Регулируемый блок питания своими руками. Блок питания: с регулировкой и без, лабораторный, импульсный, устройство, ремонт Делаем лабораторный блок питания своими руками
Лабораторный блок питания (БП) для радиолюбителя - прибор первой необходимости! Приходиться работать с разными приборами или их элементами. Соответственно существует широкий ассортимент потребителей энергии и у всех разные питающие напряжения. Ничего не остается, как приобрести уже готовый БП. Но прицениваясь в радиомагазинах, я понял что это не так уж дешево и решил, что для начала с меня хватит простого, недорогого источника питания. Так как я в этом деле, можно сказать, новичок, для начала обратился к литературе, изучил его принцип работы и хочу рассказать Вам что для этого нужно.
Схема простого лабораторного БП условно состоит из двух частей:
1) непосредственно сам БП (трансформатор, диодный мост и конденсатор) Это основная часть, именно от выбора параметров трансформатора зависит мощность всего БП.
2) небольшая схема регулятора напряжения (может быть на транзисторе или на стабилитроне).
Необходимые элементы:
- Трансформатор;
- Диодный мост;
- Стабилитрон __LM-317;
- Конденсаторы__C1 2200mkF, C2 0,1mkF, C3 1mkF;
- Резисторы _____R1 4.7 kOm (переменный), R2 200 Om;
- Вольтметр;
- Светодиод;
- Предохранитель;
- Клеммы;
- Радиатор.
Трансформатор у меня уже был (ТС-10-1), выбрать и тратить на это средства не пришлось.
Раз уже все элементы в сборе, приступим.
1й ЭТАП: Готовим плату.
(скачиваний: 1823)
2й ЭТАП: Впаиваем элементы соответственно схеме. Если у вас нет возможности «вытравить» плату, можете сделать «навесом».
3й ЭТАП: Подключаем плату к трансформатору, и наш БП готов.
Но теперь нужно сделать так, что бы было красиво и практично. Для этого я приобрел корпус и цифровой вольтметр.
Производим монтаж в корпус.
С помощью дрели и надфиля проделаны отверстия на передней панели. Вольтметр "сидит" на двух капельках суперклея.
Через несколько часов я получил желаемый результат.
Этот блок питания на микросхеме LM317, не требует каких – то особых знаний для сборки, и после правильного монтажа из исправных деталей, не нуждается в наладке. Несмотря на свою кажущуюся простоту, этот блок является надёжным источником питания цифровых устройств и имеет встроенную защиту от перегрева и перегрузки по току. Микросхема внутри себя имеет свыше двадцати транзисторов и является высокотехнологичным устройством, хотя снаружи выглядит как обычный транзистор.
Питание схемы рассчитано на напряжение до 40 вольт переменного тока, а на выходе можно получить от 1.2 до 30 вольт постоянного, стабилизированного напряжения. Регулировка от минимума до максимума потенциометром происходит очень плавно, без скачков и провалов. Ток на выходе до 1.5 ампер. Если потребляемый ток не планируется выше 250 миллиампер, то радиатор не нужен. При потреблении большей нагрузки, микросхему поместить на теплопроводную пасту к радиатору общей площадью рассеивания 350 – 400 или больше, миллиметров квадратных. Подбор трансформатора питания нужно рассчитывать исходя из того, что напряжение на входе в блок питания должно быть на 10 – 15 % больше, чем планируете получать на выходе. Мощность питающего трансформатора лучше взять с хорошим запасом, во избежание излишнего перегрева и на вход его обязательно поставить плавкий предохранитель, подобранный по мощности, для защиты от возможных неприятностей.
Нам, для изготовления этого нужного устройства, потребуются детали:
- Микросхема LM317 или LM317T.
- Выпрямительная сборка почти любая или отдельные четыре диода на ток не менее 1 ампер каждый.
- Конденсатор C1 от 1000 МкФ и выше напряжением 50 вольт, он служит для сглаживания бросков напряжения питающей сети и, чем больше его ёмкость, тем более стабильным будет напряжение на выходе.
- C2 и C4 – 0.047 МкФ. На крышке конденсатора цифра 104.
- C3 – 1МкФ и больше напряжением 50 вольт. Этот конденсатор, так же можно применить большей ёмкости для повышения стабильности выходящего напряжения.
- D5 и D6 – диоды, например 1N4007, или любые другие на ток 1 ампер или больше.
- R1 – потенциометр на 10 Ком. Любого типа, но обязательно хороший, иначе выходное напряжение будет «прыгать».
- R2 – 220 Ом, мощностью 0.25 – 0.5 ватт.
Сборка регулируемого стабилизированного блока питания
Сборку я произвел на обычной макетной платы без всякого травления. Мне этот способ нравится из-за своей простоты. Благодаря ему схему можно собрать за считанные минуты.
