смысл остаются актуальными для любых микросхем такого плана.
  Эх как-то без картинок получилось…
  Ладно ща найду для чисто поржать…

  

  Импульсные источники питания (ИИП) заполонили мир. Кажется, что они применяются везде, полностью вытеснив традиционные. На самом деле, этот вопрос неоднозначный.

  В обзоре речь пойдет именно об импульсных блоках питания (ИИП) – преобразователях переменного сетевого напряжения в постоянное. Следует отличать такие устройства от импульсных стабилизаторов (стабилизируют входное постоянное напряжение) и преобразователей DC/AC или AC/AC (например, 12VDC/220 VAC, преобразующих напряжение автомобильной бортсети в 220 вольт), хотя в этих устройствах применяются похожие принципы.

  Отличия импульсного блока питания от обычного трансформаторного

  

  Схема трансформаторного стабилизированного источника питания.

  Традиционный «трансформаторный» блок питания строится по схеме: трансформатор — выпрямитель с фильтром — стабилизатор выходного напряжения (может отсутствовать). Схема несложна и отработана годами, но у нее есть существенный недостаток – при увеличении мощности опережающими темпами растут габариты и вес.

  В первую очередь растут размеры и масса трансформатора. Для повышения тока надо увеличивать сечение обмоток, но главный вклад в массогабаритные характеристики вносит сердечник. Не вдаваясь в физические подробности, можно отметить, что эту проблему можно обойти, увеличив частоту, на которой происходит трансформация. Чем выше частота, тем меньшим сердечником можно обойтись. Не зря в авиации и кораблестроении используются электросети на частоту 400 Гц. Многие элементы получаются гораздо легче и компактнее. Но в быту негде взять повышенную частоту. 50 Гц в розетке – все, что доступно потребителю. Поэтому блоки питания на большие токи строят по другому принципу. В них переменное напряжение сети выпрямляется, а затем из него «нарезаются» импульсы более высокой (до нескольких десятков килогерц) частоты. За счет этого трансформатор получается маленьким и легким без потери мощности. Это главное, чем отличается любой импульсный блок питания от обычного.

  Еще один источник повышенных размеров и габаритов – стабилизатор. В традиционных БП применяются линейные стабилизаторы. Они требуют повышенного входного напряжения, а разница между входом и выходом, умноженная на ток нагрузки, бесполезно рассеивается. Это ведет к дополнительному увеличению массы трансформатора, который должен обеспечивать необходимый бесполезный запас по мощности, а также требует больших и тяжелых теплоотводящих радиаторов. В ИИП это делается по другому принципу. Напряжение стабилизируется методом изменения ширины импульсов. Это позволяет повысить КПД и не требует отвода излишнего тепла в таком количестве.

  В видео-сравнение линейного и импульсного блоков питания.

  К недостаткам импульсников можно отнести усложненную схемотехнику и повышенные требования к надежности элементов. Эти минусы сходят на нет с ростом мощности. Считается, что для выходных токов до 2..3 ампер подходят трансформаторные блоки с линейными стабилизаторами, а чем выше нагрузка, тем ярче начинают проявляться преимущества ИИП. При токах от 10 А обычно о трансформаторных БП речь уже не идет.

  Среди минусов импульсных источников также надо упомянуть генерацию помех в питающую сеть и «замусоренность» выходного напряжения высокочастотными составляющими.

  Какие бывают виды и где применяются

  Разделить импульсники можно по разным признакам. По выходному напряжению они делятся на:

  • однополярные с одним уровнем напряжения;
  • ондополярные с несколькими уровнями напряжения;
  • двухполярные.

  Эти типы можно комбинировать как угодно – принципиальных ограничений нет. Можно создать блок питания, например, с несколькими однополярными напряжениями (+5 В, +24 В) и с двуполярным (±12 В), или с двумя двуполярными выходами (±12 В, ±5 В). Все зависит от области применения.

  Более интересной является информация о типе стабилизации. Здесь ИИП можно разделить на категории:

  1. Нестабилизированные источники. У них выходное напряжение зависит от нагрузки. Могут быть применены для питания оконечных устройств аудиоаппаратуры (усилители и т.п.).
  2. Стабилизированные источники. У таких устройств от нагрузки могут не зависеть напряжение, ток или и то, и другое. Источники со стабилизированным напряжением используются, например, в качестве БП для компьютеров и серверов, или для заряжания кислотно-свинцовых аккумуляторов. Стабилизированный ток подойдет для зарядных устройств для других типов АКБ.
  3. Регулируемые источники. У них уровень выходного напряжения и тока можно выставлять в определенных пределах в зависимости от потребности. Такие устройства используются в качестве лабораторных источников питания.

  

  Схема и сборка самодельного блока питания с регулировкой напряжения и тока

  Описать все области использования импульсников невозможно. Они применяются там, где надо получить большой ток от легкого и компактного источника.

  Также можно разделить ИИП по схемотехнике:

  • с импульсным трансформатором;
  • с накопительной индуктивностью.

  В схемотехнику можно углубляться и дальше и классифицировать БП по другим критериям, но это принципиального значения не имеет.

  Структурная схема и описание работы основных узлов ИБП

  Структурная схема импульсника сложнее, чем у трансформаторного источника. Для понимания принципа работы импульсного блока питания в целом, надо разобрать функционирование каждого узла в отдельности.

  

  

  Плавкий 5-амперный предохранитель перегорает при превышении номинального тока при аварийной ситуации в БП. Для защиты от повышения напряжения предусмотрен варистор V1. В штатном режиме он не влияет на работу устройства. При скачке в сети от открывается, его сопротивление резко увеличивается, ток через варистор возрастает. Это вызывает перегорание предохранителя.

  Терморезистор с отрицательным коэффициентом сопротивления THR1 сначала имеет большое сопротивление и ограничивает ток, идущий на зарядку конденсаторов фильтра высоковольтного выпрямителя. Потом термистор прогревается проходящим через него током, его сопротивление падает, но к тому моменту емкости уже будут заряжены. Конденсаторы CX1, C11, C12, CY3 и синфазный дроссель FL1 защищают сеть от синфазных и дифференциальных помех.

  Высоковольтный выпрямитель и фильтр

  Высоковольтный выпрямитель обычно строится по традиционной мостовой двухполупериодной схеме и особенностей не имеет. Если в преобразователе применяется полумостовая схема, то фильтр выполняется из двух емкостей, включенных последовательно – так формируется средняя точка с напряжением, равным половине питания.

  

  Участок схемы импульсника с высоковольтным выпрямителем D1-D4 и с емкостным делителем напряжения C1-C2.

  Иногда параллельно конденсаторам ставят резисторы. Они нужны для разряда емкостей после выключения питания.

  Инвертор

  Преобразование постоянного напряжения в импульсное происходит с помощью инвертора на полупроводниковых ключах (часто на транзисторах). Открываясь и закрываясь, ключи подают в обмотку импульсы напряжения. Таким методом получается своеобразное переменное напряжение (однополярное), которое может быть трансформировано в напряжение другого уровня обычным способом.

  

  Самая простая схема преобразователя постоянного напряжения в импульсное – однотактная. Для ее реализации нужен минимум элементов. Недостаток такого узла – при росте мощности резко растут габариты и масса трансформатора. Связано это с принципом действия такого преобразователя. Он работает в два цикла – во время первого транзистор открыт, энергия запасается в индуктивности первичной обмотки. Во время второго запасенная энергия отдается в нагрузку. Чем больше мощность, тем больше должна быть индуктивность, тем больше должно быть витков в первичной обмотке (соответственно, увеличивается количество витков во вторичных обмотках).

  От этого недостатка свободна двухтактная схема со средней точкой (пушпульная). Первичная обмотка трансформатора разделена на две секции, которые через ключи поочередно подключаются к минусовой шине. На рисунке красной стрелкой показано направление тока для одного цикла, а красной – для другого. Минусом является необходимость иметь удвоенное количество витков в первичке, а также наличие выбросов в момент коммутации. Их амплитуда может достигать двойного значения от напряжения питания, поэтому надо применять транзисторы с соответствующими параметрами. Сфера применения такой схемы – низковольтные преобразователи.

  Выбросы отсутствуют, если инвертор выполнен по мостовой схеме. Из четырех транзисторов составлен мост, в диагональ которого включена первичная обмотка трансформатора. Транзисторы открываются попарно:

  • первый цикл – верхний левый и нижний правый;
  • второй цикл – нижний левый и верхний правый.

  Обмотка подключается к плюсу питания то одним выводом, то другим. Минусом является применение 4 транзисторов вместо двух.

  Компромиссным вариантом считается применение полумостовой схемы. Здесь коммутируется один конец первичной обмотки, а второй подключен к делителю из двух емкостей. В этой схеме также отсутствуют выбросы напряжения, но применено всего два транзистора. Недостаток такого решения – к первичной обмотке прикладывается только половина питающего напряжения. Вторая проблема – при создании мощных источников емкость конденсаторов делителя растет, и их стоимость становится нецелесообразной.

  Если ИИП построен по схеме с регулировкой параметров методом широтно-импульсной модуляции (ШИМ), то в большинстве случаев ключи приводятся в действие не напрямую от микросхемы ШИМ, а через промежуточный узел – драйвер. Связано это с повышенными требованиями к прямоугольности управляющих сигналов.

  

  Фрагмент схемы промышленного импульсного источника – полумостовой инвертор на транзисторах Q1, Q2 управляется через промежуточный узел на транзисторах Q8, Q9 и трансформаторе T1.

  В схемах всех преобразователей используются как полевые, так и биполярные транзисторы, а также IGBT, сочетающие свойства обоих типов.

  Выпрямитель

  Трансформированное во вторичные обмотки напряжение надо выпрямить. Если требуется выходное напряжение выше +12 вольт, можно применять обычные мостовые схемы (как и в высоковольтной части).

  

  Схема импульсного блока питания с выходным напряжением до 30 вольт и мостовым двухполупериодным выпрямителем.

  Если напряжение низкое, то выгодно применять двухполупериодные схемы со средней точкой. Их преимущество в том, что падение напряжение происходит только на одном диоде для каждого полупериода. Это позволяет сократить количество витков в обмотке. Для этой же цели используют диоды Шоттки и сборки на них. Недостаток такого решения – более сложная конструкция вторичной обмотки.

  

  Схема выпрямителя со средней точкой и прохождение по ней тока.

  Фильтр

  Выпрямленное напряжение надо отфильтровать. Для этой цели применяются как традиционные емкости, так и индуктивности. Для используемых частот преобразования дроссели получаются небольшими, легкими, но работают эффективно.

  

  Схема выходных фильтрующих цепей каналов импульсного компьютерного блока питания.

  Цепи обратной связи

  Цепи обратной связи служат для стабилизации и регулировки выходного напряжения, а также для ограничения тока. Если источник нестабилизированный, у него эти цепи отсутствуют. У устройств со стабилизацией тока или напряжения эти цепи выполняются на постоянных элементах (иногда с возможностью подстройки). У регулируемых источников (лабораторных и т.п.) в обратную связь включены органы управления для оперативной регулировки параметров.

  У компьютерного БП дополнительно имеется схема управления и формирования служебных сигналов (Power_good, Stand By и т.д.).

  Как устроен ШИМ контроллер

  В стабилизированных и регулируемых источниках питания напряжение на выходе поддерживается методом широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Суть метода в том, что первичная обмотка питается импульсами неизменной амплитуды и частоты. Для регулировки напряжения в зависимости от нагрузки или выбранного уровня изменяется ширина импульса. Трансформированные во вторичную обмотку импульсы затем выпрямляются и усредняются на выходном конденсаторе фильтра. Чем больше ширина импульса, тем выше усредненное напряжение. Если в результате увеличения тока нагрузки напряжение на выходе просело, ШИМ-контроллер сравнивает выходное напряжение с заданным и дает команду увеличить ширину импульсов. Если напряжение увеличилось, ширина импульсов уменьшается. Среднее напряжение также уменьшается.

  

  Принцип регулирования выходного напряжения методом широтно-импульсной модуляции.

  Культовой микросхемой для построения импульсных источников считается TL494. На ее примере можно разобрать принцип действия
  шим контроллера блока питания.

  

  Назначение выводов микросхемы указано в таблице.

  Назначение	Обозначение	Номер вывода		Номер вывода	Обозначение	Назначение
  Прямой вход усилителя ошибки 1	IN1	1		16	IN2	Прямой вход усилителя ошибки 1
  Инверсный вход усилителя ошибки 1	­IN1	2		15	IN2	Инверсный вход усилителя ошибки 1
  Выход обратной связи	FB	3		14	Vref	Выход опорного напряжения
  Управление временем задержки	DTC	4		13	ОТС	Выбор режима работы
  Частотозадающий конденсатор	C	5		12	VCC	Напряжение питания
  Частотозадающий резистор	R	6		11	С2	Коллектор 2-го транзистора
  Общий провод	GND	7		10	E1	Эмиттер 1-го транзистора
  Коллектор 1-го транзистора	C1	8	9		E2	Эмиттер 2 -го транзистора

  

  Частоту генератора задают элементы, подключаемые к выводам 5 и 6. Напряжением на выводе 4 ограничивают ширину выходного импульса. Это необходимо для исключения «перехлеста» открытия транзисторов чтобы избежать ситуации, когда оба ключа оказываются открыты. Через этот вывод также можно организовать мягкий пуск БП. Вывод 13 служит для перевода микросхемы в однотактный режим. Если его подключить к общему проводу, импульсы на выводах обоих ключей станут одинаковыми. На выводе 14 постоянно присутствует образцовое напряжение, равное +5 вольтам. Оно может быть использовано в любых схемотехнических целях.

  Выводы 1 и 2 служат прямым и инверсным выводами усилителя ошибки. Если напряжение на выводе 1 превышает напряжение на 2 ноге, то ширина выходных импульсов будет уменьшаться пропорционально разнице на этих выводах. Если напряжение на 2 выводе выше, чем на 1, то на выходе импульсы будут отсутствовать. Также работает второй усилитель ошибки (выводы 16 и 15). Выходы обоих усилителей соединены по схеме ИЛИ и подключены к ноге 3. Первый усилитель обычно используют для регулирования напряжения, второй – для регулирования тока.

  

  В качестве примера можно рассмотреть схему лабораторного источника на данной микросхеме. Здесь применены практически все технические решения, описанные выше. Регулируемая обратная связь, выполненная на операционных усилителях OP1..OP4, позволяет настраивать уровень выходного напряжения и ограничивать ток. Для создания импульсного напряжения используется полумостовой инвертор на биполярных транзисторах, подключенных к микросхеме посредством драйвера.

  Для наглядности рекомендуем серию тематических видеороликов.

  Также при создании ИИП применяются и другие микросхемы-регуляторы ШИМ. Они могут отличаться от TL494 по функционалу и назначению выводов, но в них используются те же принципы. Разобраться в их работе не составит труда.

  Импульсные блоки питания: принципы работы для новичков — обзор 7 правил построения схемы

  Домашний мастер часто сталкивается с поломками сложной бытовой техники из-за отказов ее электрической схемы. Не всегда удается сразу выполнить такой ремонт. Часто требуются знания про импульсные блоки питания, принципы работы их составных частей.

  Такие работники популярны, всегда востребованы, заслуживают уважения. Однако не все так сложно в этом вопросе, как кажется на первый взгляд.

  Я выделил 7 правил, по которым работает любой ИБП, постарался объяснить их простыми словами для новичков. А что получилось — оценивайте сами.

  Блоки питания — это электротехнические устройства, которые изменяют характеристики промышленной электроэнергии до уровня параметров, необходимых для работы конечных механизмов.

  Они подразделяются на трансформаторные и импульсные изделия.

  

  

  Силовой трансформатор понижает входное напряжение и одновременно обеспечивает гальваническую развязку между электрической энергией первичной и вторичной цепи.

  

  Трансформаторные модули тратят значительную часть мощности на электромагнитные преобразования и нагрев, имеют повышенные габариты, вес.

  Импульсные блоки питания: как работает структурная схема и взаимодействуют ее части — краткое пояснение

  За счет этого снижаются потери и общий вес всех элементов, но усложняется технология. Принципы работы импульсного блока питания помогает понять его структурная схема.

  Показываю ее составные части прямоугольниками, связи стрелками, а форму выходного сигнала из каждого блока — мнемонической фигурой преобразованного напряжения (темно синий цвет сверху).

  

  Сетевой фильтр пропускает через себя промышленную синусоиду. Одновременно он отделяет из нее все посторонние помехи.

  Очищенная от помех синусоида поступает на выпрямитель со сглаживающим фильтром. Он превращает полученную гармонику в сигнал напряжения строго постоянной формы действующей величины.

  Следующим этапом начинается работа инвертора. Он из постоянного стабилизированного сигнала формирует высокочастотные колебания уже не синусоидальной, а практически строго прямоугольной формы.

  Преобразованная в подобный вид электрическая энергия поступает на силовой высокочастотный трансформатор, который, как и обычный аналоговый, видоизменяет ее на пониженное напряжение с увеличенным током.

  После силового трансформатора наступает очередь работы выходного выпрямителя.

  Заключительным звеном работает сглаживающий выходной фильтр. После него на блок управления бытового прибора поступает стабилизированное напряжение постоянной величины.

  Качество работы импульсного блока поддерживается за счет создания в рабочем состоянии обратной связи, реализованной в блоке управления инвертора. Она компенсирует все посадки и броски напряжения, вызываемые колебаниями входной величины или коммутациями нагрузок.

  Пример монтажа деталей показан на фотографии платы импульсного блока питания ниже.

  

  Сетевой выпрямитель имеет в своем составе предохранитель на основе плавкой вставки, диодный мост, электромеханический фильтр, набор дросселей, конденсаторы развязки со статикой.

  Накопительная емкость сглаживает пульсации.

  Генератор инвертора на основе силового ключевого транзистора
  в комплекте с импульсным трансформатором выдает напряжение на выходной
  выпрямитель с диодами, конденсаторами и дросселями.

  Оптопара в узле обратной связи обеспечивает оптическую развязку электрических сигналов.

  Разберем все эти части подробнее.

  Схемы сетевых фильтров импульсных и высокочастотных помех: 4 типа конструкций

  Важно понимать, что импульсы высокой частоты играют двоякую роль:

  1. в/ч помехи могут приходить из бытовой сети в блок питания;
  2. импульсы высокочастотного тока генерируются встроенным преобразователем и выходят из него в домашнюю проводку.

