Регулируемый источник питания постоянного тока своими руками

Регулируемый источник питания постоянного тока своими руками

Дата: 12.02.2016 // 0 Комментариев

Собирая лабораторный блок питания своими руками, многие сталкиваются с проблемой выбора схемы. Импульсные блоки питания при наладке самодельных передатчиков или приемников могут давать нежелательные помехи в эфир, а линейные блоки питания зачастую не в силах развивать большую мощность. Почти универсальным блоком может стать простой линейный блок питания 1,3 – 30В и током 0 – 5А, который будет работать в режиме стабилизации тока и напряжения. При желании им можно будет, как зарядить аккумулятор, так и запитать чувствительную схему.

В сети гуляет интересная схема, которая обсуждалась на множестве форумов, отзывы по ней были ну совсем неоднозначные. Ниже приводим оригинал этой схемы, и вкратце расскажем, откуда она взята. На основе ее мы сделаем лабораторный блок питания своими руками.

Это почти классика. Блок питания реализован на стабилизаторе напряжения LM317, который может регулировать напряжение в пределах 1,3 – 37В. Работая в паре с мощным транзистором КТ818, схема способна протянуть через себя уже значительный ток. Ограничитель и стабилизатор тока, так называемая защита лабораторного блока питания, организована на LM301.

Если обратиться к первоисточникам, можно увидеть, что основа схемы описывалась в разных книгах, например Г. Шрайбер «300 схем источников питания» стр. 39.

А также упоминалась в книге П. Хоровиц «Искусство схемотехники» том 1, стр. 358.

Новичкам, собирающий первый блок питания, рекомендуем ознакомиться с вышеупомянутой литературой, там есть, что для себя почерпнуть.

Как видим, основа особо не поменялась, схема обросла парой фильтрующих конденсаторов, диодными мостами и весьма странным способом включения измерительной головки. Также применяется транзистор КТ818, который значительно уступает по мощности MJ4502 или MJ2955.

Лабораторный блок питания своими руками 1,3-30В 0-5А

Немножко подумав, мы сделали свою интерпретацию данного блока питания. Повысили емкость входных конденсаторов, убрали элементы измерительной головки и добавили парочку защитных диодов. Применения в этой схеме КТ818 было абсолютно неоправданно, он безбожно грелся и безвозвратно издох, пока его не заменили парой недорогих транзисторов TIP36C, которые включили параллельно.

Настройку блока питания необходимо проводить в несколько этапов:

Первое включение производится без LM301 и транзисторов. Регулятором Р3 проверяем, как регулируется напряжение. За регулировку напряжения отвечают LM317, Р3, R4 и R6, С9.

Если регулировка напряжения производиться нормально, тогда к схеме подключаем транзисторы. Пару транзисторов покупать лучше с одной партии, с максимально близким hFE. Для нормальной работы параллельно включенных транзисторов, в цепи эмиттера должны находиться балансировочные резисторы R7 и R8. Номинал R7 и R8 необходимо подбирать, сопротивление должно быть максимально низким, но достаточным, что бы ток проходящий через Т1 был равен току проходящим через Т2. На данном этапе к выходу БП можно подключать нагрузку, но ни в коем случае не стоит устраивать КЗ – транзисторы моментально выйдут из строя, забрав с собой и LM317.

Следующим этапом станет установка LM301. Важно убедиться, что на 4-й ножке операционного усилителя присутствует -6 В. Если там +6 В, то необходимо внимательно осмотреть, как у Вас включен диодный мост BR2 и правильно ли подключен конденсатор С2. Питание LM301 (7я ножка) МОЖНО брать с выхода БП.

Вся дальнейшая настройка сводиться к подгону Р1 под максимальный рабочий ток блока питания. Как видим, настроить лабораторный блок питания своими руками будет совсем не трудно, главное не допустить ошибки при монтаже.