Проверка блока питания
Вращением переменного резистора можно установить желаемое напряжение на выходе, что очень удобно.При создании различных электронных устройств, рано или поздно, встаёт вопрос о том, что использовать в качестве источника питания для самодельной электроники. Допустим, собрали вы какую-нибудь светодиодную мигалку, теперь её нужно от чего-то аккуратно запитать. Очень часто для этих целей используют различные зарядные устройства для телефонов, блоки питания компьютеров, всевозможные сетевые адаптеры, которые никак не ограничивают ток, отдаваемый в нагрузку.
А если, допустим, на плате этой самой светодиодной мигалки случайно остались незамеченными две замкнутые дорожки? Подключив её к мощному компьютерному блоку питания собранное устройство легко может сгореть, если на плате имеется какая-либо ошибка монтажа. Именно для того, чтобы не случалось таких неприятных ситуаций, существуют лабораторные блоки питания с защитой по току. Заранее зная, какой примерно ток будет потреблять подключаемое устройство, мы можем предотвратить короткое замыкание, и, как следствие, выгорание транзисторов и нежных микросхем.
В этой статье рассмотрим процесс создания именно такого блока питания, к которому можно подключать нагрузку, не боясь, что что-нибудь сгорит.
Схема блока питания
Схема содержит в себе микросхему LM324, которая совмещает в себе 4 операционных усилителя, вместо неё можно ставить TL074. Операционный усилитель ОР1 отвечает за регулировку выходного напряжения, а ОР2-ОР4 следят за потребляемым нагрузкой током. Микросхема TL431 формирует опорное напряжение, примерно равное 10,7 вольт, оно не зависит от величины питающего напряжения. Переменный резистор R4 устанавливает выходное напряжение, резистором R5 можно подогнать рамки изменения напряжения под свои нужны. Защита по току работает следующим образом: нагрузка потребляет ток, который протекает через низкоомный резистор R20, который называется шунтом, величина падения напряжения на нём зависит от потребляемого тока. Операционный усилитель ОР4 используется в качестве усилителя, повышая малое напряжение падения на шунте до уровня 5-6 вольт, напряжение на выходе ОР4 меняется от нуля до 5-6 вольт в зависимости от тока нагрузки. Каскад ОР3 работает в качестве компаратора, сравнивая напряжение на своих входах. Напряжение на одном входе задаётся переменным резистором R13, который устанавливает порог срабатывания защиты, а напряжение на втором входе зависит от тока нагрузки. Таким образом, как только ток превысит определённый уровень, на выходе ОР3 появится напряжение, открывающее транзистор VT3, который, в свою очередь, подтягивает базу транзистора VT2 к земле, закрывая его. Закрытый транзистор VT2 закрывает силовой VT1, размыкая цепь питания нагрузки. Происходят все эти процессы за считанные доли секунды.
Резистор R20 стоит взять мощностью ватт на 5, чтобы предотвратить его возможный нагрев при долгой работе. Подстроечный резистор R19 задаёт чувствительность по току, чем больше его номинал, тем большей чувствительности можно добиться. Резистор R16 настраивает гистерезис защиты, рекомендую не увлекаться с повышением его номинала. Сопротивление 5-10 кОм обеспечит чёткое защёлкивание схемы при срабатывании защиты, более большое сопротивление даст эффект ограничения по току, когда напряжение не выходе будет пропадать не полностью.
В качестве силового транзистора можно применить отечественные КТ818, КТ837, КТ825 или импортный TIP42. Особое внимание стоит уделить его охлаждению, ведь вся разница входного и выходного напряжение будет рассеиваться в виде тепла на этом транзисторе. Именно поэтому не стоит использовать блок питания на малом выходном напряжении и большом токе, нагрев транзистора при этом будет максимальным. Итак, перейдём от слов к делу.
Изготовление печатной платы и сборка
Печатная плата выполняется методом ЛУТ, который неоднократно описывался в интернете.
На печатной плате добавлен светодиод с резистором, которые не указаны в схеме. Резистор для светодиода подойдёт номиналом 1-2 кОм. Этот светодиод включается при срабатывании защиты. Также добавлены два контакта, обозначенные словом «Jamper», при их замыкании блок питания выходит из защиты, «отщёлкивается». Кроме того, добавлен конденсатор 100 пФ между 1 и 2 выводом микросхемы, он служит для защиты от помех и обеспечивает стабильную работу схемы.