  Причины появления помех в бытовой сети:

  • апериодические составляющие переходных процессов, возникающие от коммутации мощных нагрузок;
  • работы близкорасположенных приборов с сильными электромагнитными полями, например, сварочных аппаратов, мощных тяговых электродвигателей, силовых трансформаторов;
  • последствия погашенных импульсов атмосферных разрядов и других факторов, включая наложение высокочастотных гармоник.

  Помехи ухудшают работу радиоэлектронной аппаратуры, мобильных устройств и цифровых гаджетов. Их необходимо подавлять и блокировать внутри конструкции импульсного блока питания.

  Основу фильтра составляет дроссель, выполненный двумя обмотками на одном сердечнике.

  

  Дроссели могут быть выполнены разными габаритами, намотаны толстой или тонкой проволокой на больших или маленьких сердечниках.

  Начинающему мастеру достаточно запомнить простое правило: лучше работает фильтр с дросселем большого магнитопровода, увеличенным числом витков и поперечным сечением проволоки. (Принцип: чем больше — тем и лучше.)

  Дроссель обладает индуктивным сопротивлением, которое резко ограничивает высокочастотный сигнал, протекающий по проводу фазы или нуля. В то же время оно не оказывает особого влияния на ток бытовой сети.

  Работу дросселя эффективно дополняют емкостные сопротивления.

  

  Конденсаторы подобраны так, что закорачивают ослабленные дросселем в/ч сигналы помех, направляя их на потенциал земли.

  Принцип работы фильтра в/ч помех от проникновения на блок питания входных сигналов показан на картинке ниже.

  

  Между потенциалами земли с нулем и фазой устанавливают Y конденсаторы. Их конструктивная особенность — они при пробое не способны создать внутреннее короткое замыкание и подать 220 вольт на корпус прибора.

  Между цепями фазы и нуля ставят конденсаторы, способные выдерживать 400 вольт, а лучше — 630. Они обычно имеют форму параллепипеда.

  Однако следует хорошо представлять, что ИБП в преобразователе напряжения сами выправляют сигнал и помехи им практически не мешают. Поэтому такая система актуальна для обычных аналоговых блоков со стабилизацией выходного сигнала.

  

  У импульсного блока питания важно предотвратить выход в/ч помех в бытовую сеть. Эту возможность реализует другое решение.

  

  Как видите, принцип тот же. Просто емкостные сопротивления всегда располагаются по пути движения помехи за дросселем.

  

  Третья схема в/ч фильтра считается универсальной. Она объединила элементы первых двух. Y конденсаторы в ней просто работают с двух сторон каждого дросселя.

  

  У самых дорогих и надежных устройств используется сложный фильтр с дополнительно подключенными дросселями и конденсаторами.

  

  Сразу же показываю схему расположения фильтров на всех цепочках блока питания: входе и выходе.

  

  Обратите внимание, что на кабель, выходящий из ИБП и подключаемый к электронному прибору, может быть дополнительно установлен ферритовый фильтр, состоящий из двух разъемных полуцилиндров или выполненный цельной конструкцией.

  

  Примером его использования является импульсный блок питания ноутбука. Это уже четвертый вариант применения фильтра.

  

  Сетевой выпрямитель напряжения: самая популярная конструкция

  В ходе электрического преобразования форма синусоиды, состоящая из полуволн противоположных знаков, вначале меняется на сигнал положительного направления после диодной сборки, а затем эти пульсации сглаживаются до практически постоянной амплитудной величины 311 вольт.

  

  Такой сетевой выпрямитель напряжения заложен в работу всех блоков питания.

  Преобразователь импульсного напряжения: объяснение простыми словами с поясняющими картинками

  Силовой ключ выполняется первичной обмоткой высокочастотного трансформатора. Для эффективной трансформации в/ч импульсов до 100 килогерц конструкцию магнитопровода делают из альсифера или ферритов.

  

  На обмотку трансформатора от цепей управления через в/ч транзистор поступают импульсы сигналов в несколько десятков килогерц.

  

  Прямоугольные импульсы тока подаются по времени, чередуются с паузами, обозначаются единицей (1) и нулем (0).

  Продолжительность протекания импульса или его ширина в каждый момент низкочастотного синусоидального напряжения соответствует его амплитуде: чем она больше, тем шире ШИМ. И наоборот.

  ШИМ контроллер отслеживает величину подключенной нагрузки на выходе импульсного блока питания. По ее значению он вырабатывает импульсы, кратковременно открывающие силовой транзистор.

  Если подключенная к ИБП мощность начинает возрастать, то схема управления увеличивает длительность импульсов управления, а когда она снижается, то — уменьшает.

  За счет работы этой конструкции производится стабилизация напряжения на выходе блока в строго определенном диапазоне.

  Импульсный трансформатор: принцип работы одного импульса в 2 такта

  Во время преобразования электрической энергии в магнитную и обратно в электрическую с пониженным напряжением обеспечивается гальваническое разделение первичных входных цепей с вторичной выходной схемой.

  Каждый ШИМ импульс тока, поступающий при кратковременном открытии силового транзистора, протекает по замкнутой цепи первичной обмотки трансформатора.

  Его энергия расходуется:

  1. вначале на намагничивание сердечника магнитопровода;
  2. затем на его размагничивание с протеканием тока по вторичной обмотке и дополнительной подзарядкой конденсатора.

  

  По этому принципу каждый ШИМ импульс из первичной сети подзаряжает накопительный конденсатор.

  Генераторы ИБП могут работать по простой однотактной или более сложной двухтактной технологии построения.

  Однотактная схема импульсного блока питания: состав и принцип работы

  На стороне 220 расположены: предохранитель, выпрямительный диодный мост, сглаживающий конденсатор, биполярный транзистор, цепочки колебательного контура и коллекторного тока, а также обмотки импульсного трансформатора.

  

  Однотактная схема импульсного блока питания создается для передачи мощности 10÷50 ватт, не более. По ней изготавливают зарядные устройства мобильных телефонов, планшетов и других цифровых гаджетов.

  В выходной цепочке трансформатора используется выпрямительный диод Д7. Он может быть включен в прямом направлении, как показано на картинке, или обратно, что важно учитывать.

  При прямом включении импульсный трансформатор накапливает индуктивную энергию и передает ее в выходную цепь к подключенной нагрузке с задержкой по времени.

  Если диод включен обратно, то трансформация энергии из первичной схемы во вторичную цепь происходит во время закрытого состояния транзистора.

  Однотактная схема ИБП отмечается простотой конструкции, но большими амплитудами напряжения, приложенными к виткам первичной обмотки импульсного трансформатора.

  Их защита осуществляется дополнительными цепочками из
  резисторов R2÷R4 и конденсаторов С2, С3.

  Двухтактная схема импульсного блока питания: 3 варианта исполнения

  Более высокий КПД и пониженные потери мощности являются неоспоримыми преимуществами этих ИБП по сравнению с однотактными моделями.

  Простейший вариант исполнения двухполупериодной методики показан на картинке.

  

  Если в нее дополнительно подключить два диода и один сглаживающий конденсатор, то на этом же трансформаторе получается двухполярная схема.

  

  Она распространена в усилителях мощности, работает по обратноходовому принципу. В ней через каждую емкость протекают меньшие токи, обеспечивающие повышенный ресурс конденсаторов при эксплуатации.

  Прямоходовая схема блока питания имеет в своей конструкции дроссель, который выполняет функцию накопления энергии. Для этого два диода направляют поступающие импульсы ШИМ на его вход в одной полярности.

  

  Дроссель этих устройств изготавливается большими габаритами и устанавливается отдельно внутри платы ИБП. Он дополняет работу накопительного конденсатора.

  Это наглядно видно по верхней форме сигнала, показанного осциллограммой выпрямления одного и того же блока без дросселя и с ним.

  

  Прямоходовая схема используется в мощных блоках питания, например, внутри компьютера.

  В ней выпрямлением тока занимаются диоды Шоттки. Их применяют за счет:

  • уменьшенного падения напряжения на прямом включении;
  • и повышенного быстродействия во время обработки высокочастотных импульсов.

  3 схемы силовых каскадов двухтактных ИБП

  По порядку сложности их исполнения генераторы выполняют по:

  • полумостовому;
  • мостовому;
  • или пушпульному принципу построения выходного каскада.

  Полумостовая схема импульсного блока питания: обзор

  Конденсаторы С1, С2 собраны последовательно емкостным делителем. На него и переходы коллектор-эмиттер транзисторов Т1, Т2 подается напряжение постоянного питания.

  

  К средней точке емкостного делителя и транзисторов подключена первичная обмотка трансформатора Тр2. С ее вторичной обмотки снимается выходное напряжение генератора, которое пропорционально входному сигналу ТР1, трансформируемому на базы Т1 и Т2.

  Полумостовая схема ИБП работает для нагрузок от нескольких ватт до киловатт. Ее недостатком является возможность повреждения элементов при перегрузках, что требует использования сложных защит.

  Мостовая схема импульсного блока питания: краткое пояснение

  Вместо емкостного делителя предыдущей технологии здесь работают транзисторы T3 и T4. Они попарно открываются совместно с Т1 и Т2: (пара Т1-Т4), (пара Т2-Т3).

  

  Напряжение переходов эмиттер-коллектор у закрытых транзисторов не выше величины питающего напряжения, а на обмотке w1 ТР3 оно возрастает до значения U пит. За счет этого увеличивается величина КПД.

  Мостовая схема сложна в наладке из-за трудностей с настройкой цепей управления транзисторов Т1÷Т4.

  Пушпульная схема: важные особенности

  Первичная обмотка выходного ТР2 имеет средний вывод, на который подается плюсовой потенциал источника питания, а его минус — на среднюю точку вторичной обмотки Т1.

  

  Во время прохождения одного полупериода колебания работает один из транзисторов Т1 или Т2 и соответствующая ему часть полуобмотки трансформатора.

  Здесь создается самый высокий КПД, малые пульсации и низкие помехи. Амплитудное значение импульсного напряжения на любой половине обмотки w1 ТР2 достигает величины U пит.

  К напряжению перехода коллектор-эмиттер каждого транзистора добавляется ЭДС самоиндукции, и оно возрастает до 2U пит. Поэтому Т1 и Т2 надо подбирать на 600÷700 вольт.

  Пушпульная схема ключевого каскада пользуется большей популярностью. Она применяется в наиболее мощных преобразователях.

  Выходной выпрямитель: самое популярное устройство

  Простейшая схема выпрямителя, состоящая из диода и накапливающего конденсатора, показана картинкой ниже.

  

  Она может дорабатываться подключением дополнительных конденсаторов, дросселей, элементов фильтров.

  Схема стабилизации напряжения: как работает

  Самая примитивная схема стабилизации выходного напряжения создается на дополнительной обмотке импульсного трансформатора.

  

  С нее снимается напряжение и подается для корректировки величины сигнала первичной обмотки.

  Лучшая стабилизация создается за счет контроля выходного сигнала с вторичной обмотки и отделения его гальванической связи через оптопару.

  

  В ней используется светодиод, через который проходит ток, пропорциональный значению выходного напряжения. Его свечение воспринимается фототранзистором, который посылает соответствующий электрический сигнал на схему управления генератора ключевого каскада.

  

  Повысить качество стабилизации выходного напряжения позволяет последовательное дополнение к оптопаре стабилитрона, как показано на примере микросхемы TL431 на картинке ниже.

  

  Для закрепления материала в памяти рекомендую посмотреть видеоролик владельца Паяльник TV, который хорошо объясняет информацию про импульсные блоки питания: принципы работы на примере конкретной модели.

  Надеюсь, что моя статья поможет вам выполнить ремонт ИБП своими руками за 7 шагов, которые я изложил в другой статье.

  Задавайте возникшие вопросы в разделе комментариев, высказывайте свое мнение. Его будет полезно знать другим людям.

  Рейтинг статьи

  Рекомендуем прочитать:

  

  

  

  Комментарии 55

  Хожа

  Как проверить шимку и опознать

  Алексей

  Здравствуйте, Хожа. Благодарю за вопрос!
  Действительно, шимки чаще всего являются причиной поломки БП, опознать их бывает проблемой.
  Срисовывать микросхему и перебирать варианты ее включения нудно и долго, можно ошибиться. Но для развития полезно!
  Однако попробуйте воспользоваться готовыми таблицами:
  https://remont-aud.net/ic_power/
  https://remont-aud.net/dc_dc/
  Удачи в ремонте!

  30.10.1986

  Шим можно(примерно,успех зависит от опыта,интуиции,и от мультиметра к которому ты лично привык)проверить так:цифровым тестером(я пользуюс DT9205),плюсом касаюсь ножки gnd микросхемы,а минусом прохожу по остальным ножкам.При этом не должно быть коротких замыканий.Показания будут,будто измеряешь полупроводник(диод,транзисто).При обратной полярности,когда минус тестера ставишь на минус,а плюсом проходишь по ножкам,тестер покажет большое сопротивление(типа обрыв).При таких манипуляциях,хорошо ещё иметь рабочую ШИМ-ку,чтобы было с чем сравнивать измерения,тогда диагностика будет 100 процентная.

  Алексей

  Благодарю за дополнение. Такая информация будет полезна многим новичкам, да и не только им.

  30.10.1986

  Отличная статья.Сохранил в закладках,буду и другим рекомендовать!Спасибо.

  Алексей

  Благодарю за такой отзыв.

  Олег

  Хорошая статья. Я искал чем именно отличаются варианты построения ибп, Для новичка очень доступно. Спасибо за труд.

  Алексей

  Олег, благодарю за комментарий

  AlexF

  Пушпульная схема с ошибкой…

  игорь

  блок питания LINKSYS A236SG.После замены вышедших из строя деталей на шим контролер (SG5841)подаётся 13 вольт и он не открывается.Подскажите где теряется 4 вольта?Детали все проверил,в чём может быть дело,что не хватает?

  Алексей

  Здравствуйте, Игорь.
  Сложно ответить на такой вопрос удаленно. У меня нет ни схемы, ни самого БП, да и что там было неисправно и как вы устранили дефекты не мешало бы перепроверить. Вы учли, что в импульсных ИИП применяются низкоимпедансные электролиты? Их эквивалентное последовательное сопротивление меньше, чем у обычных.
  Попробуйте еще раз внимательно проверить все детали.

  игорь

  добрый день Алексей!Извините дилетанта-а что такое низкоимпедансные электролиты?Погорело практически всё-вздулись кондёры и в первичке и вторичке,отсюда и дальше пошло.М/с SG5841,транс P4NK60ZFP,диод PR1005 и сопротивления стоящие на истоке транзистора.Всё заменил включил через лампу-не помогло сново сгорели микруха и трас,оказалось короткое на плате прогорело между ножками .Прочистил залил лаком впаял всё новое и вот результат-не запускается микросхема, нет 16вольт на 7 ноге,только 13в.Может из за кондёров это?Я поставил обыкновенные.Спасибо что ответили,я уж руки опустил.

  Алексей

  Игорь, импеданс электролитического конденсатора – полное сопротивление Z, включающее активную, индуктивную и реактивную составляющую. Они отличаются от обычных, рассчитываются для работы при высоких частотах 100-1000кГц. Погугли эту тему, она широко освещается в интернете. Я не могу полностью утверждать, что причина в этом, но вероятность такая есть

  игорь

  Попробую посмотреть.Меня другое смущает,в схемах какие показывают и обьясняют работу включения шим 5841-на 7 ногу подаётся напряжение прямо с диодного моста.Как только там появляется 16 вольт — подаётся сигнал на транзистор и он открывается и всё работает.На моей схеме 7 нога ни как не контактирует с диодным мостом,с ним есть контакт 3 ноги через два сопротивления,но там тоже 13в.Я и запутался.

  Алексей

  Игорь, с твоей проблемой надо разбираться на месте. Мне очень сложно дать правильный ответ удаленно.

  игорь

  ДА ЛАДНО ВСЁ НОРМАЛЬНО,КОГДА НИБУДЬ ДОДУМАЮСЬ,НЕ К СПЕХУ.СПАСИБО!

  Иван

  На картинке прямохода начало первички исправьте. Половина сайтов с ошибками. Для новичков ещё та подляна.

  Алексей

  Иван, благодарю за внимательность и подсказку

  Александр

  у меня только один вопрос: еслы выпаять из схемы оптопару что произойдет? будет максимальное напряжение или наоборот?

  Алексей

  Здравствуйте, Александр.
  Оптопара работает в качестве передаточного звена в схеме стабилизации выходного напряжения.Если ее исключить, то выходное напряжение просто не будет стабилизироваться по величине.

  Вано

  Отличная статья, подробно и понятно все расписанно. Более понятной статьи еще не встречал

  Алексей

  Благодарю за комментарий, Вано.

  Марат

  Здравствуйте, Алексей. Можно ли использовать импульсный источник питания в качестве 24В на металлорежущем станке с точки зрения электробезопасности.
  В моем случае это Mean Well IRM-10-24.

  Алексей

  Здравствуйте, Марат.
  Не совсем понимаю вопрос с электробезопаснотью, что вы имеете в виду?
  Посмотрел характеристики источника питания IRM-10-24 в интернете. Вижу, что он создан на нагрузку в 10 ватт. У меня большие сомнения, что он справится с питанием двигателя металлорежущего станка…

  Марат

  Здравствуйте, Алексей. На каждом станке с ЧПУ есть станочные 24В. Это напряжение необходимо для питания различных конечных выключателей,
  кнопок и т.п. Под электробезопасностью я подразумевал опасность поражения
  электрическим током станочника или ремонтника от импульсного источника
  питания. Т.е. наличие гальванической развязки вход-выход в импульсном источнике питания, ее надежность и вероятность пробоя сетевого напряжения
  на выход источника питания.

  Алексей

  Понял, что блок будет питать цепи управления, благодарю. Вопросы отпали.
  Считаю, что если импульсник не перегружать нагрузкой и не перегревать, то он должен нормально работать.
  Однако в жизни периодически возникают непредвиденные ситуации. Вот для таких случаев необходимо использовать защиты, которые автоматически снимут напряжения с оборудования при возникновении аварий.

  Марат

  Благодарю за ответ.

  Алексей

  Марат, я бы со своим старым мировоззрением поставил простой понижающий трансформатор от советской техники или намотал бы новый. После него идет диодный мост и полярный конденсатор для сглаживания пиков синусоид. Схема надежная как старый трактор, но о безопасности тоже стоит побеспокоиться.

