Предлагаемая схема простого (всего 3 транзистора) блока питания выгодно отличается точностью поддержания выходного напряжения - тут применена компенсационная стабилизация, надёжностью запуска, широким диапазоном регулировки и дешёвыми недефицитными деталями. Печатная плата в формате Lay - .
После правильной сборки работает сразу, только подбираем стабилитрон согласно требуемому значению максимального выходного напряжения БП.
Корпус делаем из того, что под рукой. Классический вариант - металлическая коробочка от компьютерного БП ATX. Уверен, каждый имеет их немало, так как иногда они сгорают, а купить новый проще, чем чинить.
В корпус прекрасно влазит трансформатор на 100 ватт, и плате с деталями найдётся место.
Кулер можно оставить - лишним не будет. А чтоб не шумел, просто питаем его через токоограничительный резистор, который подберёте экспериментально.
Для передней панели не поскупился и купил пластиковую коробочку - в ней очень удобно делать отверстия и прямоугольные окна для индикаторов и регуляторов.
Амперметр берём стрелочный - чтоб хорошо были видны броски тока, а вольтметр поставил цировой - так удобнее и красивее!
После сборки регулируемого блока питания проверяем его в работе - он должен давать почти полный ноль при нижнем (минимальном) положении регулятора и до 30В - при верхнем. Подключив нагрузку пол ампера - смотрим на просадку выходного напряжения. Она должна быть тоже минимальной.
С тех пор как возобновил свою радиолюбительскую деятельность, меня часто посещала мысль о качественном и универсальном . Имевшийся в наличии и произведенный лет 20 назад блок питания имел лишь два напряжения на выходе - 9 и 12 вольт при токе порядка одного Ампера. Остальные необходимые в практике напряжения приходилось «выкручивать» добавляя разные стабилизаторы напряжения, а для получения напряжений выше 12 Вольт - использовать трансформатор и разные преобразователи.
Такая ситуация порядком надоела и стал присматривать схему лабораторника в интернете для повторения. Как оказалось многие из них это одна и та же схема на операционных усилителях, но в разных вариациях. При этом на форумах обсуждения этих схем на тему их работоспособности и параметров напоминали тему диссертаций. Повторять и тратиться на сомнительные схемы не хотелось, и во время очередного похода на Алиэкспресс вдруг набрел на набор конструктора линейного блока питания с вполне приличными параметрами: регулируемым напряжением от 0 до 30 Вольт и током до 3 Ампер. Цена в 7,5 $, делала процесс самостоятельной покупки компонентов, разработки и травлением платы просто бессмысленным. В итоге, получил по почте вот такой набор:
Не взирая на цену набора, качество изготовления платы могу назвать отменным. В комплекте даже оказалось два лишних конденсатора на 0,1 мкф. Бонус - пригодятся)). Все что нужно сделать самому - это «включив режим внимания», расставить компоненты по своим местам и спаять. Китайские товарищи позаботились о том, чтобы перепутать, что либо смог только человек, впервые узнавший о батарейке и лампочке - на плату нанесена шелкография с номиналами компонентов. В финале получается вот такая плата:
Характеристики лабораторного блока питания
- входное напряжение: 24 В переменного тока;
- выходное напряжение: от 0 до 30 В (регулируемое);
- выходной ток: 2 мА - 3 А (регулируемый);
- пульсации выходного напряжения: менее 0.01%
- размер платы 84 х 85 мм;
- защита от короткого замыкания;
- защита по превышению установленной величины тока.
- О превышении установленного тока сигнализирует светодиод.
Для получения полноценного блока следует добавить лишь три компонента - трансформатор с напряжением на вторичной обмотке 24 вольта при 220 вольтах на входе (важный момент, о котором подробно ниже) и током 3,5-4 А, радиатор для выходного транзистора и кулер на 24 Вольта для охлаждения радиатора при большом токе нагрузки. Кстати, в интернете нашлась и схема данного блока питания:
Из основных узлов схемы можно выделить:
- диодный мост и фильтрующий конденсатор;
- регулирующий узел на транзисторах VT1 и VT2;
- узел защиты на транзисторе VT3 отключает выход, пока питание операционных усилителей не будет нормальным
- стабилизатор питания вентилятора на микросхеме 7824;
- на элементах R16, R19, C6, C7, VD3, VD4, VD5 построен узел формирования отрицательного полюса питания операционных усилителей. Наличие этого узла обуславливает питание всей схемы именно переменным током от трансформатора;
- выходные конденсатор С9 и защитный диод VD9.