Используемые нами основные компоненты:

  • Трансформатор ТПП 306-127/220-50. Позволяет выжать с каждой 20 вольтовой обмотки по 2,56 А, включив их параллельно получим 5,12 А. Остальные обмотки идут на питание операционного усилителя, вентилятора и цифрового вольтамперметра;
  • Стабилизатор — LM317К;
  • Транзисторы — TIP36C;
  • Операционный усилитель — LM301AN;
  • Конденсаторы электролитические – номинал см. схему, максимальным напряжением до 50В;
  • Диоды BR2 – 1N1007;
  • Диоды BR1 — MBR20100CT;
  • Резисторы R1 – 33 Ом, 2Вт;
  • Резисторы R5, R7, R8 – 0,1 Ом, 5Вт;
  • Остальные резисторы мощностью — 0,25Вт;
  • Резисторы Р1 – многооборотный подстроечный 470 кОм;
  • Предохранитель F2 – самовосстанавливающейся предохранитель от Littelfuse на 7А/30В.

Лабораторный блок питания 30в 5а, результат

Плата управления собранная на макетке.

Плата основного диодного моста.

Транзисторы установлены на радиатор от Cooler Master CMDK8, этот боксовый куллер способен рассеивать мощность до 95 Вт.

Внутри блока расположен 80мм дополнительный вентилятор, охлаждающий диодный мост и трансформатор, а также обдувающий радиатор транзисторов с тыльной стороны.

Все это добро засунуто в добротный радиолюбительский корпус, оставшийся со времен СССР. Вот таким вышел у нас лабораторный блок питания своими руками.

Читайте также:  Звезды на потолке проектор

Подключение цифрового вольтамперметра избавило нас от измерительных стрелочных приборов.

Демонстрация работы:

В работе с максимальным током в 5 А транзисторы остаются теплыми благодаря хорошей системе охлаждения, температура основного диодного моста также в норме, т.к. там используются мощные диоды Шоттки и вентилятор, который охлаждает этот мост и трансформатор. При полной нагрузке все таки происходит небольшой нагрев трансформатора. Вес блока составил порядка 4 кг.

Уже изготовив данный блок, пришла идея, как можно немного переделать схему и получить этот лабораторный блок питания с нуля вольт. Но это уже будет другая история…

Работы наших читателей

Ниже будем добавлять работы наших читателей, присылайте в комментах фото своих лабораторных блоков питания собранные по этой схеме, будем добавлять в статью, так станет интересней.

    Лабораторный блок питания своими руками прислал Алексей. Это его первая электронная подделка, пока не оформлен в корпус. Трансформатор: ТПП-312. Транзисторы: пара TIP36C. На выходе: ток до 7А.

Лабораторный блок питания собрал своими руками Виктор. Трансформатор: взял с бесперебойника. Транзисторы: пара TIP36C. На выходе: ток до 5А.

Корпус подошел от распределительной коробки, размер лабораторного БП 24х19х9,5 см, вес 4,5 кг. По затратам на все ушло около 900 рублей.

Лабораторный блок питания выдает напряжение 1.3… 25 вольт, максимальное честное напряжение 19,5 при нагрузке 5 ампер, это почти, то напряжение, которое выдает трансформатор до диодного моста и конденсаторов.

Самодельный лабораторный блок питания от Валерия. Трансформатор: ТПП-307: пара TIP36C. На выходе: ток до 3,6А. Из за проблем с трансформатором, выжать больше не получилось.

Еще один лабораторный блок питания от Алексея. Трансформатор: ТПП-312: Силовые транзисторы пара TIP36C. На выходе: ток до 5,5А. Из за небольшой ошибки в трассировке дорожек этот БП занял у Алексея очень много времени и сил.

Свой лабораторный блок питания, который собран по нашей схеме, прислал нам Сергей. Транзисторы: пара TIP36C. Трансформатор: перемотанный трансформатор от UPS. Отдельно хотелось отметить, что такой трансформатор без перемотки не хотел корректно работать в БП. Дополнительно Сергей модифицировал свой блок питания, а именно оснастив его системой автоматической регулировки оборотов вентилятора, снятой со старого компьютерного блока питания. Стоимость блока получилась примерно в 2700 руб.

Этот лабораторный блок питания мы получили от Александра. Во время сборки Александр не однократно сталкивался с различными проблемами, не смог подружить пару транзисторов и не сразу разобрался с питанием LM301. Но благополучно их решил и не стал опускать руки. Транзисторы: пара TIP36C. Трансформатор: ТПП 322. На выходе 30В и 5А.