  Александр

  Спасибо! Познавательно. Доступно. Интересно.
  Подскажите, пожалуйста, что означает маркировка «04 783» на корпусе синфазного дроселя фильтра питающей цепи 220В.

  Алексей

  Александр, пока не знаю ответа на ваш вопрос. Буду искать, может кто-нибудь из читателей блога на него раньше ответит…

  Ильгиз

  Здравствуйте. Блок питания 12 В, 1 А. Шим SD6830. напряжение на выходе 11 В. Визуально все элементы нормальные. Подозрительные были выпаяны и проверены. В чем может быть причина? И на что еще нужно обратить внимание Спасибо.

  Алексей

  Здравствуйте, Ильгиз.
  Вам надо делать электрические замеры во всех кон рольных точках схемы и проверять последовательно прохождение сигнала с его преобразованием. Мультиметр и осциллограф в помощь. Исправные на вид радиодетали могут быть повреждены. Мне даже попадался в заводской пайке телевизора мегоомный резистор, промаркированный как килоомный. Удачи!

  Василий Птичкин

  » Он превращает полученную гармонику в сигнал напряжения строго постоянной формы действующей величины.» «Он из постоянного стабилизированного сигнала формирует высокочастотные колебания уже не синусоидальной, а практически строго прямоугольной формы.»»Сетевой выпрямитель имеет в своем составе предохранитель на основе плавкой вставки, диодный мост, электромеханический фильтр, набор дросселей, конденсаторы развязки со статикой.»»Силовой ключ выполняется первичной обмоткой высокочастотного трансформатора.» В авторском тексте много смешных выражений, показывающих своеобразное понимание основ электротехники. Хотелось бы подробнее узнать назначение электромеханического фильтра в сетевом выпрямителе.

  Олег

  Алексей, подскажите в какой программе нарисованы иллюстрации к данной статье. Занимаемся продажей блоков питания — иногда требуется переводить документацию и перерисовывать отдельные узлы.

  Алексей

  Олег, я для веб документов использую программы Visio и Фотошоп в основном, как наиболее доступные и подходящие для меня.

  Сергей

  Очень полезная статья.Спасибо за работу при создании этой статьи очень просто и понятно.

  Алексей

  Благодарю за отзыв, Сергей.

  неважно кто

  почему не кто не разу не останавливается на входном диодном мосту и не говорит какой должен быть по току! вот он есть и все? а как его рассчитать? как рассчитать по напряжению и выходному току ибп? как?

  Алексей

  Каждый ИБП создается под индивидуальную нагрузку, которая указывается в ваттах — единицах мощности. Величина мощности определяется как произведение напряжения на силу тока.
  Выходная мощность в силу потерь энергии при ее преобразовании чуть-чуть меньше входной, но для расчетов их допустимо приравнять.
  Напряжение питания входной цепи нам известно, как и напряжение на выходе.
  Поделив значение мощности на соответствующее напряжение мы можем получить силу тока, которая протекает как на входе, так и на выходе.
  Эту силу тока и должны выдерживать диоды, а их рабочее напряжение выбирайте в соответствии с действующей величиной.

  неважно кто

  Спасибо за ответ! извиняюсь за безграмотность но я всего лишь начинающий и многого не понимаю! но очень хочу вникнуть в суть самого процесса! вы меня немного сбили с толку:( получается как . допустим я имею (образно) блок 15v 10А по закону Ома U*I=P 150W тогда по тому-же закону P\U=I 150\230=0,65А 650mA? или я что-то не правильно понимаю? и допустим есть зарядка от мобилы! на ней так-же написаны параметры (230V 0,2A 5v 1A) немного не понимаю но я упертый сломаю голову и все равно найду этому ответ! (Москва не сразу строилась) ��

  Алексей

  Есть такой закон сохранения энергии. То, что подается на вход блока питания, преобразуется во вторичную энергию и сопровождается потерями. может реализовываться на какие-то дополнительные процессы. Мы потерями банально пренебрегаем. Поэтому считаем, что для 15В и 10А потребуется мощность в 150 ватт и она в сети 230В будет потреблять ток 150/230=0,65А. БОльший ток блок на вытянет: не хватит мощи.
  Про зарядку отвечу по фотографии этой таблички. Специально посмотрел две первые попавшиеся свои зарядки.
  На первой дается диапазон 100-240В и ток 0,1А. Выход 4,9В и ток 450мА.
  На второй диапазон 90-380В и ток 0,3А. Выход 5В, 0,5А.
  Верить им можно после реальной электрической проверки.
  Нам важно понимать, что блоки создаются под определенный режим работы, который подчиняется чисто физическим законам. Однако продавцам товаров нужны продажи и они нанимают маркетологов, которые придумывают всяческие ухищрения, могут лукавить.

  Евгений

  Здравствуйте! Китайский блок питания не стартует при температуре ниже +10-15 градусов. При комнатной работает. Случайно заметил, если дотронуться пинцетом до одного из конденсаторов 4.7 mF 50 V, блок стартует. В схеме два таких конденсатора, находятся между с силовыми транзисторами, их два и маленьким трансформатором. Пробовал их заменить на новые, изменений не увидел. Навыки у меня начинающего, но могу что то проверить или сделать, если подскажите. Перерыл инет, ни чего не смог найти подобного.

  Алексей

  Здравствуйте, Евгений.
  Интересная ситуация. С ней надо разбираться на месте, проверять все детали и схему. А навскидку пока ничего не подскажу.

  Вася

  Здравствуйте! А от каких деталей зависит частота на которой работает бп?

  Алексей

  Здравствуйте, Вася. Те детали, которые входят в состав инвертора, генерирующего высокочастотное колебание. Например. импульсный трансформатор.

  Дмитрий

  Здравствуйте Алексей. Интересная статья. Спасибо.
  А можете осветить тему мощных импульсных блоков питания на 2-3 кВт?
  В часности интересуют блоки питания майнингового оборудования.
  Спасибо.

  Алексей

  Дмитрий, в статье показаны принципы работы импульсных блоков питания, а их мощность зависит от элементной базы.

  Антон

  Лампочка накаливания 60ватт для проверки бп от телевизора моргает раз в секунду ярко. Перед этим менял силовой мосфет, на стоке истоке был кз. Куда смотреть дальше не подскажете?

  Алексей

  Здравствуйте, Антон.
  Сложно давать советы дистанционно по такому описанию неисправности. Если есть осциллограф, то проверьте им участки цепи работающего БП.

  Антон

  Осциллографа нет. Может лампочку на 100ВТ поставить. При подключенной мат плате. Пульсации лампы увеличились. Спасибо заранее!

  Алексей

  На величине пульсаций сказалось увеличение мощности нагрузки.
  Мне сложно дать рекомендации по разрешению вашей ситуации без осциллографа. Если методом тыка лазить по схеме, то вариант все испортить очень высок

  Рамиль

  Здравствуйте. В импульсных блоках питания первичная обмотка делится на две части. Одна в внутри, а другая снаружи трансформатора. По середине располагаются вторичные обмотки. Скажите как это работает? Слышал, что это увеличивает связь между обмотками и якобы меньше падает напряжение под нагрузкой. Хотел бы узнать ваше мнение. Заранее спасибо.)

  Алексей

  Здравствуйте, Рамиль. При протекании электрического тока по обмотке вокруг нее создается магнитное поле. Разделяя обмотки на части также делятся магнитные поля. Размещая их в разных частях. можно добиваться различных эффектов.

  Виктор

  г-н преподаватель , а не объясните почтеннейшей публике, таки МОЩНОСТЬ электролит. к-ра, это.
  о реактивной наслышаны, хотя как она влияет на НАГРЕВ сглаживющего к-ра?

  Алексей

  Почтеннейший Виктор, благодарю за вопрос.
  Только в нем вы умудрились допустить 3 ошибки.
  Во-первых, я не преподаватель. Обычный инженер советской эпохи. Никакого отношения к педагогике, обучению студентов и научной работе не имею. Много лет отработал релейщиком в энергетике на оборудовании 330 кВ и ниже. Просто практик.
  Во-вторых, рекомендую вам получше понять термин электрической мощности для цепей постоянного и переменного тока, уяснить смысл активных и реактивных сопротивлений. Конденсатор в цепи переменного тока обладает емкостным сопротивлением. Постоянный же ток он не пропускает.
  В цепях переменного тока действует термин полной мощности, состоящей из активной и реактивной составляющих. Обратите внимание на то, что в схемах постоянного тока нет термина реактивной мощности.
  Ваша третья ошибка касается электролитического конденсатора.
  Его еще называют поляризованным или полярным. Он имеет специфическое устройство: в герметичном объеме между пластинами расположен электролит – жидкость. На корпусе всегда делается маркировка: + и –. Она используется для подключения выводов к электрической схеме.
  При подключении обратной полярности такой конденсатор разрушается. По этой причине его не подключают к цепям синусоидального тока, где гармоника колебаний с определенной частотой регулярно проходит через ноль и электролит взрывается.
  Обращу ваше внимание еще на один момент. В жизни бывают ситуации, когда что-то нельзя делать обычными методами, но очень хочется и воде как надо нарушить общепринятые правила. Применительно к вашему случаю: можно ли подключать полярный конденсатор к цепям переменного тока?
  Да, можно, но, при соблюдении нескольких правил. О них можете прочитать в моей статье про способы конденсаторного подключения трехфазного электродвигателя в однофазную сеть.

  Оптопара в импульсном блоке питания для чего

  

  В последнее время мне задавалось некоторое количество вопросов по теме стабилизации напряжения.Или о том как светодиоды надо запитать.
  Хочу изложить свой теоретический взгляд на взаимодействие компонентов в схеме блока питания.
  В блоке питания есть микросхема.Она, в сути, является мозгом устройства.Управляет силовым ключом, либо встроенным внутрь нее, либо внешним.Силовой ключ очень быстро открываясь и закрываясь накачивает напряжение в дроссель.На выходе появляется напряжение, это напряжение надо отследить.И если напряжение на выходе достигнет нужного нам значения-надо сообщить об этом управляющей микросхеме.Она, услышав эту новость, уменьшит время открытия силового ключа.Накачка в дроссель уменьшится и на выходе напряжение начнет падать.Но схема, отслеживающая напряжение на выходе, опять сообщит микросхеме, что напряжение падает ниже нам нужного и микросхема снова увеличит время открытия силового ключа.

  Схема отслеживающая, что творится на выходе блока питания, будет нами названа ОС(обратной связью).
  Обратная связь эта та часть блока питания, играясь с которой, мы можем получить на выходе блока питания нужные нам вольты.
  Вариантов ее схемотехники несколько.В низковольтных блоках питания, которые мы покупаем в китае и лепим в авто, обычно обратная связь это делитель напряжение(два резистора в средней точке которых должно получится определенное напряжение при нужных нам вольтах на выходе БП.)
  Например микросхема ждет что на ее ножке обратной связи должно быть 1.25 вольта.На выходе БП 5 вольт.В средней точке делителя 1.25.Ура микросхема будет точно держать в узде дроссель, уменьшая или увеличивая скважность на силовом ключе так что бы на ее ножке обратной связи было всегда 1.25.
  Блоки питания от сети делают тоже самое.Разница только в том что там микросхема другая.Но суть и смысл остается тот же в принципе.(различие в том что нам надо отделить физически высоковольтную часть блока от низковольтной.Значит и обратную связь надо как-то сделать так, что бы она смотрела, что там у нас на выходе низковольтном и сообщала инфу микросхеме, стоящей в высоковольтной части.
  Для этого можно применить оптопару.Зачастую так и сделано.схема обратной связи смотрит на напряжение и через моргули на светодиоде, внутри оптопары, сообщает через фототранзистор, в той же оптопаре, нужные данные на высоковольтную часть БП.А именно на ножку обратной связи микросхемы.
  Схема управляющая светиком оптопары сделана несколько иначе чем делитель.Зачастую на TL431.
  Вот вам ссылка что нашел в инете с наскока, то и даю vprl.ru/publ/tekhnologii/…_zver_quot_takoj/9-1-0-17
  Если разобрались, то думаю поняли, что делитель там тоже есть.Все с него начинается, только делитель сначала сообщает ТЛке данные, а она уже через оптопару дает отчет управляющей микросхеме.
  Значит играясь делителем на выходе БП мы опять же можем напряжение опускать или поднимать…
  Теперь о силе тока.Описанное мной ранее относилось к контролю напряжения.Но если мы сделаем обратную связь с контролем силы тока-получим токовый драйвер.Управляющей микросхеме важен сигнал на ее ножке, а что там на выходе, в реале, ее мало волнует.Значит отследим силу тока и как только сила тока станет выше чем нам надо-тут же отправим сигнал микросхеме, как будто у нас превышение напряжения.Глупая микросхема решит, что напряжение выше нормы и начнет его сбрасывать.А у нас то ток.Вот мы ее и накололи ха-ха.
  Как отследить ток?По падению напряжения на шунте.Например берем резистор в 0.1 Ом и зная сколько было до него и сколько после-мы легко высчитываем нужные нам цифры.Например ОУ (операционный усилитель)
  Легко отследит что у нас упало на резисторе и обманет БП.
  Вот пример:
  e-a.d-cd.net/1c6246as-960.jpg схема стабилизатора напряжения
  h-a.d-cd.net/f56246as-960.jpg схема стабилизатора тока.
  Тоже нарыл тут.Сдается это поделие Андрея Голубева.
  Но нам не поделка важна а сам смысл.Почувствуйте разницу между этими двумя схемами.

  Так же можно наколоть и сетевой блок питания.Как мы раньше уже убедились принцип один и тот же.
  Не забываем что никто не отменял мощность.А она равна произведению напряжения на силу тока.А значит наш БП может выдать больше напряжение, но уже ниже силу тока.Мы тут с himiks общались и просто цифра от туда в голове засела.Например сетевой импульсный блок питания 12 вольт 2 ампера может выдать и 24 вольта но уже 1 ампер.Потому что он 24 Ватта.И он каким был таким и остался.Главное что бы выходная часть не развалилась от перенапряжения, конденсаторы не бабахнули))Разумеется так сильно поднимать не стоит-но процентов на 50-70 можно.
  Ну и так же по падению на шунте его можно наколоть и заставить поработать драйвером.Ха-ха.

  А почему же тогда есть микросхемы, которые именно под драйверы используют, а есть под стабилизаторы напряжения?Да просто там в микросхеме драйвера сам шунт и операционник уже встроены в ее потроха, только и всего.
  Хотелось бы еще о стабилизаторе напряжения поговорить, особенно большая и больная тема, когда в авто от 10-14 и до 16 вольт, а на выходе нам надо 12 вольт.Что бы 100500 км говноленты светодиодной на авто накрутить и радоваться)))
  Сложность в том что там надо и повышать и понижать в одном устройстве.А обычно блоки питания такого плана или повышают или понижают, но не все вместе.
  Есть способ выкрутиться.воспользуемся топологией SEPIC (single-ended primary inductor converter)
  Что первое нашел то и даю.
  meta-kot.livejournal.com/14245.html?thread=15525
  Там кстати есть схема стабилизатора и тока и напряжения.

  И вот еще что нашел.
  Интересный способ обмануть судьбу.Я вот как-то увидел TPS63061 и на ее основе s7v7f5.И подумал, а зачем там столько кондеров, и почему дроссель изолирован от нагрузки.И закралась подозрительная мыслишка, которая мне позволила найти вот этот рисунок.
  radiokot.ru/forum/downloa…81ab400c2698604a238ba4be3
  (нет что бы даташит изучить))не наш метод)
  Разумеется что там сам принцип.Нет делителя на обратной связи.И я бы еще ввел защиту от низкого напряжения на той же TL431.Если внимательно прочитали писанину выше.То сами догадаетесь где делитель и как сделать защиту по просадкам входного напряжения.))

  Ну а это так, для общего понимания.Если хочется вникнуть глубже-читаните open.e-voron.dp.ua/stabil…ov-na-mikrosheme-ms34063/ (там примеры для МС34063).Главное что бы крышу не снесло))Но полезное для себя найдете.Тем более, что суть и смысл остаются актуальными для любых микросхем такого плана.
  Эх как-то без картинок получилось…
  Ладно ща найду для чисто поржать…

  

  Вот так же может начать выглядеть и ваш БП, если вы не зная теории, полезете к нему с практикой.
  А если это сетевой БП то все манипуляции производите с выключенным из сети БП.А то и сам мастер, в вашем лице, может принять такой вид.Входная часть такого блока находится под напряжением в 300 вольт.Не прикасайтесь пальцами к компонентам блока питания, находящимся в высоковольтной части.Не буду напирать на проверку отсутствия заряда в питающем конденсаторе, если сетевой БП не исправен и вы лезете к нему с ремонтом, значит вы и так уже все знаете и понимаете.(я предупредил, так что все на ваш страх и риск)

  Оптрон (оптопара) PC817: datasheet, характеристики и схема включения

  Популярность оптрона на транзисторе pc817 — очень велика. Он входит почти в любой импульсный элемент питания с гальваникой и с обратной связью.

  Устройство обладает вполне удобным корпусом. Расстояние между выводами составляет 2,54 мм, ряды находятся на расстоянии друг от друга 7,62 мм.

  Основным изготовителем PC817 является фирма Sharp, остальные фабрики электроники производят pc817 аналоги. Кстати, делая ремонт различной электроники, люди часто натыкаются в первую очередь на заменители, например, SFH618 от Сименс или TLP521-1 от Тошиба. Есть также двойной и тройной варианты оригинала: PC827 и PC837.

  Но выгоднее применять не многоканальный заменитель, а определенное число PC817.

  Схема подключения PC817

  Она является обычной, как и для всех транзисторных оптронов. Входной ток должен быть ограничен. Для этого можно использовать резистор. Выходной ток также не должен превышаться.

  Pc817 схему включения 372 можно увидеть на рисунке:

  

  Pc817 характеристики на русском

  Параметры светового диода PC817:

  • Прямонаправленный ток — 50 мА.
  • Максимальный ток прямого направления — 1 А. , направленное в обратную сторону — 6 В.
  • Рассеянная мощность — 70 МВт.

  Параметры фототранзистора PC817

  Параметры у него такие:

  • Напряжение между коллектором и эмиттером составляет 35 В.
  • Эмиттера-коллектора — 6 В.
  • Коллекторный ток — 50 мА.
  • Рассеянная коллекторная мощность — 150 мВт.