Отдельно нужно остановиться на некоторых компонентах примененных в схеме:
- выпрямительные диоды 1N5408, выбраны впритык - максимальный выпрямленный ток 3 Ампера. И хоть диоды в мосте работают попеременно, все же не будет лишним заменить их более мощными, например диодами Шотки на 5 А;
- стабилизатор питания вентилятора на микросхеме 7824 выбран на мой взгляд не совсем удачно - под рукой у многих радиолюбителей наверняка найдутся вентиляторы на 12 вольт от компьютеров, а вот куллеры на 24 В встречаются гораздо реже. Покупать такой не стал, решив заменить 7824 на 7812, но в процессе испытаний БП отказался от этой идеи. Дело в том, что при входном переменном напряжении в 24 В, после диодного моста и фильтрующего конденсатора получаем 24*1,41=33,84 Вольта. Микросхема 7824 прекрасно справится с задачей рассеивания лишних 9, 84 Вольта, а вот 7812 приходится тяжко, рассеивая в тепло 21,84 Вольта.
Кроме того, входное напряжение для микросхем 7805-7818 регламентировано производителем на уровне 35 Вольт, для 7824 на уровне 40 Вольт. Таким образом, в случае простой замены 7824 на 7812, последняя будет работать на грани. Вот ссылка на даташит .
Учитывая вышеприведенное, имевшийся в наличии кулер на 12 Вольт подключил через стабилизатор 7812, запитав ее от выхода штатного стабилизатора 7824. Таким образом, схема питания кулера получилась хоть и двухступенчатой, но надежной.
Операционные усилители TL081, согласно даташита требуют двуполярное питание +/- 18 Вольт - в целом 36 Вольт и это максимальное значение. Рекомендуемое +/- 15.
И вот тут начинается самое интересное относительно переменного входного напряжения величиной 24 Вольта! Если взять трансформатор, который при 220 В на входе, выдает 24 В на выходе, то опять же после моста и фильтрующего конденсатора получаем 24*1,41=33,84 В.
Таким образом, до достижения критической величины остается всего 2,16 Вольта. При увеличении напряжения в сети до 230 Вольт (а такое бывает в нашей сети), с фильтрующего конденсатора снимем уже 39,4 Вольта постоянного напряжения, что приведет к гибели операционных усилителей.
Выхода тут два: либо заменить операционные усилители другими, с более высоким допустимым напряжением питания, либо уменьшить количество витков во вторичной обмотке трансформатора. Я пошел по второму пути, подобрав количество витков во вторичной обмотке на уровне 22-23 Вольта при 220 В на входе. На выходе БП получил 27,7 Вольта, что меня вполне устроило.
В качестве радиатора для транзистора D1047 нашел в закромах радиатор процессора. На нем же закрепил стабилизатор напряжения 7812. Дополнительно установил плату контроля оборотов вращения вентилятора. Ею со мной поделился донорский компьютерный блок питания ПК. Терморезистор закрепил между ребер радиатора.
При токе в нагрузке до 2,5 А вентилятор вращается на средних оборотах, при повышении тока до 3 А в течении длительного времени вентилятор включается на полую мощность и снижает температуру радиатора.
Индикатор цифровой для блока
Для визуализации показаний напряжения и тока в нагрузке применил вольтамперметр DSN-VC288, который обладает следующими характеристиками:
- диапазон измерений: 0-100 В 0-10A;
- рабочий ток: 20mA;
- точность измерения: 1%;
- дисплей: 0.28 " (Два цвета: синий (напряжение), красный (сила тока);
- минимальный шаг измерения напряжения: 0,1 В;
- минимальный шаг измерения силы тока: 0,01 A;
- рабочая температура: от -15 до 70 °С;
- размер: 47 х 28 х 16 мм;
- рабочее напряжение, необходимое для работы электроники ампервольтметра: 4,5 - 30 В.
Учитывая диапазон рабочего напряжения существует два способа подключения:
- Если источник измеряемого напряжения работает в диапазоне от 4,5 до 30 Вольт , то тогда схема подключения выглядит так:
- Если источник измеряемого напряжения работает в диапазоне 0-4,5 В или выше 30 Вольт , то до 4,5 Вольт ампервольтметр не запустится, а при напряжении более 30 Вольт он просто выйдет из строя, во избежание чего следует воспользоваться следующей схемой:
В случае с данным блоком питания, напряжение для питания ампервольтметра есть из чего выбрать. В блоке питания есть два стабилизатора - 7824 и 7812. До 7824 длина провода получалась короче, поэтому запитал прибор от него, подпаяв провод к выходу микросхемы.