Такой блок мы получили от Андрея. Выдает 19,5-20 В и 5 А. Порог установлен на 4,5 А. Хотя однако трансформатор может намного больше (32 В; 6 А). Добавлены последовательно к переменным резисторам еще по одному, номиналом 10% от базового. Транзисторы: пара TIP36C. Трансформатор: тороидальный от радиолы.

Подача напряжения питания для различной электронной аппаратуры может осуществляться не только от заводских устройств. Блок питания (БП) своими руками можно сделать и в домашних условиях. В том случае, когда такой аппарат нужен для постоянной работы с различными напряжениями при регулировке: усилителей, генераторов и других самодельных схем, желательно, чтобы он был лабораторным.

Схемы блоков питания

Напряжение лабораторного БП располагается в интервале от 0 до 35 вольт. Для этой цели подходят схемы, по которым можно собрать следующие БП:

  • однополярный;
  • двуполярный;
  • лабораторный импульсный.

Конструкции подобных устройств обычно собраны либо на обычных трансформаторах напряжения (ТН), либо на импульсных трансформаторах (ИТ).

Внимание! Отличие ИТ от ТН в том, что на обмотки ТН подается синусоидальное переменное напряжение, а на обмотки ИТ приходят однополярные импульсы. Схема включения обоих абсолютно идентична.

Простой лабораторный

Однополярный БП с возможностью регулировать выходное напряжение можно собрать по схеме, в которую входят:

  • понижающий трансформатор Tr ( 220/12…30 В);
  • диодный мост Dr для выпрямления пониженного переменного напряжения;
  • электролитический конденсатор С1 (4700 мкФ*50В) для сглаживания пульсации переменной составляющей;
  • потенциометр для регулировки выходного напряжения Р1 5 кОм;
  • сопротивления R1, R2, R3 номиналом 1кОм, 5,1 кОм и 10 кОм, соответственно;
  • два транзистора: Т1 КТ815 и Т2 КТ805, которые желательно установить на теплоотводы;
  • для контроля напряжения на выходе устанавливают цифровой вольтамперметр, с интервалом измерений от 1,5 до 30 В.
Читайте также:  Почему на туи появились шишки

В коллекторную цепь транзистора Т2 включены: С2 10 мкф * 50 В и диод Д1.

К сведению. Диод устанавливают для защиты С2 от переполюсовки при подключении к аккумуляторам для подзарядки. Если такая процедура не предусмотрена, можно заменить его перемычкой. Все диоды должны выдерживать ток не менее 3 А.

Двухполярный источник питания

Для питания усилителей низкой частоты (УНЧ), имеющих два “плеча” усиления возникает необходимость в применении двухполярного БП.

Важно! Если монтировать лабораторный БП, стоит остановить внимание именно на аналогичной схеме. Источник питания должен поддерживать любые форматы выдаваемого постоянного напряжения.

Для такой схемы допустимо применять трансформатор с двумя обмотками на 28 В и одной на 12 В. Первые две – для усилителя, третья – для питания охлаждающего вентилятора. Если таковой не окажется, то достаточно двух обмоток равного напряжения.

Для регулировки выходного тока применены наборы резисторов R6-R9, подключаемые с помощью сдвоенного галетного переключателя (5 положений). Резисторы подбирают такой мощности, чтобы они выдерживали ток более 3 А.

Внимание! Установленные светодиоды гаснут при срабатывании защиты по току, если он превышает значение 3 А.

Переменный резистор R нужно брать сдвоенный номиналом 4.7 Ом. Так проще осуществлять регулировку по обоим плечам. Стабилитроны VD1 Д814 соединены последовательно для получения 28 В (14+14).

Для диодного моста можно взять диоды подходящей мощности, рассчитанные на ток до 8 А. Допустимо устанавливать диодную сборку типа KBU 808 или аналогичную. Транзисторы КТ818 и КТ819 необходимо установить на радиаторы.

Подбираемые транзисторы должны иметь коэффициент усиления от 90 до 340. БП после сборки не требует специальной наладки.