  

  Нужно не забывать об еще одном важном параметре. Он называется коэффициентом передачи тока, CTR. Единицей его измерения являются %. В обозначении оптрона в pc817 datasheet он соответствует букве, идущей за главным кодом, как и в остальных оптронах pc817 и полупроводниках.

  Тестер оптронов

  Форумы радиолюбителей часто содержат такое мнение, что, раз элемент стоит недорого, то зачем нужна pc817 проверка. Достаточно его просто вовремя менять.

  На самом деле все не совсем так. Нужно понимать, сгорел оптрон или нет, чтобы сделать вывод, повредилось ли что-нибудь еще. Бывает так, что и новые оптопары горят, так как у них есть заводской брак.

  Как проверить pc817? Для этого проводят прозвон светового диода с помощью тестера. Сначала выясните, есть ли короткое замыкание в транзисторе. После — пропустите ток через световой диод и убедитесь в открытии транзистора.

  

  Создать простой прибор для тестирования оптронов можно в домашних условиях. Для этого вам понадобятся:

  1. Светодиоды — 2 штуки.
  2. Кнопки — 2 штуки
  3. Резисторы — 2 штуки.

  Световые диоды должны соответствовать силе тока от 5 до 20 мА и напряжению примерно 2 В. При этом на двух резисторах должно быть сопротивление в районе 300 В.

  Источником питания тестера является Usb-порт с напряжением 5 В. Но можно использовать и 3-4 батарейки 2А. Подойдут и батарейки 9-12 В, или источник питания с таким же напряжением. Только здесь придется сделать пересчет сопротивлений двух резисторов.

  Теперь рассмотрим, как работает оптопара, основываясь на разных экспериментах.

  Исследования работы оптрона

  Для проведения эксперимента нам понадобится несколько приборов:

  1. Осциллограф.
  2. Генератор.
  3. Мультиметр (2 штуки).
  4. Макетная плата.

  К входу оптрона нужно подать сигнал определенного вида. При выходе его необходимо изучать указанными приборами.

  Суть первого испытания состоит в том , что нужно подать линейно увеличиваемое напряжение. Его источником является блок питания с шагом 0,1 В. Замер производится с помощью цифровых мультиметров около входа и выхода.

  

  После — такая же процедура проводится с участием осциллографа и генератора. Там формируется сигнал, амплитуда которого равна 5 В.

  Что представляет собой оптопара

  Перед нами одноканальное устройство, его оптический канал — закрыт. Он состоит из светового диода и фотографического транзистора, которые находятся в корпусе smd. Они, как правило, находятся в большей части импульс-блоков питания в обособленной цепи, где применяется обратная связь. Гальваническая развязка в таких схемах pc817 должна быть идеальной.

  

  Где используется оптопара

  Устройство применяется наряду с бюджетными контроллерами наподобие Arduino, Raspberry Pi. С его помощью передают контрольные сигналы (включение и выключение) в системах со слабым токам, по аналогии с электронным реле.

  Цоколевка

  С распиновкой РС817 все более или менее понятно. Устройство помещается в 4-контактный корпус DIP. Для него применяется и поверхностный, и дырочный монтаж.

  В одном из контактов есть вдавленная точка, указывающая на анод светового диода изнутри. Нумерация ножек осуществляется по часовой стрелки. Вторым по счету идет катод. Выводы номер 3 и 4 являются эмиттером и коллектором.

  Современные варианты прибора были с хорошим результатом протестированы в соответствии с международными стандартами. Они безопасны в эксплуатации и трудно воспламеняемы, как указано в pc817 даташит.

  

  Как самостоятельно сделать простые устройства на оптроне

  Вы можете встретить оптопару pc817 в телефонной зарядке или компьютерном блоке питания, поэтому добыть ее — совсем не трудно. На ее основе собирается простая светодиодная мигалка, имеющая стробоскопический эффект.

  

  Нужно иметь при себе:

  1. Деталь для питания с напряжением 4,2 В.
  2. Световой диод с любым окрасом.
  3. Резисторы с сопротивлениями 5,6 и 1 кОм, соответственно.
  4. Оптрон на транзисторе pc817.
  5. Конденсатор с емкостью 220 мкФ и напряжением 10 В.

  Первым делом нужно рассмотреть саму оптопару. В нее входят 2 детали, которые соединяет оптическая связь. Иными словами, при подаче напряжения на световой диод, происходит открытие внутреннего транзистора.

  Используя этот простейший радиоэлемент, создается элементарный генератор с повторяющимися импульсами. Схему не надо настраивать и устанавливать туда полностью исправные элементы. Сборку делают путем навесного монтажа, не используя плату.

  1. Зажмите оптрон зажимом и припаяйте 2 резистора.
  2. Затем сделайте припайку светового диода. Имейте в виду, он включается полярно.
  3. После этого — запаяйте конденсатор.
  4. Следующий этап — создание соединительных дорожек из луженых проводов.
  5. Припаяйте контакты детали для питания.
  6. Если мигалка начала выполнять свою функцию (то есть мигать), значит, она исправна.
  7. Емкость конденсатора нужна непосредственно для регулировки частоты мигания.
  8. При проблемах с запуском проверьте, соблюдается ли полярность всех деталей. Исключение составляют резисторы.

  Применить эту простейшую схему можно в разных областях.

  Все мы знаем, что в большинстве промышленных приборов очень важно вовремя обнаружить напряжение сети изолированно. С помощью изоляции здесь нужно предотвратить протекание тока (постоянного или переменного) от 1-й половины конструкции к другой, а также, обеспечить передачу сигнала и мощности.

  Благодаря изоляции можно развязать разницу потенциалов, добиться устойчивости устройства к помехам и защитить его от сильных перепадов напряжений. Как правило, чтобы обнаружить напряжение, нужны оптроны с постоянным или переменным током. Их нужно установить на пути, где проходит сигнал.

  Ни в коем случае не допускается прикосновение к плате, когда прибор уже включен. Это приводит к ударам током.

  Как соорудить детектор сети с переменным током

  В оптроне PC817B есть инфракрасный световой диод, который связан оптикой с фотографическим транзистором. Тот, в свою очередь, помещен в дип-корпус с 4 контактами. Стандартное изоляционное напряжение при входе-выходе равно 5 кВ, у коллектора-эмиттера — до 80 В, CTR может составить до 600% при токе входа 5мА.

  

  В схеме не обязателен трансформатор с переменным током. Для снижения напряжения используется последовательный конденсатор, который подключается напрямую к сети с напряжением 220 В. Для выпрямления напряжения переменного тока применяется диод, а итоговое напряжение при постоянном токе — корректируется конденсатором.

  Стабилитрон является предварительным стабилизатором, чтобы полностью защитить цепь. При обрыве на конденсаторе, например, при случайном перегорании резистора, напряжение конденсатора не превышает 5 В. Поэтому конденсатор фильтра не может взорваться.

  Итоговый вход провоцирует появление низкого выходного сигнала во время подходящего сопряжения с внешней конструкцией, где есть подтягивающий резистор. Если же питание отключается, появляется высокоуровневый выходной сигнал.

  Можно создать и улучшенный вариант такого сетевого детектора, который будет подстроен под цифровую технику. Понятно, что самым элементарным и безопасным способом определить электричество в сети, используя микроконтроллер. Здесь не обойтись без оптрона. Для безопасного подключения pc817 такого высокого напряжения (220 в) к оптопаре, нужно ограничение тока. Из-за его величины должна быть учтена номинальная резисторная мощность.

  

  Для плавного стабильного выхода неизменного тока, к примеру, если речь идет о микроконтроллере GPIO, нужна небольшая доработка схемы. Здесь не имеет большого значения емкость конденсатора. Она может находиться в пределах от 2 до 10 мкФ.

  Применение 2-направленной оптопары

  Есть еще 1 актуальный вариант — применение 2-направленной оптопары. По-другому она называется оптроном переменного тока. Она включает пару внутренних световых диодов. Они направлены противоположно. Одна из таких моделей — H11AA1.

  

  Благодаря конструкции задуманного детектора-универсала мониторить сигнал, идущий под высоким напряжением, становится проще. Она помогает обеспечить формирование цифрового сигнала выхода с гальваникой. В схеме отсутствуют дорогостоящие элементы. Ее можно собрать в течение часа.

  В проект входят 2 важных фрагмента. Один из них производит обработку входа высокого напряжения, второй — изолирует низковольтную секцию от высоковольтной. А для усиления защиты цепи — не обойтись без предохранителя и металло оксидного варистора.

  В основе вариатора — находится металлооксид. Он является резистором, который зависит от напряжения. Он своеобразен и защищает схемы от превышенного напряжения. Благодаря ему и снижаются колебания этого показателя.

  При обычных условиях варистор обладает большим сопротивлением, но при повышении подключенного напряжения, по сравнению с ограничением вариатора, оно сразу уменьшается. Варистор без труда подключается между фазой и нулем, но лишь вслед за предохранителем. Тогда, если произойдет короткое замыкание варистора, за счет предохранителя произойдет отключение устройства от сети.

  Возможно использование подтягивающего резистора для микроконтроллеров, где внутри отсутствует данный элемент. Мало того, при помощи двухконтактной перемычки включается или выключается корректирующий конденсатор, если это необходимо.

  Итоговый несглаженный сигнал выхода — не идеально ровный, но его колебания — не больше 500 мВ. Вход в этой оптопаре подключается к напряжению сети, которое обрабатывается схемой делителя емкостей потенциала. Наибольшее возможное коммутационное напряжение оптрона равно 30 В, а транзистор, который подключается к выходу оптрона, способен выдержать силу тока до 10 мА.

  Один из примеров использования датчика — когда он является цепью сброса в момент включения в сеть. Второй вариант — это аварийная система подачи тока, сигнализация на микроконтроллере или схема идентификатора сбоя/возобновления питания.

  Заключение

  Оптрон также может использоваться нестандартно, не только в качестве генератора периодичных сигналов, но и как реле триггера RS с возможностью фиксации состояния. Эта деталь не является редкой или дорогой, каждый ходовой импульсный блок питания включает ее. Она отлично справляется со своей задачей — создавать обратную связь, и эффективно функционирует в комплекте с другим распространенным радиоэлементом — TL431.

  Простой пробник оптронов

  Потребовался простой способ проверки оптронов. Не часто я с ними «общаюсь», но бывают моменты, когда надо определить — виноват ли оптрон. Для этих целей сделал очень простой пробник. «Конструкция выходного часа».

  Внешний вид пробника:
  
  

  Схема данного пробника очень проста:
  

  Теория:
  Оптроны(оптопары) стоят практически в каждом импульсном блоке питания для гальванической развязки цепи обратной связи. В составе оптрона находятся обычный светодиод и фототранзистор. Упрощенно говоря, это, своего рода, маломощное электронное реле, с контактами на замыкание.

  Принцип работы оптрона: Когда через встроенный светодиод проходит электрический ток, светодиод (в оптроне) начинает светиться, свет попадает на встроенный фототранзистор и открывает его.

  Оптроны часто выпускается в корпусе Dip
  Первая ножка микросхемы, по стандарту обозначается ключом, точкой на корпусе микросхемы, она же анод светодиода, далее номера ножек идут по окружности, против часовой стрелки.

  Суть проверки: Фототранзистор, при попадании на него света от внутреннего светодиода,
  переходит в открытое состояние, а сопротивление его — резко уменьшится (с очень большого сопротивления, до примерно 30-50 Ом.).

  Практика:
  Единственным минусом данного пробника является то, что для проверки необходимо выпаять оптрон и установить в держатель согласно ключу(у меня роль напоминалки является кнопка тестирования — она смещена в сторону, и ключ оптрона должен смотреть на кнопку).
  Далее, при нажатии кнопки, (если оптрон цел), оба светодиода загорятся: Правый будет сигнализировать о том, что светодиод оптрона рабочий(цепь не разорвана), а левый сигнализировать о работоспособности фототранзистора(цепь не разорвана).
  
  (Держатель у меня был только DIP-6 и пришлось залить неиспользуемые контакты термоклеем.)

  Для окончательного тестирования, необходимо перевернуть оптрон «не по ключу» и проверить уже в таком виде — оба светодиода не должны гореть. Если же горят оба или один из них, то это говорит нам о коротком замыкании в оптроне.

  Рекомендую такой пробник в качестве первого, для начинающих радиолюбителей, которым необходимо проверять оптроны раз в полгода, год)
  Существуют и более современные схемы с логикой и сигнализацией о «выходе из параметров», но такие нужны для очень узкого круга людей.

  Советую посмотреть у себя в «закромах», так выйдет дешевле, да и время на ожидание доставки не потратите. Можно выпаять из плат.

  Импульсные блоки питания: принципы работы для новичков — обзор 7 правил построения схемы

  Домашний мастер часто сталкивается с поломками сложной бытовой техники из-за отказов ее электрической схемы. Не всегда удается сразу выполнить такой ремонт. Часто требуются знания про импульсные блоки питания, принципы работы их составных частей.

  Такие работники популярны, всегда востребованы, заслуживают уважения. Однако не все так сложно в этом вопросе, как кажется на первый взгляд.

  Я выделил 7 правил, по которым работает любой ИБП, постарался объяснить их простыми словами для новичков. А что получилось — оценивайте сами.

  Блоки питания — это электротехнические устройства, которые изменяют характеристики промышленной электроэнергии до уровня параметров, необходимых для работы конечных механизмов.

  Они подразделяются на трансформаторные и импульсные изделия.

  

  

  Силовой трансформатор понижает входное напряжение и одновременно обеспечивает гальваническую развязку между электрической энергией первичной и вторичной цепи.

  

  Трансформаторные модули тратят значительную часть мощности на электромагнитные преобразования и нагрев, имеют повышенные габариты, вес.

  Импульсные блоки питания: как работает структурная схема и взаимодействуют ее части — краткое пояснение

  За счет этого снижаются потери и общий вес всех элементов, но усложняется технология. Принципы работы импульсного блока питания помогает понять его структурная схема.

  Показываю ее составные части прямоугольниками, связи стрелками, а форму выходного сигнала из каждого блока — мнемонической фигурой преобразованного напряжения (темно синий цвет сверху).

  

  Сетевой фильтр пропускает через себя промышленную синусоиду. Одновременно он отделяет из нее все посторонние помехи.

  Очищенная от помех синусоида поступает на выпрямитель со сглаживающим фильтром. Он превращает полученную гармонику в сигнал напряжения строго постоянной формы действующей величины.

  Следующим этапом начинается работа инвертора. Он из постоянного стабилизированного сигнала формирует высокочастотные колебания уже не синусоидальной, а практически строго прямоугольной формы.

  Преобразованная в подобный вид электрическая энергия поступает на силовой высокочастотный трансформатор, который, как и обычный аналоговый, видоизменяет ее на пониженное напряжение с увеличенным током.

  После силового трансформатора наступает очередь работы выходного выпрямителя.

  Заключительным звеном работает сглаживающий выходной фильтр. После него на блок управления бытового прибора поступает стабилизированное напряжение постоянной величины.

  Качество работы импульсного блока поддерживается за счет создания в рабочем состоянии обратной связи, реализованной в блоке управления инвертора. Она компенсирует все посадки и броски напряжения, вызываемые колебаниями входной величины или коммутациями нагрузок.

  Пример монтажа деталей показан на фотографии платы импульсного блока питания ниже.

  

  Сетевой выпрямитель имеет в своем составе предохранитель на основе плавкой вставки, диодный мост, электромеханический фильтр, набор дросселей, конденсаторы развязки со статикой.

  Накопительная емкость сглаживает пульсации.

  Генератор инвертора на основе силового ключевого транзистора
  в комплекте с импульсным трансформатором выдает напряжение на выходной
  выпрямитель с диодами, конденсаторами и дросселями.

  Оптопара в узле обратной связи обеспечивает оптическую развязку электрических сигналов.

  Разберем все эти части подробнее.

  Схемы сетевых фильтров импульсных и высокочастотных помех: 4 типа конструкций

  Важно понимать, что импульсы высокой частоты играют двоякую роль:

  1. в/ч помехи могут приходить из бытовой сети в блок питания;
  2. импульсы высокочастотного тока генерируются встроенным преобразователем и выходят из него в домашнюю проводку.

  Причины появления помех в бытовой сети:

  • апериодические составляющие переходных процессов, возникающие от коммутации мощных нагрузок;
  • работы близкорасположенных приборов с сильными электромагнитными полями, например, сварочных аппаратов, мощных тяговых электродвигателей, силовых трансформаторов;
  • последствия погашенных импульсов атмосферных разрядов и других факторов, включая наложение высокочастотных гармоник.

  Помехи ухудшают работу радиоэлектронной аппаратуры, мобильных устройств и цифровых гаджетов. Их необходимо подавлять и блокировать внутри конструкции импульсного блока питания.

  Основу фильтра составляет дроссель, выполненный двумя обмотками на одном сердечнике.

  

  Дроссели могут быть выполнены разными габаритами, намотаны толстой или тонкой проволокой на больших или маленьких сердечниках.

  Начинающему мастеру достаточно запомнить простое правило: лучше работает фильтр с дросселем большого магнитопровода, увеличенным числом витков и поперечным сечением проволоки. (Принцип: чем больше — тем и лучше.)

  Дроссель обладает индуктивным сопротивлением, которое резко ограничивает высокочастотный сигнал, протекающий по проводу фазы или нуля. В то же время оно не оказывает особого влияния на ток бытовой сети.

  Работу дросселя эффективно дополняют емкостные сопротивления.

  

  Конденсаторы подобраны так, что закорачивают ослабленные дросселем в/ч сигналы помех, направляя их на потенциал земли.

  Принцип работы фильтра в/ч помех от проникновения на блок питания входных сигналов показан на картинке ниже.

  

  Между потенциалами земли с нулем и фазой устанавливают Y конденсаторы. Их конструктивная особенность — они при пробое не способны создать внутреннее короткое замыкание и подать 220 вольт на корпус прибора.

  Между цепями фазы и нуля ставят конденсаторы, способные выдерживать 400 вольт, а лучше — 630. Они обычно имеют форму параллепипеда.

  Однако следует хорошо представлять, что ИБП в преобразователе напряжения сами выправляют сигнал и помехи им практически не мешают. Поэтому такая система актуальна для обычных аналоговых блоков со стабилизацией выходного сигнала.

  

  У импульсного блока питания важно предотвратить выход в/ч помех в бытовую сеть. Эту возможность реализует другое решение.