О проводах из комплекта
- провода трехконтактного разъема тонкие и выполнены проводом 26AWG - толще тут и не нужно. Цветная изоляция интуитивно понятна - красный это питание электроники модуля, черный это масса, желтый — измерительный провод;
- провода двухконтрактного разъема - это провода токоизмерительные и выполнены толстым проводом 18AWG.
При подключении и сравнении показаний с показаниями мультиметра, расхождения составили 0,2 Вольта. Производитель предусмотрел подстроечные сопротивления на плате для калибровки показаний напряжения и тока, что является большим плюсом. В некоторых экземплярах наблюдается отличные от нуля показания амперметра без нагрузки. Оказалось, что решить проблему можно сбросом показаний амперметра, как показано ниже:
Картинка из интернета, потому прошу простить за грамматические ошибки в надписях. В общем со схемотехникой закончили -
У каждого радиолюбителя, будь он чайник или даже профессионал, на краю стола должен чинно и важно лежать блок питания . У меня на столе в данный момент лежат два блока питания. Один выдает максимум 15 Вольт и 1 Ампер (черный стрелочный), а другой 30 Вольт, 5 Ампер (справа):
Ну еще есть и самопальный блок питания:
Думаю, вы часто их видели в моих опытах, которые я показывал в различных статьях.
Заводские блоки питания я покупал давненько, так что они мне обошлись недорого. Но, в настоящее время, когда пишется эта статья, доллар уже пробивает отметку в 70 рублей. Кризис, мать его, имеет всех и вся.
Ладно, что-то разошелся… Так о чем это я? Ах да! Думаю, не у всех карманы лопают от денег… Тогда почему бы нам не собрать простую и надежную схему блока питания своими ручонками, которая будет ничуть не хуже покупного блока? Собственно, так и сделал наш читатель. Нарыл схемку и собрал самостоятельно блок питания:
Получилось очень даже ничего! Итак, далее от его имени…
Первым делом давайте разберемся, в чем хорош данный блок питания:
– выходное напряжение можно регулировать в диапазоне от 0 и до 30 Вольт
– можно выставлять какой-то предел по силе тока до 3 Ампер, после которого блок уходит в защиту (очень удобная функция, кто использовал, тот знает).
– очень низкий уровень пульсаций (постоянный ток на выходе блока питания мало чем отличается от постоянного тока батареек и аккумуляторов)
– защита от перегрузки и неправильного подключения
– на блоке питания путем короткого замыкания (КЗ) “крокодилов” устанавливается максимально допустимый ток. Т.е. ограничение по току, которое вы выставляете переменным резистором по амперметру. Следовательно перегрузки не страшны. Сработает индикатор (светодиод) обозначающий превышение установленного уровня тока.
Итак, теперь обо всем по порядку. Схема давно уже гуляет в интернете (кликните по изображению, откроется в новом окне на полный экран):
Цифры в кружочках – это контакты, к которым надо припаивать провода, которые пойдут на радиоэлементы.
Обозначение кружочков на схеме:
- 1 и 2 к трансформатору.
- 3 (+) и 4 (-) выход постоянного тока.
- 5, 10 и 12 на P1.
- 6, 11 и 13 на P2.
- 7 (К), 8 (Б), 9 (Э) к транзистору Q4.
На входы 1 и 2 подается переменное напряжение 24 Вольта от сетевого трансформатора. Трансформатор должен быть приличных габаритов, чтобы в нагрузку он смог выдать до 3 Ампер в легкую. Можно его купить, а можно и намотать).
Диоды D1…D4 соединены в диодный мост . Можно взять диоды 1N5401…1N5408 или какие-нибудь другие, которые выдерживают прямой ток до 3 Ампер и выше. Можно также использовать готовый диодный мост, который бы тоже выдерживал прямой ток до 3 Ампер и выше. Я же использовал диоды таблетки КД213:
Микросхемы U1,U2,U3 представляют из себя операционные усилители. Вот их цоколевка (расположение выводов). Вид сверху:
На восьмом выводе написано “NC”, что говорит о том, что этот вывод никуда цеплять не надо. Ни к минусу, ни к плюсу питания. В схеме выводы 1 и 5 также никуда не цепляются.
Транзистор Q1 марки ВС547 или BC548. Ниже его распиновка:
Транзистор Q2 возьмите лучше советский, марки КТ961А
Не забудьте его поставить на радиатор.
Транзистор Q3 марки BC557 или BC327
Транзистор Q4 обязательно КТ827!
Вот его распиновка:
Схему я перечерчивать не стал, поэтому есть элементы, которые могут ввести в замешательство – это переменные резисторы. Так как схема блока питания болгарская, то у них переменные резисторы обозначают так:
У нас вот так:
Я даже указал, как узнать его выводы с помощью вращения столбика (крутилки).
