Добрый день, уважаемые!
Самодельный блок питания - это популярная тема. Не знаю никого, кто бы не пробовал сделать себе что-нибудь, чтобы от этого покрутился моторчик или зарядился аккумулятор. И схемы разные, и возможности. Правда, всё, что попроще, имеет неприятно свойство греться. Вот, к примеру, вот эта конструкция на трёх микросхемах:
БП на TL081_0-30V / 0,002-3А. Или вот это, попроще:
TL431 и десять транзисторов. Да, вроде всё просто - прицепи радиатор побольше, да дуй на него вентилятором, но хочется чего-то, с чем можно поговорить... ээ... ну, хотя бы пусть будет чуть поинтеллектуальнее. Пусть дует так, чтобы сила дутия зависела от того, как сильно надо радиатор охладить.
Посмотрел я разные чужие схемы на эту тему, и что-то стало грустно. Очень нестабильно всё. Пришлось придумывать свою. Не, схема получилась не шедевр минимализма, но зато полнофункциональна, и, самое главное, имеет независимые (почти, но это не так заметно) регулировки нужных режимов. Посмотрим.
Основная часть схемы
Слева на разъём подключается датчик, который представляет собой кремниевый PN переход. А справа - типовой разъём для компьютерных вентиляторов (кулеров) любого размера.
Точка "Pwr" - это подключение к источнику питания (см. схему из темы:
TL431 и десять транзисторов).
Что такое "датчик". Ну, переход - это понятно. Почему?
Очень просто. Кремниевый PN переход имеет температурную зависимость. Чем выше температура перехода - тем ниже падение напряжения на переходе. И эта зависимость достаточно линейная в зоне ближайших к нам температур и вполне одинаковая для всех кремниевых переходов. Говоря числами, напряжение падения на PN переходе снижается примерно на 2.1 милливольта на каждый градус роста температуры. При неизменном через него токе, конечно.
Поэтому, наш датчик может выглядеть любым из этих способов
Сразу скажу, что особенно удобно использовать транзисторы в изолированном TO-126F корпусе. И небольшой, и изолирован, и дырка, чтобы прикрутить к радиатору, есть.
Как оно работает?
Будем смотреть схему. Начнём с правой части.
Узел на DA1.2 - это усилитель. И усиливает он постоянное
напряжение. Цеплять вентилятор к его выходу напрямую - это жестоко, поэтому ток в вентилятор подаётся через эмиттерный повторитель на транзисторах VT2 и VT3. Поскольку вентиляторы потребляют обычно не более 250 мА на полных оборотах, то такой способ не так плох, а уж как прост - это просто песня.
Напряжение же берётся с точки, куда подключен прямой вход этого ОУ, т.е. нога 3. Коэффициент усиления - 7 с небольшим раз.
Что происходит в этой точке? Напряжение на ней определяют несколько цепочек. Во-первых, это цепочка R10-R11-R12. Во-вторых, это цепочка C4-R8-VD2. И в-третьих, ОУ DA1.1-VD1.
R10-R11-R12 задаёт напряжение на вентиляторе, когда слишком холодно. Она не даёт оборотам вентилятора "провалиться ниже плинтуса".
C4-R8-VD2 работают только при включении. Их задача - на секунду (примерно) подать на вентилятор максимальное напряжение, чтобы он успешно стронулся с места и начал крутиться.
А вот DA1.1 через диод VD1 поднимает напряжение на входе DA1.2, когда температура начинает расти.
Схематично работу и зависимости регулировок этого регулятора можно изобразить вот так
Когда температура слишком низка и нет смысла крутить вентилятор "на-полную", на вентилятор подаётся минимальное, не зависящее от температуры напряжение - участок "А". Поскольку вентиляторы разные и крутятся тоже по-разному, это минимальное напряжение можно отрегулировать в некоторых пределах подстроечным резистором R10.
При росте температуры, когда напряжение на выходе DA1.1 сравняется с напряжением, заданным R10-R11-R12, откроется VD1 и начнётся рост напряжения на входе DA1.2 и увеличение оборотов вентилятора - это участок "Б".
Ну, а если температура выроста совсем-совсем, а вентилятор уже готов взлетать, мы ему не дадим это сделать - рост напряжения на нём упрётся естественным образом в предел - напряжение питания ОУ. Ну, это на благо самого же вентилятора - участок "В".
От коэффициента усиления ОУ DA1.1 зависит "острота" реакции на увеличение температуры. Чем ниже коэффициент усиления - тем более вяло будет отзываться вентилятор. Если очень надо это изменить - резистор R5 к вашим услугам. На схеме обозначен номинал, при котором увеличение оборотов от минимума до максимума происходит примерно за 20-25 градусов нагрева датчика.
Да, одно маленькое замечание. Дело в том, что у разных по площади PN переходов разное падение напряжения (вообще, оно от плотности тока в переходе зависит). Поэтому разница у разных датчиков может быть существенной - десятки милливольт. Из-за этого резистор R2 вынужден охватывать весь этот диапазон, а уже из-за этого его настройка получается достаточно острой. Будете конструировать - постарайтесь установить сюда многооборотный подстроечник.
В блоке
TL431 и десять транзисторов есть модуль триггера защиты, который достаточно легко можно прикрутить и к блоку
БП на TL081_0-30V / 0,002-3А.
А вот этот регулятор оборотов вентилятора можно облагородить ещё одним узлом - защитой от перегрева, который работает совместно с триггером защиты. Вот его схема
Здесь используется уже знакомая TL431, но не как линейный регулятор, а как компаратор с гистерезисом - хитрое включение транзистора и пары резисторов, образующих ПОС по напряжению обеспечивают это.
Вход защиты подключается к выходу ОУ DA1.1. Ведь когда становится жарко настолько, что вентилятор уже на максимуме, на выходе DA1.1 напряжение не перестаёт расти. И когда оно вырастает до трёх с небольшим вольт, TL431 открывается, открывая и транзистор. Загорается светодиод, и через R24-VD5 напряжение подаётся на триггер защиты, включая его. Триггер защиты останавливает работу блока питания и находится в таком состоянии до вмешательства оператора (это логично, перегрев это всё-таки опасно). Но вентилятор, продолжая работать, охладит радиатор, "успокоится", TL431 снова выключится, дав возможность оператору снова нажать SB1, тем самым включив блок.
Схема "заточена" под вышеупомянутые блоки, работает от примерно 20-22 вольт до 45. И поддаётся модификации, если нужно втиснуть её ещё куда-нибудь.
p.s. Да, мне известно, что стабильность ZD1 оставляет желать лучшего, но в этом месте это только на-руку - напряжение питания, а вместе с ним и опорные напряжения растут при прогреве всей схемы, обеспечивая рост оборотов вентилятору. Если бы схема предназначалась для метрологических целей, было бы иное, более стабильное и затратное решение.
Последний раз редактировалось
Slabovik Пт янв 19, 2018 18:20:38, всего редактировалось 1 раз.