  

  Как видите, принцип тот же. Просто емкостные сопротивления всегда располагаются по пути движения помехи за дросселем.

  

  Третья схема в/ч фильтра считается универсальной. Она объединила элементы первых двух. Y конденсаторы в ней просто работают с двух сторон каждого дросселя.

  

  У самых дорогих и надежных устройств используется сложный фильтр с дополнительно подключенными дросселями и конденсаторами.

  

  Сразу же показываю схему расположения фильтров на всех цепочках блока питания: входе и выходе.

  

  Обратите внимание, что на кабель, выходящий из ИБП и подключаемый к электронному прибору, может быть дополнительно установлен ферритовый фильтр, состоящий из двух разъемных полуцилиндров или выполненный цельной конструкцией.

  

  Примером его использования является импульсный блок питания ноутбука. Это уже четвертый вариант применения фильтра.

  

  Сетевой выпрямитель напряжения: самая популярная конструкция

  В ходе электрического преобразования форма синусоиды, состоящая из полуволн противоположных знаков, вначале меняется на сигнал положительного направления после диодной сборки, а затем эти пульсации сглаживаются до практически постоянной амплитудной величины 311 вольт.

  

  Такой сетевой выпрямитель напряжения заложен в работу всех блоков питания.

  Преобразователь импульсного напряжения: объяснение простыми словами с поясняющими картинками

  Силовой ключ выполняется первичной обмоткой высокочастотного трансформатора. Для эффективной трансформации в/ч импульсов до 100 килогерц конструкцию магнитопровода делают из альсифера или ферритов.

  

  На обмотку трансформатора от цепей управления через в/ч транзистор поступают импульсы сигналов в несколько десятков килогерц.

  

  Прямоугольные импульсы тока подаются по времени, чередуются с паузами, обозначаются единицей (1) и нулем (0).

  Продолжительность протекания импульса или его ширина в каждый момент низкочастотного синусоидального напряжения соответствует его амплитуде: чем она больше, тем шире ШИМ. И наоборот.

  ШИМ контроллер отслеживает величину подключенной нагрузки на выходе импульсного блока питания. По ее значению он вырабатывает импульсы, кратковременно открывающие силовой транзистор.

  Если подключенная к ИБП мощность начинает возрастать, то схема управления увеличивает длительность импульсов управления, а когда она снижается, то — уменьшает.

  За счет работы этой конструкции производится стабилизация напряжения на выходе блока в строго определенном диапазоне.

  Импульсный трансформатор: принцип работы одного импульса в 2 такта

  Во время преобразования электрической энергии в магнитную и обратно в электрическую с пониженным напряжением обеспечивается гальваническое разделение первичных входных цепей с вторичной выходной схемой.

  Каждый ШИМ импульс тока, поступающий при кратковременном открытии силового транзистора, протекает по замкнутой цепи первичной обмотки трансформатора.

  Его энергия расходуется:

  1. вначале на намагничивание сердечника магнитопровода;
  2. затем на его размагничивание с протеканием тока по вторичной обмотке и дополнительной подзарядкой конденсатора.

  

  По этому принципу каждый ШИМ импульс из первичной сети подзаряжает накопительный конденсатор.

  Генераторы ИБП могут работать по простой однотактной или более сложной двухтактной технологии построения.

  Однотактная схема импульсного блока питания: состав и принцип работы

  На стороне 220 расположены: предохранитель, выпрямительный диодный мост, сглаживающий конденсатор, биполярный транзистор, цепочки колебательного контура и коллекторного тока, а также обмотки импульсного трансформатора.

  

  Однотактная схема импульсного блока питания создается для передачи мощности 10÷50 ватт, не более. По ней изготавливают зарядные устройства мобильных телефонов, планшетов и других цифровых гаджетов.

  В выходной цепочке трансформатора используется выпрямительный диод Д7. Он может быть включен в прямом направлении, как показано на картинке, или обратно, что важно учитывать.

  При прямом включении импульсный трансформатор накапливает индуктивную энергию и передает ее в выходную цепь к подключенной нагрузке с задержкой по времени.

  Если диод включен обратно, то трансформация энергии из первичной схемы во вторичную цепь происходит во время закрытого состояния транзистора.

  Однотактная схема ИБП отмечается простотой конструкции, но большими амплитудами напряжения, приложенными к виткам первичной обмотки импульсного трансформатора.

  Их защита осуществляется дополнительными цепочками из
  резисторов R2÷R4 и конденсаторов С2, С3.

  Двухтактная схема импульсного блока питания: 3 варианта исполнения

  Более высокий КПД и пониженные потери мощности являются неоспоримыми преимуществами этих ИБП по сравнению с однотактными моделями.

  Простейший вариант исполнения двухполупериодной методики показан на картинке.

  

  Если в нее дополнительно подключить два диода и один сглаживающий конденсатор, то на этом же трансформаторе получается двухполярная схема.

  

  Она распространена в усилителях мощности, работает по обратноходовому принципу. В ней через каждую емкость протекают меньшие токи, обеспечивающие повышенный ресурс конденсаторов при эксплуатации.

  Прямоходовая схема блока питания имеет в своей конструкции дроссель, который выполняет функцию накопления энергии. Для этого два диода направляют поступающие импульсы ШИМ на его вход в одной полярности.

  

  Дроссель этих устройств изготавливается большими габаритами и устанавливается отдельно внутри платы ИБП. Он дополняет работу накопительного конденсатора.

  Это наглядно видно по верхней форме сигнала, показанного осциллограммой выпрямления одного и того же блока без дросселя и с ним.

  

  Прямоходовая схема используется в мощных блоках питания, например, внутри компьютера.

  В ней выпрямлением тока занимаются диоды Шоттки. Их применяют за счет:

  • уменьшенного падения напряжения на прямом включении;
  • и повышенного быстродействия во время обработки высокочастотных импульсов.

  3 схемы силовых каскадов двухтактных ИБП

  По порядку сложности их исполнения генераторы выполняют по:

  • полумостовому;
  • мостовому;
  • или пушпульному принципу построения выходного каскада.

  Полумостовая схема импульсного блока питания: обзор

  Конденсаторы С1, С2 собраны последовательно емкостным делителем. На него и переходы коллектор-эмиттер транзисторов Т1, Т2 подается напряжение постоянного питания.

  

  К средней точке емкостного делителя и транзисторов подключена первичная обмотка трансформатора Тр2. С ее вторичной обмотки снимается выходное напряжение генератора, которое пропорционально входному сигналу ТР1, трансформируемому на базы Т1 и Т2.

  Полумостовая схема ИБП работает для нагрузок от нескольких ватт до киловатт. Ее недостатком является возможность повреждения элементов при перегрузках, что требует использования сложных защит.

  Мостовая схема импульсного блока питания: краткое пояснение

  Вместо емкостного делителя предыдущей технологии здесь работают транзисторы T3 и T4. Они попарно открываются совместно с Т1 и Т2: (пара Т1-Т4), (пара Т2-Т3).

  

  Напряжение переходов эмиттер-коллектор у закрытых транзисторов не выше величины питающего напряжения, а на обмотке w1 ТР3 оно возрастает до значения U пит. За счет этого увеличивается величина КПД.

  Мостовая схема сложна в наладке из-за трудностей с настройкой цепей управления транзисторов Т1÷Т4.

  Пушпульная схема: важные особенности

  Первичная обмотка выходного ТР2 имеет средний вывод, на который подается плюсовой потенциал источника питания, а его минус — на среднюю точку вторичной обмотки Т1.

  

  Во время прохождения одного полупериода колебания работает один из транзисторов Т1 или Т2 и соответствующая ему часть полуобмотки трансформатора.

  Здесь создается самый высокий КПД, малые пульсации и низкие помехи. Амплитудное значение импульсного напряжения на любой половине обмотки w1 ТР2 достигает величины U пит.

  К напряжению перехода коллектор-эмиттер каждого транзистора добавляется ЭДС самоиндукции, и оно возрастает до 2U пит. Поэтому Т1 и Т2 надо подбирать на 600÷700 вольт.

  Пушпульная схема ключевого каскада пользуется большей популярностью. Она применяется в наиболее мощных преобразователях.

  Выходной выпрямитель: самое популярное устройство

  Простейшая схема выпрямителя, состоящая из диода и накапливающего конденсатора, показана картинкой ниже.

  

  Она может дорабатываться подключением дополнительных конденсаторов, дросселей, элементов фильтров.

  Схема стабилизации напряжения: как работает

  Самая примитивная схема стабилизации выходного напряжения создается на дополнительной обмотке импульсного трансформатора.

  

  С нее снимается напряжение и подается для корректировки величины сигнала первичной обмотки.

  Лучшая стабилизация создается за счет контроля выходного сигнала с вторичной обмотки и отделения его гальванической связи через оптопару.

  

  В ней используется светодиод, через который проходит ток, пропорциональный значению выходного напряжения. Его свечение воспринимается фототранзистором, который посылает соответствующий электрический сигнал на схему управления генератора ключевого каскада.

  

  Повысить качество стабилизации выходного напряжения позволяет последовательное дополнение к оптопаре стабилитрона, как показано на примере микросхемы TL431 на картинке ниже.

  

  Для закрепления материала в памяти рекомендую посмотреть видеоролик владельца Паяльник TV, который хорошо объясняет информацию про импульсные блоки питания: принципы работы на примере конкретной модели.

  Надеюсь, что моя статья поможет вам выполнить ремонт ИБП своими руками за 7 шагов, которые я изложил в другой статье.

  Задавайте возникшие вопросы в разделе комментариев, высказывайте свое мнение. Его будет полезно знать другим людям.

  Оптопара в импульсном блоке питания для чего

  

  Оптрон также называется оптопарой. Он состоит из фотоприемника и непосредственно излучателя. Оба элементы помещаются в герметичный корпус, где создан вакуум. Есть огромное количество разновидностей оптопар. Это диодные виды, резисторные или тиристорные оптопары, но существуют и другие. Ее название зависит от типа фотоприемника. Излучателем служит, как правило, светодиод, основанный на полупроводниковом эффекте. Обычны это инфракрасный свет с длиной волны 0,9-1,2 мКм.

  Также существуют светодиоды красного света и даже имеющие в качестве источника света лампы накаливания. В статье будет рассказано о строении таких оптопар, как они устроены и где они применяются. В качестве дополнения, статья содержит два видеоролика и одна научная статья.

  

  Оптроны и их размеры.

  Что это такое

  Конструкция оптрона подразумевает наличие специального светового излучателя (в современных устройствах для этого применяются световые диоды, прежние модели оснащались малогабаритными лампами накаливания) и устройства, отвечающего за преобразование полученного оптического сигнала (фотоприёмника). Обе эти составляющие объединяются при помощи оптического канала и общего корпуса.

  Существует несколько характеристик, в соответствии с которыми можно разделить модели оптопар на несколько групп. В зависимости от степени интеграции:

  • элементарный оптрон – включает в себя 2 и более элемента объединённых общим корпусом;
  • оптронная интегральная схема – конструкция состоит из одной и более оптопар и, помимо этого, ещё может быть оснащена дополняющими элементами (например, усилителем).

  В зависимости от разновидности оптического канала:

  • Оптический канал открытого типа;
  • Оптический канал закрытого типа.

  В зависимости от типа фотоприёмника:

  • Фоторезисторные (или просто резисторные оптопары);
  • Фотодиодные оптопары;
  • Фототранзисторные (используется обычный или составной биполярный фототранзистор) оптопары;
  • Фототиристорные, либо фотосимисторные оптопары;
  • Оптопары функционирующие с помощью фотогальванического генератора;
  • Солнечная батарейка.

  Оптопарой (иначе – оптроном) называют электронные прибора предназначенные для преобразования электрических сигналов в световые, их передачи через оптические каналы и повторного преобразования сигнала вновь в электрический.

  Конструкция устройств последнего вида зачастую дополняются полевыми транзисторами, за управление затвором которого отвечает тот же генератор. Фотосимисторные оптроны или те, которые оснащены полевыми транзисторами, могут называться «оптореле», либо «твердотельное реле».

  

  Схема подключения открытой оптопары.

  Описание устройства

  Излучатель – бескорпусный светодиод, – как правило, помещают в верхней части металлического корпуса, а в нижней – на кристаллодержателе – укрепляют кристалл кремниевого фотоприемника, например фототиристора. Все пространство между светодиодом и фототиристором заливают твердеющей прозрачной массой. Эту заливку покрывают отражающим внутрь световые лучи слоем, который препятствует рассеянию света за пределы рабочей зоны. Мало отличается от описанной конструкция резисторного оптрона.

  Здесь в верхней части металлического корпуса укреплена сверхминиатюрная лампа накаливания, а в нижней – фоторезистор на основе селенистого кадмия. Фоторезистор изготавливают отдельно, на тонкой подложке из ситалла. На нее напыляют пленку из полупроводникового материала – селенида кадмия, а затем – формообразующие электроды из токопроводящего материала (например алюминия). К электродам приваривают выходные выводы. Жесткое соединение лампы и подложки между собой обеспечивается затвердевшей прозрачной массой. Отверстия в корпусе для выводов оптрона залиты стеклом. Герметичное соединение крышки и основания корпуса обеспечено сваркой.

  Вольт-амперная характеристика (ВАХ) тиристорного оптрона примерно такая же, что и у одиночного тиристора. При отсутствии входного тока (I=0 – темновая характеристика) фототиристор может включиться только при очень высоком значении приложенного к нему прямого напряжения (800…1000 В). Так как практически приложение столь большого напряжения недопустимо, то эта кривая имеет чисто теоретический смысл.

  Если приложить к фототиристору прямое рабочее напряжение (от 50 до 400 В, в зависимости от типа оптрона), включение прибора возможно только при подаче входного тока, который теперь является управляющим. Скорость включения оптрона зависит от значения входного тока. Типичные значения времени включения t=5…10 мкс. Время выключения оптрона связано с процессом рассасывания неосновных носителей тока в переходах фототиристора и зависит только от значения протекающего выходного тока. Реальное значение времени выключения находится в пределах 10…50 мкс.

  Максимальный и рабочий выходной ток фоторезисторного оптрона резко уменьшается при увеличении температуры окружающей среды выше 40 градусов по цельсия. Выходное сопротивление этого оптрона до значения входного тока 4 мА остается постоянным, а при дальнейшем увеличении входного тока (когда яркость свечения лампы накаливания начинает возрастать) резко уменьшается. Кроме описанных выше, существуют оптроны с так называемым открытым оптическим каналом. Здесь осветителем служит светодиод инфракрасного излучения, а фотоприемником могут быть фоторезистор, фотодиод или фототранзистор.

  Отличие этого оптрона в том, что его излучение выходит наружу, отражается от какого-либо внешнего предмета и возвращается в оптрон, к фотоприемнику. В таком оптроне выходным током может управлять не только входной ток, но также изменение положения внешней отражающей поверхности. У оптронов с открытым оптическим каналом оптические оси излучателя и приемника расположены либо параллельно, либо под небольшим углом. Существует конструкции подобных оптронов с соосным расположением оптических осей. Такие приборы называют оптопрерывателями.

  

  Оптрон или оптопара.

  Структура и характеристики

  В оптопарах применяются фотоприемники, чувствительные в ближней инфракрасной и видимой областях, поскольку именно для данной части спектра характерны источники интенсивного излучения, могущие работать в качестве фотоприемников без охлаждения. Фотоприемники с р-n-переходами (диоды и транзисторы) на основе кремния универсальны, область их максимальной спектральной чувствительности находится вблизи 0,8 мкм.

  

  Характеристики оптронов (оптопар) с входными и выходными параметрами.

  Оптопара характеризуется в первую очередь коэффициентом передачи по току CTR, то есть отношением токов входного и выходного сигналов. Следующий параметр — скорость передачи сигнала, по сути – граничная частота fc работы оптопары, связанная с временами фронта tr и среза tf для передаваемых импульсов. Наконец, параметры, характеризующие оптопару с точки зрения гальванической развязки: сопротивление развязки Riso, максимальное напряжение Viso и проходная емкость Cf.

  [stextbox устройство, входящее в структуру оптрона, предназначено для создания оптимальных условий работы излучателя (светодиода), для смещения рабочей точки в линейную зону ВАХ. Входное устройство обладает достаточным быстродействием и широким диапазоном входных токов, обеспечивая надежность передачи информации даже при малом (пороговом) токе. Оптическая среда находится внутри корпуса, через нее передается свет от излучателя к фотоприемнику.[/stextbox]

  В оптронах с управляемым оптическим каналом имеется дополнительное устройство управления, через которое можно с помощью электрических или магнитных средств влиять на свойства оптической среды. На стороне фотоприемника сигнал восстанавливается, с высоким быстродействием преобразуясь из оптического в электрический. Выходное устройство на стороне фотоприемника (например включенный в схему фототранзистор) призван преобразовать сигнал в стандартную электрическую форму, удобную для дальнейшей обработки в следующих за оптроном блоках. Оптопара зачастую не содержит входных и выходных устройств, поэтому ей требуются внешние цепи для создания нормального режима работы в схеме того или иного прибора.

  

  Типы и разновидности

  Оптоэлектронные устройства работают по-разному в зависимости от того, к какому из двух видов направлений они относятся:

  • Электронно-оптическое.

  Работа прибора базируется на принципе, в соответствии с которым происходит преобразование световой энергии в электрическую. Причём, переход осуществляется посредством твёрдого тела и происходящих в нём процессов внутреннего фотоэлектрического эффекта (выражающегося в испускании веществом электронов под воздействием фотонов) и эффекта свечения под действием электрического поля.

  • Оптическое.

  Прибор функционирует благодаря тонкому взаимодействию твёрдого тела и электромагнитного излучения, а также используя лазерные, голографические и фотохимические устройства.

  Фотонные электронно-вычислительные машины компонуются с использованием одной из двух категорий оптических элементов:

  • Оптронов;
  • Кванто-оптических элементов.

  Они являются моделями устройств соответственно электронно-оптического и оптического направлений.

  

  Будет ли оптрон передавать сигнал линейно, определяется теми характеристиками, которыми обладает вмонтированный в конструкцию фотоприёмник. Наибольшую линейность передачи можно ожидать от резисторных оптронов. Как следствие, процесс эксплуатации подобных устройств отличается наибольшим удобством. Ступенью ниже стоят модели с фотодиодами и одиночными биполярными транзисторами. Для обеспечения работы импульсных приборов применяют оптроны на биполярных, либо полевых транзисторах, поскольку там нет необходимости в линейной передаче сигнала. Наконец, фототиристорные оптроны монтируют, чтобы обеспечить гальваническую изоляцию и безопасность эксплуатации устройства.