Ну и, собственно, список элементов:
R1 = 2,2 кОм 1W
R2 = 82 Ом 1/4W
R3 = 220 Ом 1/4W
R4 = 4,7 кОм 1/4W
R5, R6, R13, R20, R21 = 10 кОм 1/4W
R7 = 0,47 Ом 5W
R8, R11 = 27 кОм 1/4W
R9, R19 = 2,2 кОм 1/4W
R10 = 270 кОм 1/4W
R12, R18 = 56кОм 1/4W
R14 = 1,5 кОм 1/4W
R15, R16 = 1 кОм 1/4W
R17 = 33 Ом 1/4W
R22 = 3,9 кОм 1/4W
RV1 = 100K многооборотный подстроечный резистор
P1, P2 = 10KOhm линейный потенциометр
C1 = 3300 uF/50V электролитический
C2, C3 = 47uF/50V электролитический
C4 = 100нФ
C5 = 200нФ
C6 = 100пФ керамический
C7 = 10uF/50V электролитический
C8 = 330пФ керамический
C9 = 100пФ керамический
D1, D2, D3, D4 = 1N5401…1N5408
D5, D6 = 1N4148
D7, D8 = стабилитроны на 5,6V
D9, D10 = 1N4148
D11 = 1N4001 диод 1A
Q1 = BC548 или BC547
Q2 = КТ961А
Q3 = BC557 или BC327
Q4 = КТ 827А
U1, U2, U3 = TL081, операционный усилитель
D12 = светодиод
Теперь я расскажу, как я его собирал. Трансформатор уже взял готовый от усилителя. Напряжение на его выходах составило порядка 22 Вольта. Потом стал подготавливать корпус для моего БП (блок питания)
протравил
отмыл тонер
просверлил отверстия:
Запаял кроватки для ОУ (операционных усилителей) и все другие радиоэлементы, кроме двух мощных транзисторов (они будут лежать на радиаторе) и переменных резисторов:
А вот так плата выглядит уже с полным монтажом:
Подготавливаем место под платку в нашем корпусе:
Приделываем к корпусу радиатор:
Не забываем про кулер, который будет охлаждать наши транзисторы:
Ну и после слесарных работ у меня получился очень хорошенький блок питания. Ну как вам?
Описание работы, печатку и список радиоэлементов я взял в конце статьи.
Ну а если кому лень заморачиваться, то всегда можно приобрести за копейки подобный кит-набор этой схемы на Алиэкпрессе по этой ссылке
Собираем лабораторный БП 0-30В 3(5)А.
В этой статье мы представляем вам схему регулируемого от нуля до 30 вольт блока питания для домашней лаборатории радиолюбителя, способного отдавать в нагрузку ток 3 ампера и больше. Рассмотрим принципиальную схему устройства:
В схеме блока питания применяется микросхема TLC2272 (операционный усилитель), которая получает питание от однополярного источника, собранного на элементах VT1, VD2. По схеме этот узел выдает напряжение 6,5 вольт, но можно применить и 5-ти вольтовое питание, при этом номинал резистора R9 необходимо будет уменьшить примерно до 1,6 кОм, на схеме он помечен звездочкой, это означает, что путем его подбора необходимо будет задать опорное напряжение, которое должно быть равно 2,5 вольта.
Резистор R11 – определяет максимальный уровень напряжения диапазона регулирования.
Переменным резистором R14 производится плавная регулировка выходного напряжения блока питания, а резистором R7 настраивается ограничение по току (0…3 Ампера). В принципе, параметры ограничения можно расширить, и сделать регулировку, например, от 0 до 5А. Для этого необходимо будет пересчитать номиналы резисторов делителя R6 и R8.
Светодиод VD4 применен как индикатор наличия перегрузки или короткого замыкания.
Печатная плата блока питания:
Вид на печатную плату со стороны установленных элементов:
Печатная плата рассчитана на установку панельки для микросхемы DA1. Это пригодится при налаживании блока питания после его сборки.
Первое включение и как настроить блок питания:
Микросхема DA1 в панельку не вставлена, резистор R14 в нижнем по схеме положении.
Включаем питание, меряем напряжение на емкости С1, оно должно быть в пределах 35…38 вольт.
Резистором R2 (серия СП5) устанавливаем на 8-ом контакте панельки микросхемы DA1 напряжение 6,5 вольта.
Выключаем питание, вставляем DA1 в панельку, включаем питание, и еще раз замеряем напряжение питания микросхемы. Если оно отлично от 6,5В, производим подстройку.
Устанавливаем опорное U = 2,5 вольта на верхнем по схеме выводе потенциометра R14 (как уже написано выше, он находится в нижнем по схеме положении), то есть подбираем номинал R9.
Выкручиваем потенциометр R14 в верхнее по схеме положение, производим настройку верхнего предела регулирования напряжения путем подстройки резистора R11 (серия СП5), устанавливаем 30 вольт.
Резистор R16 на схеме обозначен пунктирной линией. Если его не ставить, U выходное минимальное будет равно 3,3 мВ, в принципе это практически нуль. При установке R16 номиналом 1,3 МОм минимальное напряжение должно составлять 0,3 мВ. Печатная плата предусматривает установку этого резистора.
Последним этапом настройки является проверка узла защиты, реализованной на элементе DA1.2. При необходимости подберите номиналы резисторов R6 и R8.
Возможные изменения схемы.
Как уже было написано выше, вместо узла, формирующего напряжение питания микросхемы DA1 величиной 6,5 В, можно применить 5-ти вольтовый источник. Его можно собрать на микросхеме интегрального стабилизатора 7805 по следующей схеме (при этом не забудьте подобрать R9):
Еще можно сделать преобразование узла, выдающего опорное напряжение 2,5 вольта, то есть вместо VD3 (TL431) поставить TLE2425, у которой напряжение на входе может быть от 4 до 40 вольт, а на выходе у нее будут стабильные 2,5 вольта. Схема на TLE2425 ниже:
Вместо операционного усилителя TLC2272 можно поставить TLC2262 без каких-либо изменений схемы.
Отечественным аналогом микросхемы TL431 является 142ЕН19.
Вместо 2N2222A можно поставить ВС109, BSS26, ECG123A, 91L14, 2114 или похожие по характеристикам.
Можно довольно легко сделать источник питания, который имеет стабильное напряжение на выходе и регулировку от 0 до 28В. Основа - дешёвая , усиленная с помощью двух транзисторов 2N3055. В таком схемном включении она становится более чем в 2 раза мощнее. Вы можете при необходимости использовать эту конструкцию для получения и 20 ампер (почти без переделок, но с соответствующим трансформатором и огромным радиатором с вентилятором), просто в своём проекте не нуждался в таком большом токе. Ещё раз напоминаю: убедитесь, что вы установили транзисторы на большой радиатор, 2N3055 могут очень сильно нагреваться при полной нагрузке.
Список использованных в схеме деталей:
Трансформатор 2 x 15 вольт 10 ампер
D1...D4 = четыре MR750 (MR7510) диода или 2 x 4 1N5401 (1N5408).
F1 = 1 ампер
F2 = 10 ампер
R1 2k2 2,5 ватт
R3,R4 0.1 Ом 10 ватт
R9 47 0.5 ватт
C2 two times 4700uF/50v
C3,C5 10uF/50v
D5 1N4148, 1N4448, 1N4151
D11 светодиод
D7, D8, D9 1N4001
Два транзистора 2N3055
P2 47 или 220 Ом 1 ватт
P3 10k подстроечник
Хотя LM317 и имеет защиту от короткого замыкания, перегрузки и перегрева, предохранители в цепи сети трансформатора и предохранитель F2 на выходе не помешают. Выпрямленное напряжение: 30 х 1.41 = 42.30 вольт, измеренное на С1. Так что все конденсаторы должны быть рассчитаны на 50 вольт. Внимание: 42 вольт-это напряжение, что может быть на выходе, если один из транзисторов будет пробит!
Регулятор P1 позволяет изменять выходное напряжение на любое значение между 0 и 28 вольт. Так как в LM317 минимальное напряжение 1,2 вольта, то чтобы получить нулевое напряжение на выходе БП - поставим 3 диода, D7,D8 и D9 на выходе LM317 к базе 2N3055 транзисторов. У микросхемы LM317 максимальное выходное напряжение - 30 вольт, но с использованием диодов D7, D8 и D9 произойдёт наоборот падение выходного напряжения, и оно составит около 30 - (3х0,6В) = 28.2 вольта. Калибровать встроенный вольтметр нужно с помощью подстроечника P3 и, конечно, хорошего цифрового вольтметра.
Примечание . Помните, что нужно изолировать транзисторы от шасси! Это делается изоляционными и теплопроводными прокладками или, по крайней мере, тонкой слюдой. Можно применить термоклей и термопасту. При сборке мощного регулируемого блока питания не забывайте использовать толстые соединительные провода, которые подходят для передачи большого тока. Тонкие проводки нагреются и поплавятся!