Скачать плату:
(cкачиваний: 1124)
Настройка блока питания
Итак, после сборки схемы можно приступить к её настройке. Первым делом, подаём питание 15-30 вольт и замеряем напряжение на катоде микросхемы TL431, оно должно быть примерно равно 10,7 вольт. Если напряжение, подаваемое на вход блока питания, небольшое (15-20 вольт), то резистор R3 стоит уменьшить до 1 кОм. Если опорное напряжение в порядке, проверяем работу регулятора напряжения, при вращении переменного резистора R4 оно должно меняться от нуля до максимума. Далее, вращаем резистор R13 в самом крайнем его положении возможно срабатывание защиты, когда этот резистор подтягивает вход ОР2 к земле. Можно установить резистор номиналом 50-100 Ом между землёй и выводом крайним выводом R13, который подключается к земле. Подключаем какую-либо нагрузку к блоку питания, устанавливаем R13 в крайнее положение. Повышаем напряжение на выходе, ток будет расти и в какой-то момент сработает защита. Добиваемся нужной чувствительности подстроечным резистором R19, затем вместо него можно впаять постоянный. На этом процесс сборки лабораторного блока питания закончен, можно установить его в корпус и пользоваться.Индикация
Для индикации выходного напряжения весьма удобно использовать стрелочную головку. Цифровые вольтметры хоть и могут показывать напряжение вплоть до сотых долей вольта, постоянно бегущие цифры плохо воспринимаются глазом человека. Именно поэтому рациональнее использовать именно стрелочные головки. Сделать вольтметр из такой головки очень просто – достаточно поставить последовательно с ней подстроечный резистор номиналом 0,5 – 1 МОм. Теперь нужно подать напряжение, величина которого заранее известна и подстроечным резистором подстроить положение стрелки, соответствующее прикладываемому напряжению. Успешной сборки!
Собрал недавно очень неплохой лабораторный регулируемый блок питания по такой, многократно проверенной разными людьми схеме:
- Регулировка от 0 до 40 В (при ХХ и 36В по расчету с нагрузкой) + возможна стабилизация до 50 В, но мне надо было именно до 36 В.
- Регулировка тока от 0 до 6А (Imax устанавливается шунтом).
Имеет 3 вида защиты, если так можно назвать:
- Стабилизация по току (при превышении установленного тока - ограничивает его и любые изменения напряжения в сторону увеличения не вносят изменений)
- Триггерная защита по току (при превышении установленного тока отключает питание)
- Температурная защита (при превышении установленной температуры отключает питание на выходе) У себя ее не ставил.
Вот плата управления, основанная на LM324D.
С помощью 4х ОУ реализовано все управление стабилизацией и вся защита. В интернете более известна как ПиДБП. Данная версия - 16-я усовершенствованная, проверенная многими (v.16у2). Разрабатывается\лась на "Паяльнике". Проста в настройке, собирается буквально на коленке. Регулировка тока у меня довольно грубая и думаю стОит поставить еще дополнительную ручку точной настройки тока, помимо основной. На схеме справа есть пример как это сделать для регулировки напряжения, но можно применить и к регулировке тока. Питается все это от ИИП из одной из соседних тем, с квакающей "защитой":
Как всегда, пришлось развернуть по своему ПП. Думаю о нем здесь особо не стоит говорить. Для умощнения стабилизатора установлены 4 транзистора TIP142:
Все на общем теплоотводе (радиатор от CPU). Для чего их так много? Во-первых - для увеличения выходного тока. Во-вторых - для распределения нагрузки на все 4 транзистора, что в последующем исключает перегрев и выход из строя на больших токах и больших разниц потенциалов. Ведь стабилизатор - линейный и плюс к этому всему, чем выше напряжение на входе и меньше напряжение на выходе, тем больше энергии рассеивается на транзисторах. В добавок у всех транзисторов есть определенные допуски по напряжению и току, для тех кто все это не знал. Вот схема подключения транзисторов в параллель:
Резисторы в эмиттерах можно устанавливать в пределах от 0.1 до 1 Ома, стоит учитывать, что при увеличении тока падение напряжения на них будет существенно и естественно нагрев неизбежен.
Все файлы - краткую информацию, схемы в.ms12 и.spl7, печатку от одного из людей на паяльнике (100% проверенная, все подписано, за что ему огромное спасибо!) в .lay6 формате, предоставляю в архиве . Ну и, наконец, видео работы защиты и немного информации о БП в целом:
Цифровой VA-метр в дальнейшем заменю, поскольку он не точен, шаг показаний большой. Сильно разнятся показания тока при отклонении от настроенного. Например выставим 3 А и на нем тоже 3 А, но когда снизим ток до 0.5 А, то он будет показывать 0.4 А, например. Но это уже другая тема. Автор статьи и фото - BFG5000 .
Обсудить статью МОЩНЫЙ САМОДЕЛЬНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ
!
Если вы ищете схему простого и надежного линейного блока питания, то эта статья именно для вас. Тут вы найдете полную инструкцию по сборке, а также настройке данного блока питания. Автором данной самоделки является Роман (YouTube канал «Open Frime TV»).
Для начала немного предыстории. Совсем недавно автор переделывал свое рабочее место и в качестве третьего блока питания хотел установить именно линейный блок, так как иногда ему приходится собирать схемы, которые не переносят пульсации напряжения. А как нам известно, то у линейного блока на выходе, пульсация напряжения практически полностью отсутствует.
До этого момента линейные блоки автора не сильно интересовали, и он как-то особо не вникал в данную тему. Когда же пришла идея по построению такого блока, Роман сразу открыл всеми любимый и широко известный видеохостинг YouTube. В итоге после продолжительных поисков автор для себя смог выделить 2 схемы. Автором первой является AKA KASYAN (автор одноименного YouTube канала), а вторая схема построена на операционниках.
Но так как операционники могут работать на напряжении до 32В, то и выходное напряжение соответственно не могло превышать данного предела, а это значит эта схема отпадает.
Ладно, можно собрать схему от Касьяна, но и тут нас ждало разочарование. Данная схема боится статики. Это проявлялось взрывом транзисторов если взяться за выходные контакты.
Так было несколько раз. И тогда автор решил оставить данную схему в покое. Вы скажете, что в интернете полно схем линейных блоков питания.
Да, несомненно это так, но только эти две схемы упомянутые выше, имели нормально разведенные печатки, которое можно было просто скачать. Все остальное, либо без печаток, либо собрано навесным монтажом. А мы (радиолюбители) привыкли к тому, что все подается на блюдечке с голубой каёмочкой.
Автор решил развести нормальную печатку. Плата получилось довольно компактной. После проведенного тестирования данной схемы, на удивление она отлично проявила себя.
При такой простоте автору это так понравилось, что он даже решил сделать kit-набор из данной платы. Для этого необходимо преобразовать печатку в Gerber файл (файл с расширением.gbr, представляющий собой проект печатной платы для последующего изготовления фотошаблонов на различном оборудовании). Затем необходимо отправить платы на изготовление.
И вот спустя пару недель после заказа получаем наши долгожданные платы. Вскрыв посылку и рассмотрев платы поближе, можем убедиться, что все очень качественно и красиво получилось.
Итак, давайте уже запаяем данную плату и проверим ее в работе. Компонентов для установки не так уж много, паять от силы минут 20, не больше.
Закончили с пайкой. Производим первое включение. И тут нас ждет небольшое разочарование. Данная плата не обошлась без косяков. Проявились они в том, что при вращении ручки потенциометра влево идёт увеличение напряжения и тока, а при правом вращении происходит уменьшение.
Так произошло потому, что резисторы для данной платы автор вынес на провода (для последующей установки на корпус) и там без проблем можно было поменять направление вращения просто поменяв боковые контакты. Ну ладно, зато все остальное работает как положено.
Но все же автор исправил печатку, теперь там при правом вращении потенциометра идёт увеличение напряжения, все как и должно быть. Так что можете смело скачивать и повторять данную конструкцию (архив с данной печатной платой находится в описании под оригинальным видеороликом автора, необходимо пройти по ссылке ИСТОЧНИК в конце статьи).
А теперь давайте перейдем к детальному рассмотрению схемы и непосредственно самой платы. Схему вы можете видеть на своих экранах.
Данный блок питания оснащен регулятором напряжения и тока, а также системой защиты от короткого замыкания, которая просто необходима в таких блоках.
Представьте себе на минуточку, что происходит при коротком замыкании, когда на входе напряжение 36В. Получается, что все напряжение рассеивается на силовом транзисторе, который конечно же такого издевательства вряд ли выдержит.
Защиту тут можно настроить. С помощью вот этого подстроечного резистора выставляем любой ток срабатывания.
Здесь установлена релюшка защиты на 12В, а входное напряжение может достигать 40В. Поэтому необходимо было получить напряжение 12В.
Это можно реализовать с помощью параметрического стабилизатора на транзисторе и стабилитроне. Стабилитрон на 13В, так как идет падение напряжения на переходах коллектор-эмиттер двух транзисторов.
Итак, теперь можно приступать к тестам данного линейного блока питания. Подаем напряжение в 40В от лабораторного блока питания. На нагрузку вешаем лампочку рассчитанную на напряжение 36В, мощностью 100Вт.
Затем начинаем потихоньку вращать переменный резистор.
Как видим регулировка напряжения работает отлично. Теперь давайте попробуем регулировать ток.
Как можно наблюдать, при вращении второго резистора ток уменьшается, а это значит, что схема работает в штатном режиме.
Так как это линейный блок и все «лишнее» напряжение превращается в тепло, ему нужен радиатор довольно таки больших размеров. Для этих целей отлично зарекомендовали себя радиаторы от процессора компьютера. Такие радиаторы имеют большую площадь рассеивания, а если их еще оснастить вентилятором, то можно в принципе полностью забыть про перегрев транзистора.