  Применение

  Существует множество сфер, в которых необходимо использование оптронов. Такая широта применения обусловлена тем, что они являются элементами, обладающими множеством различных свойств и на каждое их качество приходится отдельная сфера применения.

  • Фиксация механического воздействия (применяются устройства, оснащённые оптическим каналом открытого типа, который можно перекрыть (оказать механическое воздействие), а значит, само устройство можно использовать как сенсор):
    • Детекторы наличия (выявление наличия/отсутствия бумажных листов в принтере);
    • Детекторы конечной (начальной) точки;
    • Счётчики;
    • Дискретные спидометры.
    • Оптопарой (в большинстве случаев применяется как информационный передатчик);
    • Оптореле (более прочего подходит для управления сигнальными и силовыми цепями).

    Использование транзисторных, либо интегральных оптопар особенно актуально, если требуется обеспечить гальваническую изоляцию в сигнальной цепи или цепи с незначительным управляющим током. Роль элемента управления могут выполнять трёхэлектродные полупроводниковые приборы, схемы, управляющие дискретными сигналами, а также цепи с особой специализацией.

    

    Параметры и особенности работы устройства

    Опираясь на точную конструкцию прибора, можно определить его электрическую прочность. Под этим термином понимается значение напряжения, возникающего между цепями входа и выхода.Так, производители оптопар, обеспечивающих гальваническую изоляцию, демонстрируют целый ряд моделей с различными корпусами:

    В зависимости от типа корпуса у оптопары формируется то или иное напряжение изоляции. Чтобы создать условия, в которых уровень напряжения достаточный для пробоя изоляции был достаточно велик, следует сконструировать оптопару таким образом, чтобы следующие детали были расположены достаточно далеко друг от друга:

    • Световой диод и оптический регистратор;
    • Внутренняя и внешняя сторона корпуса.

    В отдельных случаях можно обнаружить оптопары специализированной группы, изготавливаемые в соответствии с международным стандартом безопасности. Уровень электрической прочности у этих моделей на порядок выше. Другой значимый параметр транзисторной оптопары носит название «коэффициента передачи тока». Согласно значению этого коэффициента устройство относят к той или иной категории, что и отображается в названии модели.

    Относительно уровня нижней рабочей частоты оптронов никаких ограничений нет: они хорошо функционируют в цепи с постоянным током. А верхняя граница рабочей частоты этих приборов, задействованных в передаче сигналов цифрового происхождения, исчисляется в сотнях мегагерц. Для оптронов линейного типа этот показатель ограничивается десятками мегагерц. Для самых медленных конструкций, включающих в себя лампу накаливания, наиболее характерна роль низкочастотных фильтров, работающих на частотах, не достигающих 10 Герц

    Существует две основные причины тому, что работа транзисторной пары сопровождается шумовыми эффектами:

    • Проходная ёмкость между световым диодом и транзисторной базой;
    • Паразитная ёмкость между коллектором и фототранзисторной базой.

    Чтобы побороть первую причину, понадобится вмонтировать особый экран. Вторая же устраняется через верно подобранный рабочий режим.

    

    Датчик скорости с оптопарой.

    Оптореле

    Оптореле, иначе называемое твердотельным реле, обычно используется для регуляции работы цепи с большими управляющими токами. Роль управляющего элемента здесь обычно выполняют два MOSFET транзистора со встречным подключением, подобная конфигурация обеспечивает возможность функционирования в условиях переменного тока.

    Классификация видов оптореле

    Для оптореле определено три типа топологий:

    1. Нормально разомкнутые.Предполагается, что управляющая цепь будет замыкаться лишь в момент подачи управляющего напряжения на выводы светового диода.
    2. Нормально замкнутые.Предполагается, что управляющая цепь будет размыкаться лишь в момент подачи управляющего напряжения на выводы светового диода.
    3. Переключающая.Третья топология предполагает сочетание каналов нормально-замкнутого и нормально разомкнутого типа.

    Оптореле подобно оптопаре имеет характеристику по электрической прочности.

    • Модели стандартного типа;
    • Модели, имеющие малое сопротивление;
    • Модели, имеющие малое СxR;
    • Модели, имеющие малое напряжение смещения;
    • Модели, имеющие высокое напряжение изоляции.

    Сфера применения устройства

    Используются они в самых различных сферах:

    • В качестве элементов гальванической развязки оптроны применяются: для связи блоков аппаратуры, между которыми имеется значительная разность потенциалов; для защиты входных цепей измерительных устройств от помех и наводок.
    • Другая важнейшая область применения оптронов – оптическое, бесконтактное управление сильноточными и высоковольтными цепями. Запуск мощных тиристоров, симисторов, управление электромеханическими релейными устройствами. Импульсные блоки питания.
    • Создание “длинных” оптронов (приборов с протяженным гибким волоконно-оптическим световодом) открыло совершенно новое направление применения изделий оптронной техники – связь на коротких расстояниях.
    • Различные оптроны находят применение и в радиотехнических схемах модуляции, автоматической регулировки усиления и других.
    • Воздействие по оптическому каналу используется здесь для вывода схемы в оптимальный рабочий режим, для бесконтактной перестройки режима.
    • Возможность изменения свойств оптического канала при различных внешних воздействиях на него позволяет создать целую серию оптронных датчиков: таковы датчики влажности и загазованности, датчика наличия в объеме той или иной жидкости, датчики чистоты обработки поверхности предмета, скорости его перемещения.
    • Универсальность оптронов как элементов гальванической развязки и бесконтактного управления, разнообразие и уникальность многих других функций являются причиной того, что сферами применения optocoupler стали вычислительная техника, автоматика, связная и радиотехническая аппаратура, автоматизированные системы управления, измерительная техника, системы контроля и регулирования, медицинская электроника, устройства визуального отображения информации.

    

    Вид оптопары с разных сторон.

    Как проверить оптрон мультиметром не выпаивая

    Оптопара проверяется так: ВЫПАЯТЬ ОБЯЗ . ! 1. там где точка (анод светодиода) ставишь + мультиметра (в режиме проверка диодов) Там где ее нет(катод светодиода) – мультика На экране от 700ом до примерно 1300ом может быть Это нормально

    Мне кажется, что транзисторный оптрон PC817 самый распространенный хотя бы потому, что он стоит практически в каждом импульсном блоке питания для гальванической развязки цепи обратной связи.

    Корпус достаточно компактный:

    • шаг выводов – 2,54 мм;
    • между рядами – 7,62 мм.

    Производитель PC817 – Sharp, многие другие производители электронных компонентом выпускают аналоги. И при ремонте электронной аппаратуры можно наткнутся именно на аналог:

    • Siemens – SFH618
    • Toshiba – TLP521-1
    • NEC – PC2501-1
    • LITEON – LTV817
    • Cosmo – KP1010

    Кроме одинарного оптрона PC817 выпускаются его полные аналоги:

    • PC827 — сдвоенный;
    • PC837 – строенный;
    • PC847 – счетверенный.

    Проверка оптрона

    Как можно проверить оптрон? Например так, как на следующей схеме:

    

    Схема проверки оптрона

    В чем суть такой проверки? Наш фототранзистор, когда на него попадет свет от внутреннего светодиода, сразу перейдет в открытое состояние, и его сопротивление резко уменьшится, с очень большого сопротивления, до 40-60 Ом. Так как мне эти микросхемы, оптроны требуется тестировать регулярно, решил вспомнить о том, что я ведь не только электронщик, но еще и радиолюбитель), и собрать какой нибудь пробничек, для быстрой проверки оптопары. Пробежался по схемам в инете, и нашел следующее:

    

    Схема конечно очень простая, красный светодиод сигнализирует о работоспособности внутреннего светодиода, а зеленый, о целости фототранзистора. Поиск готовых устройств собираемых радиолюбителями, выдал фото простых пробничков, подобных этому:

    Устройство для проверки оптопары с интернета

    Это все конечно очень хорошо, но демонтировать каждый раз оптопару а после запаивать ее обратно — это же не наш метод :-). Требовалось устройство для удобной и быстрой проверки работоспособности оптопары, обязательно без выпаивания, плюс замахнулся при этом еще и на звуковую, и визуальную индикацию :-).

    

    Звуковой пробник — схема

    У меня был собран ранее простой звуковой пробничек по этой схеме, со звуковой и визуальной индикацией, с питанием от полутора вольт, батарейки АА.

    

    Простой звуковой пробник

    Решил, что это то что нужно, сразу готовый полуфабрикат), вскрыл корпус, ужаснулся своему полунавесному монтажу), времен первых лет, изучения мною радиодела. Тогда изготавливал плату, путем прорезания канавок в фольгированном текстолите, резаком. Просьба не пугаться), глядя на этот колхоз.

    

    Внутренности и детали

    Решено было пойти, путем изготовления аналога, своего рода пинцета, для быстрой проверки оптрона, в одно касание. Были выпилены из текстолита две маленьких полоски, и посередине их, была проведа бороздка резаком.

    

    Контактные пластины из текстолита

    Затем был нужен сжимающий механизм, с пружинкой. В ход пошла старая гарнитура от телефона, вернее клипса, для крепления на одежду, от нее.

    

    тестер оптопар

    На многих форумах можно прочитать, что раз деталь такая дешевая, то и проверять её не стоит, а просто меняем и все. У меня против этого мнения следующие доводы: все равно нужно узнать сгорела оптопара или нет, потому что это поможет понять, что ещё могло сгореть, да и новый оптрон может оказаться бракованным. Проверить оптопару можно прозвонив тестером светодиод и проверить на короткое замыкание транзистор, потом пропустить через светодиод ток и посмотреть, что транзистор открылся.

    Но проще всего соорудить простейший тестер оптопар, для него понадобятся только:

    • Два светодиода,
    • Две кнопки,
    • Два резистора.

    Светодиоды подойдут на ток 5-20 мА и напряжение около 2-х вольт, R1, R2 — 300 Ом.

    Питается тестер от USB порта получая от него 5 В, но можно питать тестер и от 3-х или 4-х батареек AA. Можно питать и от батарейки 9 В или 12 В или источника питания, вот только тогда нужно будет пересчитать сопротивления резисторов R1, R2.

    42 thoughts on “ Оптрон PC817 схема включения, характеристики ”

    Проверка оптопары

    Для быстрой проверки оптопары я провел несколько тестовых экспериментов. Сначала на макетной плате.

    

    Вариант на макетной плате

    В результате удалось получить очень простую схему для проверки PC817 и других похожих оптронов.

    

    Первый вариант схемы

    Первый вариант я забраковал по той причине что он инвертировал маркировку транзистора с n-p-n на p-n-p

    

    Поэтому чтобы не возникало путаницы я изменил схему на следующую ;

    

    Второй вариант схемы

    

    Второй вариант работал правильно но неудобно было распаять стандартную панельку

    SCS- 8

    

    Третий вариант схемы

    

    Uf — напряжение на светодиоде при котором начинает открываться фототранзистор.

    в моем варианте Uf = 1.12 Вольт.

    

    В результате получилась такая очень простая конструкция:

    

    Как видно из фото деталь развернута не по ключу.

    Используя которую можно очень быстро проверить деталь. За свою практику ремонтов конечно не часто , но я сталкивался с неработающими оптопарами и раньше мне приходилось заморачиваться над проверкой детали когда иногда бывало заходил в тупик во время сложного ремонта.

    

    Конечный вариант — все очень просто.

    Описание устройства

    Излучатель – бескорпусный светодиод, – как правило, помещают в верхней части металлического корпуса, а в нижней – на кристаллодержателе – укрепляют кристалл кремниевого фотоприемника, например фототиристора. Все пространство между светодиодом и фототиристором заливают твердеющей прозрачной массой. Эту заливку покрывают отражающим внутрь световые лучи слоем, который препятствует рассеянию света за пределы рабочей зоны. Мало отличается от описанной конструкция резисторного оптрона.

    Здесь в верхней части металлического корпуса укреплена сверхминиатюрная лампа накаливания, а в нижней – фоторезистор на основе селенистого кадмия. Фоторезистор изготавливают отдельно, на тонкой подложке из ситалла. На нее напыляют пленку из полупроводникового материала – селенида кадмия, а затем – формообразующие электроды из токопроводящего материала (например алюминия). К электродам приваривают выходные выводы. Жесткое соединение лампы и подложки между собой обеспечивается затвердевшей прозрачной массой. Отверстия в корпусе для выводов оптрона залиты стеклом. Герметичное соединение крышки и основания корпуса обеспечено сваркой.

    Вольт-амперная характеристика (ВАХ) тиристорного оптрона примерно такая же, что и у одиночного тиристора. При отсутствии входного тока (I=0 – темновая характеристика) фототиристор может включиться только при очень высоком значении приложенного к нему прямого напряжения (800…1000 В). Так как практически приложение столь большого напряжения недопустимо, то эта кривая имеет чисто теоретический смысл.

    Это интересно! Все о полупроводниковых диодах.

    Если приложить к фототиристору прямое рабочее напряжение (от 50 до 400 В, в зависимости от типа оптрона), включение прибора возможно только при подаче входного тока, который теперь является управляющим. Скорость включения оптрона зависит от значения входного тока. Типичные значения времени включения t=5…10 мкс. Время выключения оптрона связано с процессом рассасывания неосновных носителей тока в переходах фототиристора и зависит только от значения протекающего выходного тока. Реальное значение времени выключения находится в пределах 10…50 мкс.

    Будет интересно➡ Что такое биполярный транзистор

    Максимальный и рабочий выходной ток фоторезисторного оптрона резко уменьшается при увеличении температуры окружающей среды выше 40 градусов по цельсия. Выходное сопротивление этого оптрона до значения входного тока 4 мА остается постоянным, а при дальнейшем увеличении входного тока (когда яркость свечения лампы накаливания начинает возрастать) резко уменьшается. Кроме описанных выше, существуют оптроны с так называемым открытым оптическим каналом. Здесь осветителем служит светодиод инфракрасного излучения, а фотоприемником могут быть фоторезистор, фотодиод или фототранзистор.

    Отличие этого оптрона в том, что его излучение выходит наружу, отражается от какого-либо внешнего предмета и возвращается в оптрон, к фотоприемнику. В таком оптроне выходным током может управлять не только входной ток, но также изменение положения внешней отражающей поверхности. У оптронов с открытым оптическим каналом оптические оси излучателя и приемника расположены либо параллельно, либо под небольшим углом. Существует конструкции подобных оптронов с соосным расположением оптических осей. Такие приборы называют оптопрерывателями.

    
    Оптрон или оптопара.

    Еще более простой способ проверки оптрона PC817

    Понятно что использование китайского тестера для проверки оптопары не самый простой , точнее простой но не самый дешевый метод. Такой прибор не во всех есть в хозяйстве.

    Поэтому предлагаю вашему вниманию более простой , а главное дешевый тестер оптронов.

    Он состоит из двух кнопок , двух резисторов , светодиода и панельки ( сокета ) под микросхему.

    Если кому интересно , вот ссылка

    Описание, характеристики , Datasheet и методы проверки оптронов на примере PC817.

    В продолжение темы «Популярные радиодетали при ремонтах импульсных блоков питания» разберем еще одну деталь- оптопара (оптрон ) PC817. Он состоит из светодиода и фототранзистора. Между собой электрически никак не связанны, благодаря чему на основе PC817 можно реализовать гальваническую развязку двух частей схемы — например с высоким напряжением и с низким. Открытие фототранзистора зависит от освещенности светодиодом. Как это происходит более подробно я разберу в следующей статье где в экспериментах подавая сигналы с генератора и анализируя его при помощи осциллографа можно понять более точную картину работы оптопары.

    PC817 характеристики

    • Прямой ток — 50 мА;
    • Пиковый прямой ток — 1 А;
    • Обратное напряжение — 6 В;
    • Рассеяние мощности — 70 мВт.
    • Напряжение коллектор-эмиттер — 35 В;
    • Напряжение эмиттер-коллектор — 6 В;
    • Ток коллектора — 50 мА;
    • Мощность рассеяния коллектора — 150 мВт.

    Есть ещё важный параметр — коэффициент передачи по току (CTR) измеряемый в %. В оптопаре PC817 он определяется буквой после основного кода, также как и большинстве других оптопар и других полупроводниковых приборов.

    № модели	Метка коэффициента	CTR (%)
    PC817A	A	80 — 160
    PC817B	B	130 — 260
    PC817C	C	200 — 400
    PC817D	D	300 — 600
    PC8*7AB	A или B	80 — 260
    PC8*7BC	B или C	130 — 400
    PC8*7CD	C или D	200 — 600
    PC8*7AC	A,B или C	80 — 400
    PC8*7BD	B,C или D	130 — 600
    PC8*7AD	A,B,C или D	80 — 600
    PC8*7	A,B,C,D или без метки	50 — 600

    Проверка оптопары

    Для быстрой проверки оптопары я провел несколько тестовых экспериментов. Сначала на макетной плате.

    Вариант на макетной плате

    В результате удалось получить очень простую схему для проверки PC817 и других похожих оптронов.

    Первый вариант схемы

    Первый вариант я забраковал по той причине что он инвертировал маркировку транзистора с n-p-n на p-n-p

    Поэтому чтобы не возникало путаницы я изменил схему на следующую ;

    Второй вариант схемы

    Второй вариант работал правильно но неудобно было распаять стандартную панельку

    SCS- 8

    Третий вариант схемы

    Uf — напряжение на светодиоде при котором начинает открываться фототранзистор.

    в моем варианте Uf = 1.12 Вольт.

    В результате получилась такая очень простая конструкция:

    Как видно из фото деталь развернута не по ключу.

    Используя которую можно очень быстро проверить деталь. За свою практику ремонтов конечно не часто , но я сталкивался с неработающими оптопарами и раньше мне приходилось заморачиваться над проверкой детали когда иногда бывало заходил в тупик во время сложного ремонта.

    Конечный вариант — все очень просто.

    Цоколевка

    Распиновку у РС817 определить несложно. Он изготавливается в четырехконтактном DIP-корпусе (DIP-4). Встречается как для поверхностного, так и для дырочного монтажа. Один из контактов отмечен вдавленной точкой, которая указывает на анод внутреннего светодиода. Ножки нумеруются против часовой стрелки. Следующим по счёту является катод. Третий и четвертый выводы соответственно: эмиттер и коллектор фототранзистора.

    

    Последние версии устройства прошли успешное тестирование на соответствие международному стандарту безопасности UL1577 и классу воспламеняемости упаковки 94V-0

    Конденсаторы, резисторы и диоды

    Исправность конденсатора проверяется путем подключения щупов мультиметра к его выводам. В течение секунды сопротивление вырастет от единиц Ом до бесконечности. Если поменять местами щупы, то эффект повторится.

    

    Чтобы убедиться в исправности резистора, достаточно замерить его сопротивление. Если оно отлично от нуля и меньше бесконечности, значит, резистор исправен.

    Проверка диодов из микросхемы достаточно проста. Измерив сопротивление между анодом и катодом в прямой и обратной последовательности (меняя местами щупы мультиметра), убеждаемся, что в одном случае одно находится на уровне нескольких десятков-сотен Ом, а в другом – стремится к бесконечности (единица в режиме «прозвонки» на дисплее).

    Устройство компьютерных блоков питания и методика их тестирования

    ⇡#Линейный и импульсный источники питания

    Начнем с основ. Блок питания в компьютере выполняет три функции. Во-первых, переменный ток из бытовой сети электропитания нужно преобразовать в постоянный. Второй задачей БП является понижение напряжения 110-230 В, избыточного для компьютерной электроники, до стандартных значений, требуемых конвертерами питания отдельных компонентов ПК, – 12 В, 5 В и 3,3 В (а также отрицательные напряжения, о которых расскажем чуть позже). Наконец, БП играет роль стабилизатора напряжений.

    Есть два основных типа источников питания, которые выполняют перечисленные функции, – линейный и импульсный. В основе простейшего линейного БП лежит трансформатор, на котором напряжение переменного тока понижается до требуемого значения, и затем ток выпрямляется диодным мостом.

    Однако от БП требуется еще и стабилизация выходного напряжения, что обусловлено как нестабильностью напряжения в бытовой сети, так и падением напряжения в ответ на увеличение тока в нагрузке.

    Чтобы компенсировать падение напряжения, в линейном БП параметры трансформатора рассчитываются так, чтобы обеспечить избыточную мощность. Тогда при высоком токе в нагрузке будет наблюдаться требуемый вольтаж. Однако и повышенное напряжение, которое возникнет без каких-либо средств компенсации при низком токе в полезной нагрузке, тоже неприемлемо. Избыточное напряжение устраняется за счет включения в цепь неполезной нагрузки. В простейшем случае таковой является резистор или транзистор, подключенный через стабилитрон (Zener diode). В более продвинутом – транзистор управляется микросхемой с компаратором. Как бы то ни было, избыточная мощность просто рассеивается в виде тепла, что отрицательно сказывается на КПД устройства.

    

    Пример линейного источника питания со стабилизатором. Избыточная мощность рассеивается на транзисторе Q1

    В схеме импульсного БП возникает еще одна переменная, от которой зависит напряжение на выходе, в дополнение к двум уже имеющимся: напряжению на входе и сопротивлению нагрузки. Последовательно с нагрузкой стоит ключ (которым в интересующем нас случае является транзистор), управляемый микроконтроллером в режиме широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Чем выше длительность открытых состояний транзистора по отношению к их периоду (этот параметр называется duty cycle, в русскоязычной терминологии используется обратная величина – скважность), тем выше напряжение на выходе. Из-за наличия ключа импульсный БП также называется Switched-Mode Power Supply (SMPS).

    Через закрытый транзистор ток не идет, а сопротивление открытого транзистора в идеале пренебрежимо мало. В действительности открытый транзистор обладает сопротивлением и рассеивает какую-то часть мощности в виде тепла. Кроме того, переход между состояниями транзистора не идеально дискретный. И все же КПД импульсного источника тока может превышать 90%, в то время как КПД линейного БП со стабилизатором в лучшем случае достигает 50%.

    

    Простейшая схема импульсного преобразователя AC/DC с трансформатором

    Другое преимущество импульсных источников питания состоит в радикальном уменьшении габаритов и массы трансформатора по сравнению с линейными БП такой же мощности. Известно, что чем выше частота переменного тока в первичной обмотке трансформатора, тем меньше необходимый размер сердечника и число витков обмотки. Поэтому ключевой транзистор в цепи размещают не после, а до трансформатора и, помимо стабилизации напряжения используют для получения переменного тока высокой частоты (для компьютерных БП это от 30 до 100 кГц и выше, а как правило – около 60 кГц). Трансформатор, работающий на частоте электросети 50-60 Гц, для мощности, требуемой стандартным компьютером, был бы в десятки раз массивнее.

    Линейные БП сегодня применяются главным образом в случае маломощных устройств, когда относительно сложная электроника, необходимая для импульсного источника питания, составляет более чувствительную статью расходов в сравнении с трансформатором. Это, к примеру, блоки питания на 9 В, которые используются для гитарных педалей эффектов, а когда-то – для игровых приставок и пр. А вот зарядники для смартфонов уже сплошь импульсные – тут расходы оправданны. Благодаря существенно меньшей амплитуде пульсаций напряжения на выходе линейные БП также применяются в тех областях, где это качество востребованно.

    ⇡#Общая схема блока питания стандарта ATX

    БП настольного компьютера представляет собой импульсный источник питания, на вход которого подается напряжение бытовой электросети с параметрами 110/230 В, 50-60 Гц, а на выходе есть ряд линий постоянного тока, основные из которых имеют номинал 12, 5 и 3,3 В. Помимо этого, БП обеспечивает напряжение -12 В, а когда-то еще и напряжение -5 В, необходимое для шины ISA. Но последнее в какой-то момент было исключено из стандарта ATX в связи с прекращением поддержки самой ISA.

    

    Блок-схема импульсного БП

    На упрощенной схеме стандартного импульсного БП, представленной выше, можно выделить четыре основных этапа. В таком же порядке мы рассматриваем компоненты блоков питания в обзорах, а именно:

    1. фильтр ЭМП – электромагнитных помех (RFI filter);
    2. первичная цепь – входной выпрямитель (rectifier), ключевые транзисторы (switcher), создающие переменный ток высокой частоты на первичной обмотке трансформатора;
    3. основной трансформатор;
    4. вторичная цепь – выпрямители тока со вторичной обмотки трансформатора (rectifiers), сглаживающие фильтры на выходе (filtering).

    

    Внутреннее устройство БП (AeroCool KCAS-650M)

    

    Полная схема простого блока питания стандарта ATX

    ⇡#Фильтр ЭМП

    Фильтр на входе БП служит для подавления двух типов электромагнитных помех: дифференциальных (differential-mode) – когда ток помехи течет в разные стороны в линиях питания, и синфазных (common-mode) – когда ток течет в одном направлении.

    Дифференциальные помехи подавляются конденсатором CX (крупный желтый пленочный конденсатор на фото выше), включенным параллельно нагрузке. Иногда на каждый провод дополнительно вешают дроссель, выполняющий ту же функцию (нет на схеме).

    Фильтр синфазных помех образован конденсаторами CY (синие каплевидные керамические конденсаторы на фото), в общей точке соединяющими линии питания с землей, и т.н. синфазным дросселем (common-mode choke, LF1 на схеме), ток в двух обмотках которого течет в одном направлении, что создает сопротивление для синфазных помех.

    

    Схема фильтра электромагнитных помех

    В дешевых моделях устанавливают минимальный набор деталей фильтра, в более дорогих описанные схемы образуют повторяющиеся (полностью или частично) звенья. В прошлом нередко встречались БП вообще без фильтра ЭМП. Сейчас это скорее курьезное исключение, хотя, покупая совсем дешевый БП, можно, все-таки нарваться на такой сюрприз. В результате будет страдать не только и не столько сам компьютер, сколько другая техника, включенная в бытовую сеть, – импульсные БП являются мощным источником помех.

    В районе фильтра хорошего БП можно обнаружить несколько деталей, защищающих от повреждения само устройство либо его владельца. Почти всегда есть простейший плавкий предохранитель для защиты от короткого замыкания (F1 на схеме). Отметим, что при срабатывании предохранителя защищаемым объектом является уже не блок питания. Если произошло КЗ, то, значит, уже пробило ключевые транзисторы, и важно хотя бы предотвратить возгорание электропроводки. Если в БП вдруг сгорел предохранитель, то менять его на новый, скорее всего, уже бессмысленно.

    Отдельно выполняется защита от кратковременных скачков напряжения с помощью варистора (MOV – Metal Oxide Varistor). А вот никаких средств защиты от длительного повышения напряжения в компьютерных БП нет. Эту функцию выполняют внешние стабилизаторы со своим трансформатором внутри.

    

    Фильтр электромагнитных помех (Antec VP700P)

    Конденсатор в цепи PFC после выпрямителя может сохранять значительный заряд после отключения от питания. Чтобы беспечного человека, сунувшего палец в разъем питания, не ударило током, между проводами устанавливают разряжающий резистор большого номинала (bleeder resistor). В более изощренном варианте – вместе с управляющей схемой, которая не дает заряду утекать при работе устройства.

    Кстати, наличие фильтра в блоке питания ПК (а в БП монитора и практически любой компьютерной техники он тоже есть) означает, что покупать отдельный «сетевой фильтр» вместо обычного удлинителя, в общем-то, без толку. У него внутри все то же самое. Единственное условие в любом случае – нормальная трехконтактная проводка с заземлением. В противном случае конденсаторы CY, соединенные с землей, просто не смогут выполнять свою функцию.

    ⇡#Входной выпрямитель

    После фильтра переменный ток преобразуется в постоянный с помощью диодного моста – как правило, в виде сборки в общем корпусе. Отдельный радиатор для охлаждения моста всячески приветствуется. Мост, собранный из четырех дискретных диодов, – атрибут дешевых блоков питания. Можно также поинтересоваться, на какой ток рассчитан мост, чтобы определить, соответствует ли он мощности самого БП. Хотя по этому параметру, как правило, имеется хороший запас.

    ⇡#Блок активного PFC

    В цепи переменного тока с линейной нагрузкой (как, например, лампа накаливания или электроплитка) протекающий ток следует такой же синусоиде, как и напряжение. Но это не так в случае с устройствами, имеющими входной выпрямитель, – такими как импульсные БП. Блок питания пропускает ток короткими импульсами, примерно совпадающими по времени с пиками синусоиды напряжения (то есть максимальным мгновенным напряжением), когда подзаряжается сглаживающий конденсатор выпрямителя.

    

    Потребление тока импульсным БП

    Сигнал тока искаженной формы раскладывается на несколько гармонических колебаний в сумме с синусоидой данной амплитуды (идеальным сигналом, который имел бы место при линейной нагрузке).

    Мощность, используемая для совершения полезной работы (которой, собственно, является нагрев компонентов ПК), указана в характеристиках БП и называется активной. Остальная мощность, порождаемая гармоническими колебаниями тока, называется реактивной. Она не производит полезной работы, но нагревает провода и создает нагрузку на трансформаторы и прочее силовое оборудование.

    Векторная сумма реактивной и активной мощности называется полной мощностью (apparent power). А отношение активной мощности к полной называется коэффициентом мощности (power factor) – не путать с КПД!

    У импульсного БП коэффициент мощности изначально довольно низкий – около 0,7. Для частного потребителя реактивная мощность не составляет проблемы (благо она не учитывается электросчетчиками), если только он не пользуется ИБП. На бесперебойник как раз таки ложится полная мощность нагрузки. В масштабе офиса или городской сети избыточная реактивная мощность, создаваемая импульсными БП уже значительно снижает качество электроснабжения и вызывает расходы, поэтому с ней активно борются.

    

    Электрическая схема и потребление тока блоком Active PFC

    В частности, подавляющее большинство компьютерных БП оснащаются схемами активной коррекции фактора мощности (Active PFC). Блок с активным PFC легко опознать по единственному крупному конденсатору и дросселю, установленным после выпрямителя. В сущности, Active PFC является еще одним импульсным преобразователем, который поддерживает на конденсаторе постоянный заряд напряжением около 400 В. При этом ток из питающей сети потребляется короткими импульсами, ширина которых подобрана таким образом, чтобы сигнал аппроксимировался синусоидой – что и требуется для имитации линейной нагрузки. Для синхронизации сигнала потребления тока с синусоидой напряжения в контроллере PFC имеется специальная логика.

    Схема активного PFC содержит один или два ключевых транзистора и мощный диод, которые размещаются на одном радиаторе с ключевыми транзисторами основного преобразователя БП. Как правило, ШИМ-контроллер ключа основного преобразователя и ключа Active PFC являются одной микросхемой (PWM/PFC Combo).

    

    Блок Active PFC и входной выпрямитель (Antec VP700P)

    Коэффициент мощности у импульсных блоков питания с активным PFC достигает 0,95 и выше. Кроме того, у них есть одно дополнительное преимущество – не требуется переключатель сети 110/230 В и соответствующий удвоитель напряжения внутри БП. Большинство схем PFC переваривают напряжения от 85 до 265 В. Кроме того, снижается чувствительность БП к кратковременным провалам напряжения.

    Кстати, помимо активной коррекции PFC, существует и пассивная, которая подразумевает установку дросселя большой индуктивности последовательно с нагрузкой. Эффективность ее невелика, и в современном БП вы такое вряд ли найдете.

    ⇡#Основной преобразователь

    Общий принцип работы для всех импульсных БП изолированной топологии (с трансформатором) один: ключевой транзистор (или транзисторы) создает переменный ток на первичной обмотке трансформатора, а ШИМ-контроллер управляет скважностью их переключения. Конкретные схемы, однако, различаются как по количеству ключевых транзисторов и прочих элементов, так и по качественным характеристикам: КПД, форма сигнала, помехи и пр. Но здесь слишком многое зависит от конкретной реализации, чтобы на этом стоило заострять внимание. Для интересующихся приводим набор схем и таблицу, которая позволит по составу деталей опознавать их в конкретных устройствах.

    Транзисторы	Диоды	Конденсаторы	Ножки первичной обмотки трансформатора
    Single-Transistor Forward	1	1	1	4
    Two-Transistor Forward	2	2	0	2
    Half Bridge	2	0	2	2
    Full Bridge	4	0	0	2
    Push-Pull	2	0	0	3

    Помимо перечисленных топологий, в дорогих БП встречаются резонансные (resonant) варианты Half Bridge, которые легко опознать по дополнительному крупному дросселю (или двум) и конденсатору, образующим колебательный контур.

    

    

    

    

    

    

    ⇡#Вторичная цепь

    Вторичная цепь – это все, что находится после вторичной обмотки трансформатора. В большинстве современных блоков питания трансформатор имеет две обмотки: с одной из них снимается напряжение 12 В, с другой – 5 В. Ток сначала выпрямляется с помощью сборки из двух диодов Шоттки – одной или нескольких на шину (на самой высоконагруженной шине – 12 В — в мощных БП бывает четыре сборки). Более эффективными с точки зрения КПД являются синхронные выпрямители, в которых вместо диодов используются полевые транзисторы. Но это прерогатива по-настоящему продвинутых и дорогих БП, претендующих на сертификат 80 PLUS Platinum.

    Шина 3,3 В, как правило, выводится от той же обмотки, что и шина 5 В, только напряжение понижается с помощью насыщаемого дросселя (Mag Amp). Специальная обмотка на трансформаторе под напряжение 3,3 В – экзотический вариант. Из отрицательных напряжений в текущем стандарте ATX осталось только -12 В, которое снимается со вторичной обмотки под шину 12 В через отдельные слаботочные диоды.

    ШИМ-управление ключом преобразователя изменяет напряжение на первичной обмотке трансформатора, а следовательно – на всех вторичных обмотках сразу. При этом потребление тока компьютером отнюдь не равномерно распределено между шинами БП. В современном железе наиболее нагруженной шиной является 12-В.

    Для раздельной стабилизации напряжений на разных шинах требуются дополнительные меры. Классический способ подразумевает использование дросселя групповой стабилизации. Три основные шины пропущены через его обмотки, и в результате если на одной шине увеличивается ток, то на других – падает напряжение. Допустим, на шине 12 В возрос ток, и, чтобы предотвратить падение напряжения, ШИМ-контроллер уменьшил скважность импульсов ключевых транзисторов. В результате на шине 5 В напряжение могло бы выйти за допустимые рамки, но было подавлено дросселем групповой стабилизации.

    Напряжение на шине 3,3 В дополнительно регулируется еще одним насыщаемым дросселем.

    

    Стабилизирующие дроссели и выходной фильтр (Antec VP700P)

    В более совершенном варианте обеспечивается раздельная стабилизация шин 5 и 12 В за счет насыщаемых дросселей, но сейчас эта конструкция в дорогих качественных БП уступила место преобразователям DC-DC. В последнем случае трансформатор имеет единственную вторичную обмотку с напряжением 12 В, а напряжения 5 В и 3,3 В получаются благодаря преобразователям постоянного тока. Такой способ наиболее благоприятен для стабильности напряжений.

    

    Преобразователь DC-DC для шины 5 В (CoolerMaster G650M)

    Финальной стадией на каждой шине является фильтр, который сглаживает пульсации напряжения, вызываемые ключевыми транзисторами. Кроме того, во вторичную цепь БП в той или иной мере пробиваются пульсации входного выпрямителя, чья частота равна удвоенной частоте питающей электросети.

    В состав фильтра пульсаций входит дроссель и конденсаторы большой емкости. Для качественных блоков питания характерна емкость не менее 2 000 мкФ, но у производителей дешевых моделей есть резерв для экономии, когда устанавливают конденсаторы, к примеру, вдвое меньшего номинала, что неизбежно отражается на амплитуде пульсаций.

    ⇡#Дежурное питание +5VSB

    Описание компонентов блока питания было бы неполным без упоминания об источнике дежурного напряжения 5 В, который делает возможным спящий режим ПК и обеспечивает работу всех устройств, которые должны быть включены постоянно. «Дежурка» питается от отдельного импульсного преобразователя с маломощным трансформатором. В некоторых БП встречается и третий трансформатор, использующийся в цепи обратной связи для изоляции ШИМ-контроллера от первичной цепи основного преобразователя. В других случаях эту функцию выполняют оптопары (светодиод и фототранзистор в одном корпусе).