Лабораторный импульсный бп

Отличительной чертой ИПБ является рабочая частота, которая в сто раз выше частоты сети. Это дает возможность получить большее напряжение при меньшем количестве витков обмотки.

Информация. Чтобы получить 12 В на выходе ИПБ с током 1 А для сетевого трансформатора достаточно 5 витков при сечении провода 0,6-0,7 мм.

Простой полярный ИП можно собрать, используя импульсные трансформаторы от компьютерного БП.

Лабораторный блок питания своими руками можно собрать по схеме приведенной ниже.

Данный источник питания собран на микросхеме TL494.

Важно! Для управления Т3 и Т4 используется схема, в которую входит управляющий Тr2. Это связано с тем, что встроенные ключевые элементы микросхемы не имеют достаточной мощности.

Трансформатор Тr1 (управляющий) берут от компьютерного БП, он «раскачивается» при помощи транзисторов Т1 и Т2.

Особенности сборки схемы:

  • для минимизации потерь при выпрямлении используют диоды Шоттки;
  • ESR электролитов в фильтрах на выходе должен быть как можно ниже;
  • дроссель L6 от старых БП применяют без изменения обмоток;
  • дроссель L5 перематывают, намотав на ферритовое кольцо медный провод диаметром 1,5 мм, набрав 50 витков;
  • Т3, Т4 и D15 крепят на радиаторы, предварительно отформатировав выводы;
  • для питания микросхемы, управления током и напряжением применяют отдельную схему на Tr3 BV EI 382 1189.

Вторичная обмотка выдает 12 В, которые выпрямляются и сглаживаются при помощи конденсатора. Микросхема линейного стабилизатора 7805 стабилизирует его до 5 В для питания схемы индикации.

Внимание! Допустимо использовать в этом БП любую схему вольтамперметра. В таком случае микросхема для стабилизации 5 В не понадобится.

Изготовление печатной платы и сборка

Схема подразумевает изготовление трёх печатных плат. Платы подбираются для корпуса Kradex Z4A.

Платы выполнены из фольгированного гетинакса путем фотопечати и протравки дорожек.

Настройка блока питания

Правильно собранное устройство не нуждается в особой регулировке. Необходимо лишь подстроить диапазоны регулировки тока и напряжения.

Четыре операционных усилителя в микросхеме LM324 осуществляют регулировку тока и напряжения. Микросхема питается через фильтр, собранный на L1, C1 и С2.

Чтобы настроить схему регулировки, нужно подобрать элементы, помеченные звёздочкой, для маркировки регулирующих диапазонов.

Индикация

Для индикации обычно используются устройства индикации и модуль измерения на микроконтроллерах. Питание таких контроллеров лежит в пределах 3-5 В.

Рекомендации по улучшению надежности

Лабораторный бп должен простоять под нагрузкой не менее 2 часов. После этого проверяют температуру корпусов трансформаторов, работу теплоотводов. При намотке трансформаторов для снижения шума при работе намотку обмоток осуществляют плотно виток к витку. Готовую конструкцию заливают парафином. При установке элементов на радиаторы места контактов промазывают теплопроводящей пастой.

В корпусе просверливают ряд отверстий, напротив теплоотводов, сверху дополнительно устанавливают кулер.

Защита блока питания

Токовая стабилизация (защита) микросхемы LM324 срабатывает при превышении установленного токового порога. В этом случае на микросхему приходит сигнал о понижении напряжения. Красный светодиод служит индикатором повышения напряжения или возникновения короткого замыкания. В рабочем режиме светится зеленый светодиод.

Читайте также:  Ваза из газетных трубочек мастер класс видео

Советы по оформлению корпуса

Корпус Kradex Z4A позволяет выводить элементы управления и индикации, как на лицевую, так и на боковые панели. Ручки регулировки, индикатор лучше всего устанавливать на лицевую панель. Разъем для выходного напряжения можно крепить где угодно.

Собранный своими руками лабораторный блок питания с использованием мощных полевых транзисторов и импульсных трансформаторов незаменим для работы. В качестве индикаторов желательно использовать цифровые электронные ампервольтметры.