    

    Трансформаторы (Corsair HX750i)

    ⇡#Методика тестирования блоков питания

    Одним из основных параметров БП является стабильность напряжений, которая находит отражение в т.н. кросс-нагрузочной характеристике. КНХ представляет собой диаграмму, в которой на одной оси отложен ток или мощность на шине 12 В, а на другой – совокупный ток или мощность на шинах 3,3 и 5 В. В точках пересечения при разных значениях обеих переменных определяется отклонение напряжения от номинала на той или иной шине. Соответственно, мы публикуем две разные КНХ – для шины 12 В и для шины 5/3,3 В.

    Цвет точки означает процент отклонения:

    • зеленый: ≤ 1%;
    • салатовый: ≤ 2%;
    • желтый: ≤ 3%;
    • оранжевый: ≤ 4%;
    • красный: ≤ 5%.
    • белый: > 5% (не допускается стандартом ATX).

    

    

    Для получения КНХ используется сделанный на заказ стенд для тестирования блоков питания, который создает нагрузку за счет рассеивания тепла на мощных полевых транзисторах.

    

    Стенд для тестирования БП

    Другой не менее важный тест – определение размаха пульсаций на выходе БП. Стандарт ATX допускает пульсации в пределах 120 мВ для шины 12 В и 50 мВ – для шины 5 В. Различают высокочастотные пульсации (на удвоенной частоте ключа основного преобразователя) и низкочастотные (на удвоенной частоте питающей сети).

    Этот параметр мы измеряем при помощи USB-осциллографа Hantek DSO-6022BE при максимальной нагрузке на БП, заданной спецификациями. На осциллограмме ниже зеленый график соответствует шине 12 В, желтый – 5 В. Видно, что пульсации находятся в пределах нормы, и даже с запасом.

    

    Высокочастотные пульсации: хороший результат (AeroCool KCAS-650M)

    

    Низкочастотные пульсации: хороший результат (AeroCool KCAS-650M)

    Для сравнения приводим картину пульсаций на выходе БП старого компьютера. Этот блок изначально не был выдающимся, но явно не стал лучше от времени. Судя по размаху низкочастотных пульсаций (обратите внимание, что деление развертки напряжения увеличено до 50 мВ, чтобы колебания поместились на экран), сглаживающий конденсатор на входе уже пришел в негодность. Высокочастотные пульсации на шине 5 В находятся на грани допустимых 50 мВ.

    

    Высокочастотные пульсации: на грани допустимого (старый БП)

    

    Низкочастотные пульсации: ужасно (старый БП)

    В следующем тесте определяется КПД блока при нагрузке от 10 до 100% от номинальной мощности (путем сравнения мощности на выходе с мощностью на входе, измеренной при помощи бытового ваттметра). Для сравнения на графике приводятся критерии различных категорий 80 PLUS. Впрочем, большого интереса в наши дни это не вызывает. На графике приведены результаты топового БП Corsair в сравнении с весьма дешевым Antec, а разница не то чтобы очень велика.

    

    Более насущный для пользователя вопрос – шум от встроенного вентилятора. Непосредственно измерить его вблизи от ревущего стенда для тестирования БП невозможно, поэтому мы измеряем скорость вращения крыльчатки лазерным тахометром – также при мощности от 10 до 100%. На нижеприведенном графике видно, что при низкой нагрузке на этот БП 135-миллиметровый вентилятор сохраняет низкие обороты и вряд ли слышен вообще. При максимальной нагрузке шум уже можно различить, но уровень все еще вполне приемлемый.

    Оптрон PC817 схема включения, характеристики

    Мне кажется, что транзисторный оптрон PC817 самый распространенный хотя бы потому, что он стоит практически в каждом импульсном блоке питания для гальванической развязки цепи обратной связи.

    Корпус достаточно компактный:

    • шаг выводов – 2,54 мм;
    • между рядами – 7,62 мм.

    Производитель PC817 – Sharp, многие другие производители электронных компонентом выпускают аналоги. И при ремонте электронной аппаратуры можно наткнутся именно на аналог:

    • Siemens – SFH618
    • Toshiba – TLP521-1
    • NEC – PC2501-1
    • LITEON – LTV817
    • Cosmo – KP1010

    Кроме одинарного оптрона PC817 выпускаются его полные аналоги:

    • PC827 — сдвоенный;
    • PC837 – строенный;
    • PC847 – счетверенный.

    PC817 схема включения

    

    Для PC817 схема включения стандартная как для любого транзисторного оптрона: на входе нужно ограничивать ток — например с помощью резистора, на выходетакже не стоит превышать ток.

    Но дешевле использовать несколько PC817 вместо многоканального аналога.

    PC817 характеристики

    • Прямой ток — 50 мА;
    • Пиковый прямой ток — 1 А;
    • Обратное напряжение — 6 В;
    • Рассеяние мощности — 70 мВт.
    • Напряжение коллектор-эмиттер — 35 В;
    • Напряжение эмиттер-коллектор — 6 В;
    • Ток коллектора — 50 мА;
    • Мощность рассеяния коллектора — 150 мВт.

    Есть ещё важный параметр — коэффициент передачи по току (CTR) измеряемый в %. В оптопаре PC817 он определяется буквой после основного кода, также как и большинстве других оптопар и других полупроводниковых приборов.

    № модели	Метка коэффициента	CTR (%)
    PC817A	A	80 — 160
    PC817B	B	130 — 260
    PC817C	C	200 — 400
    PC817D	D	300 — 600
    PC8*7AB	A или B	80 — 260
    PC8*7BC	B или C	130 — 400
    PC8*7CD	C или D	200 — 600
    PC8*7AC	A,B или C	80 — 400
    PC8*7BD	B,C или D	130 — 600
    PC8*7AD	A,B,C или D	80 — 600
    PC8*7	A,B,C,D или без метки	50 — 600

    тестер оптопар

    На многих форумах можно прочитать, что раз деталь такая дешевая, то и проверять её не стоит, а просто меняем и все. У меня против этого мнения следующие доводы: все равно нужно узнать сгорела оптопара или нет, потому что это поможет понять, что ещё могло сгореть, да и новый оптрон может оказаться бракованным.
    Проверить оптопару можно прозвонив тестером светодиод и проверить на короткое замыкание транзистор, потом пропустить через светодиод ток и посмотреть, что транзистор открылся.

    Но проще всего соорудить простейший тестер оптопар, для него понадобятся только:

    • Два светодиода,
    • Две кнопки,
    • Два резистора.

    Светодиоды подойдут на ток 5-20 мА и напряжение около 2-х вольт, R1, R2 — 300 Ом.

    Питается тестер от USB порта получая от него 5 В, но можно питать тестер и от 3-х или 4-х батареек AA. Можно питать и от батарейки 9 В или 12 В или источника питания, вот только тогда нужно будет пересчитать сопротивления резисторов R1, R2.

    57 thoughts on “ Оптрон PC817 схема включения, характеристики ”

    PC817 datasheet на русском.

    а принцип работы?

    Принцип работы оптрона не сложный: когда через встроенный светодиод пропускаем электрический ток, светодиод начинает светиться, свет попадает на встроенный фототранзистор и открывает его.
    Получается когда ток протекает через входной диод, то и выходной транзистор открыт. Ну и противоположный случай, когда ток через входной диод не протекает, то и выходной транзистор закрыт.
    Ну и изюмика оптических приборов, в том что с помощью них можно гальванически развязать развязать части электрической схемы.

    Ну, не только в импульсных блоках питания. Оптрон разрабатывался для электрической рязвязки силовых и управляющих цепей. Поэтому наибольшее распространение получил в промышленной автоматике. Не встречал ни одного автоматического станка (а перевидал много), где бы их не было. В основном попадались Сименсовские, практически во всех европейских. Реже — NEC, во всех японских.
    Но и в любительской практике применение можно найти, было бы желание, ведь вещь хорошая и полезная.

    Оптрон PC817 в основном используется для передачи аналоговых сигналов, а вот для логических используют PC3H7.

    Биполярные транзисторы (фото в том числе), из-за крутизны и начальной нелинейности характеристик, только и хороши для обработки дискретных, логических или импульсных сигналов. Как ключи — они идеальны, а вот аналоговые сигналы… Для хорошей работы с аналоговыми сигналами лучше использовать их униполярных братьев. Особенно К-МОП, с изолированным затвором и высоким входным сопротивлением. Помимо линейных выходных характеристик, они еще и на форму входного, слабого сигнала не оказывают влияния.

    Тестер для оптопар актуален для промышленных масштабов. В домашних условиях я использую два тестера. PC817 хорошо использовать для гальванической развязки, в слаботочных цепях, например при работе с контролерами.

    Тестер оптопар актуален если постоянно заниматься ремонтом: для пассивных компонентов, диодов и транзисторов есть тестер Маркуса.

    Два тестера не у всех есть, проще собрать эту схему.

    Специализированные приставки для проверки элементов для меня не удобны. Я рекомендую приставку к осцилографу, которая позволяет смотреть параметры и оценивать их номинал. Можно смотреть ВАХ диодов, транзисторов. Оценивать номинал резисторов и конденсаторов. Схема проста. В старых журналов радио. Просьба к автору этих статей рассмотреть и описать эту приставку. Считаю будет пользоваться статья спросом.

    Знаю такую приставку: характериограф транзисторов. Очень хорошее устройство для изучения принципов работы полупроводниковых приборов. Например можно подогреть транзистор и посмотреть как меняется напряжение пробоя или плывет ВАХ.
    Кстати такие приставки имеют и промышленные аналоги, которые используются для контроля на производствах полупроводниковых приборов.

    А любая приставка к осциллографу, все-равно будет специализированной ) Это хороший осциллограф — вещь универсальная. Если два луча и максимально-широкий диапазон измерений. Промышленные характериографы тоже довольно специализированы, кстати. Поэтому, на любом предприятии, имеется отдел метрологии, а там, в лаборатории… сказочное оснащение рабочих мест, всеми видами приборов, по несколько модификаций каждого. Я к тому, что Универсального Измерительного прибора, как такового, не существует пока.

    Не могу не согласится. По прибору на каждый тип компонентов слишком круто для домашней лаборатории. Но характериограф лучше делать как приставку к компьютеру, возможности шире.

    На днях чинил зарядное устройство от Нокии, в него попала вода и понижающий трансформатор стал пробивать током. Выходной каскад на 13001 сгорел, но PC817 на удивление остался цел и невредим. Оптроны я тестирую на исправность обычным советским тестером, включенном в режим измерения сопротивлений, и регулируемым блоком питания на 12 вольт с нагрузочным резистором около килоома включенном в цепь светодиода оптрона. Пока такой метод ни разу не подводил.

    Я правильно понимаю, что при подачи напряжения 1.3В на вход 1-2 то на выходе 3-4 мы получим сопротивление 0 Ом ? Или я не верно уловил принцип работы этого оптрона ?

    Грубо говоря да. Корректней: при пропускании тока через светодиод (1-2), транзистор открывается (3-4).
    Обычно вход оптопары подключают к источнику напряжения через токоограничивающий резистор, при этом на нем и падают эти 1,3В. А на выходе оптопары биполярный транзистор и выходная вольт-амперная характеристика нелинейна, поэтому некорректно говрить о сопротивлении. Правильнее говрить что падение напряжения коллектор-эмиттер снижается примерно до 0,6В.

    Фактически данная оптопара это два отдельных полупроводниковых прибора: светодиод и транзистор которые поместили в один корпус. И если разобраться по вольт-амперным характеристикам как работает светодиод и биполярный транзистор, то будет легко понять как работает оптрон.

    на излучающем диоде 1.1 вольт
    падение напряжения коллектор-эмиттер у насыщеного транзистора jоптопары может быть и 50 миллиВольт

    Вы чо, серьёзно? �� Напряжение на коллектор-эмиттер переходе кремниевого транзистора, как у открытого Si диода, не бывает ниже 0,5..0,7 В, ну почитайте, в конце-концов, классику радиоэлектроники, тот же «Транзистор? Это очень просто!» Айсберга! Ну какие 50 мВ то, что за бред?! ������

    Просьба пояснить по подробней про коэффициент передачи по току (CTR) измеряемый в %.Если я правильно понял то это когда светодиод работает в начале ВАХ. и транзистор не полностью открывается.

    Не кто не подскажет название опто пары или фототранзистора на 8 ампер ( коллекторный ток ).

    8 амперные если и есть, то уже промышленного применения. Будет проще найти и дешевле сделать схему из обычного оптрона и биполярного или MosFET транзистора.

    Если оптрон не для схемы, а грубо говоря коммутировать чайник, то стоит посмотреть на оптореле (твердотельные реле): solid-state-relays.
    Выбирайте по параметрам, кроме тока ещё нужно напряжение знать и то в какой схеме будет работать опторазвязка.

    Ищи оптронв серии ТО-10 итли ТО12,5. Цифра указывает максимальный ток. Вторая цифра в обозначении-обратное напряжение. В Митино такого добра навалом, есть и в «Чип и Дип»

    Объясните не грамотному. Нажимаю кнопку закрыто — ни чего не горит. Кнопку открыто — горят оба диода. Это значит исправный? или как?

    Для исправного (и правильно включенного) отптрона в тестере оптронов, при нажатии кнопки «Открыт», должен гореть только светодиод «Открыт». А при нажатии кнопки «Закрыт», должен гореть только светодиод «Закрыт».

    Ваш случай какой-то странный, не понимаю как так может работать эта схема. Вы точно не перепутали полярность светодиода HL1?

    Да нет, полярности он не перепутал и два светодиода могут гореть в «полнакала» если нажать кнопку S1 при неисправном оптроне или отсутствии такового. Это обусловлено небольшим сопротивлением R2. Но, в таком случае, при нажатии S2 — HL2 тоже должен светится, причем ярко. А раз он не светится, значит шунтируется чем-то, вставленным в проверочные клемы… причем, чем-то, что отпирается управляющим током. Что это за «инвертирующий оптрон» сказать сложно, я таких не знаю — ни исправных, ни неисправных.

    Ваш тестер оптопар не работает!
    Фуфло.
    Попробуйте из схемы изъять оптопару и светодиоды как горели при нажатии кнопок тка и будут гореть.

    Да, вы правы) Удивительно, но автор этой схемы допустил пару грубых ошибок. В такой простой схеме, потому она и не работает(

    что горит? Здесь нет чтецов мыслей?

    TLP781 вот такие ещё попадаются

    Подскажите! что это? По форме:стоячий вертикально,прямоугольный,как транзистор,но имеет 4 ножки.Также в корпусе ,в верхней части,отверстие для радиатора.Подписан KLA78.Это даташит,но что и где его найти?поисковик интернета выдаёт информацию на иностр.языках.

    Скорее всего аналог 78R05, продвинутая версия обычного 7805 с отдельной ногой для включения и пониженной до 1V минимальной разницей между входом и выходом.

    как в схеме проверить оптрон?

    Я не совсем понял эту радость вокруг оптронов. Почему бы не использовать MOSFET? Судя по функциональности, это одно и то же, только через 3 ножки.

    в случае с MOSFET не будет гальванической развязки

    Здравствуйте! EL817C- CT817C какая разница! И подойдет ли EL817C на замену CT817C !

    Здравствуйте ЕL817C И CT817C одно и тоже….

    Здравствуйте, не очень понял про коэффициент передачи по току (CTR).
    Можно ли заменить 817В на 817С ?

    Чем больше этот коэффициент, тем больший выходной ток мы получим, при одинаковом входном.
    Про замену наверняка ничего сказать нельзя, надо смотреть схему, пробовать менять, возможно придется корректировать нагрузочный резистор.

    что за пара pc890 ?

    какой мощности резисторы ставить?

    Оптроны предназначены для гальванической развязки. Это их назначение, функция и смысл. Но о параметрах того, для чего они предназначены, никто ни гу-гу…

    Для подачи напряжения на выводы 1-2 оптопары РС817В есть 5 вольт. Какой по номиналу нужно ставить ограничительный резистор, чтобы не спалить светодиод?

    А подскажите плиз ? на кой он нужен в блоке питания? Для того чтобы при высокой нагрузке отключать блок? Или как не могу понять принцип работы оптотрона ясен но для чего он там?

    Не только для изолирования высокой стороны от низкой он предназначен. Но и чтобы совместить два модуля с разной полярность по питанию и др.

    для стабилизации вых. напряжении. обратная связ на шим.

    Обратная связь стабилизатора напряжения на них сделана.

    При использовании одного вольтметра LED для нескольких точек контроля напряжений, например заряда последовательно соединённых аккумуляторов требуется мультиплексор. Если переключаться по последовательно включённым аккумуляторам потребуется включать два оптрона на — и +. Фактически речь идёт об аналоговом мультиплексоре. Так при последовательно соединённых 4 Li-ion на 16,8 V понадобиться 5 оптронов.

    А не проще, и надёжней использовать механический переключатель?

    и включать его 100 раз в секунду.

    Добрый день. Подскажите пожалуйста есть разница между PC817 и PC123?

    Муляж для проверки оптронов , для его работы даже сам оптрон не нужен

    Ничего странного не вижу. Почти все схемы это идея для творчества. Я их проверяю практически так только с небольшими изменениями. Попробую внести изменения. НУЖНО изъятья HL1 и установить его последовательно с диодом оптрона. А HL2 установить последовательно с транзистором оптрона. S2 установить по питанию. Всё пользуйтесь. Если вместо светодиода установить прибор а R1 заменить переменным 3 ком. можно измерить коэффициент передачи по току и т. д.

    Оптроны нужны для развязки слаботочных цепей от мощных и агрессивных.
    Аналогия.
    Без такой развязки (через гальваническую связь) — это все равно, что управлять танком, намотав на руку тросик, привязанный к его командоаппарату.
    Если танк разнесет, то это тросик вам руку вырвет, со всеми проистекающими. А оптрон — управлять танком, светя на него лучом фонаря издалека.Пусть танк на молекулы разнесет, по лучу света вам все равно ничего не угрожает.

    Оптроны нужны для развязки слаботочных цепей от мощных и агрессивных.
    Аналогия.
    Без такой развязки (через гальваническую связь) — это все равно, что управлять танком, намотав на руку тросик, привязанный к нему. Если танк разнесет, то это тросик вам руку вырвет, со всеми проистекающими. А оптрон — управлять танком, светя на него лучом фонаря издалека.Пусть танк на молекулы разнесет, по лучу света вам все равно ничего не угрожает.

    Читать:

    Тойота королла 2012 какой кузов