Видео

Схема и описание

Как-то недавно мне в интернете попалась одна схема очень простого блока питания с возможностью регулировки напряжения. Регулировать напряжение можно было от 1 Вольта и до 36 Вольт, в зависимости от выходного напряжения на вторичной обмотке трансформатора.

Внимательно посмотрите на LM317T в самой схеме! Третья нога (3) микросхемы цепляется с конденсатором С1, то есть третяя нога является ВХОДОМ, а вторая нога (2) цепляется с конденсатором С2 и резистором на 200 Ом и является ВЫХОДОМ.

С помощью трансформатора из сетевого напряжения 220 Вольт мы получаем 25 Вольт, не более. Меньше можно, больше нет. Потом все это дело выпрямляем диодным мостом и сглаживаем пульсации с помощью конденсатора С1. Все это подробно описано в статье как получить из переменного напряжения постоянное. И вот наш самый главный козырь в блоке питания – это высокостабильный регулятор напряжения микросхема LM317T. На момент написания статьи цена этой микросхемы была в районе 14 руб. Даже дешевле, чем буханка белого хлеба.

Описание микросхемы

LM317T является регулятором напряжения. Если трансформатор будет выдавать до 27-28 Вольт на вторичной обмотке, то мы спокойно можем регулировать напряжение от 1,2 и до 37 Вольт, но я бы не стал подымать планку более 25 вольт на выходе трансформатора.

Микросхема может быть исполнена в корпусе ТО-220:

или в корпусе D2 Pack

Она может пропускать через себя максимальную силу тока в 1,5 Ампер, что вполне достаточно для питания ваших электронных безделушек без просадки напряжения. То есть мы можем выдать напряжение в 36 Вольт при силе тока в нагрузку до 1,5 Ампера, и при этом наша микросхема все равно будет выдавать также 36 Вольт – это, конечно же, в идеале. В действительности просядут доли вольта, что не очень то и критично. При большом токе в нагрузке целесообразней поставить эту микросхему на радиатор.

Для того, чтобы собрать схему, нам также понадобится переменный резистор на 6,8 Килоом, можно даже и на 10 Килоом, а также постоянный резистор на 200 Ом, желательно от 1 Ватта. Ну и на выходе ставим конденсатор в 100 мкФ. Абсолютно простая схемка!

Сборка в железе

Раньше у меня был очень плохой блок питания еще на транзисторах. Я подумал, почему бы его не переделать? Вот и результат 😉

Здесь мы видим импортный диодный мост GBU606. Он рассчитан на ток до 6 Ампер, что с лихвой хватает нашему блоку питания, так как он будет выдавать максимум 1,5 Ампера в нагрузку. LM-ку я поставил на радиатор с помощью пасты КПТ-8 для улучшения теплообмена. Ну а все остальное, думаю, вам знакомо.

А вот и допотопный трансформатор, который выдает мне напряжение 12 Вольт на вторичной обмотке.

Все это аккуратно упаковываем в корпус и выводим провода.

Минимальное напряжение у меня получилось 1,25 Вольт, а максимальное – 15 Вольт.

Ставлю любое напряжение, в данном случае самые распространенные 12 Вольт и 5 Вольт

Все работает на ура!

Очень удобен этот блок питания для регулировки оборотов мини-дрели, которая используется для сверления плат.

Аналоги на Алиэкспресс

Кстати, на Али можно найти сразу готовый набор этого блока без трансформатора.

Ссылка на этот кит-набор здесь .

Лень собирать? Можно взять готовый 5 Амперный меньше чем за 2$:

Посмотреть можно по этой ссылке.

Если 5 Ампер мало, то можете посмотреть 8 Амперный. Его вполне хватит даже самому прожженному электронщику:

Также неплохо было бы доработать этот блок питания ампервольтметром

который также можно купить на Али здесь .

С трансформатором и корпусом уже будет подороже:

Вот так он будет выглядеть при сборке

Глянуть его можно по этой ссылке. Может быть найдете подешевле.

А лучше вообще не заморачиваться и взять готовый лабораторный мощный блок питания со всеми прибамбасами:

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector