Универсальный внешний накопитель для всех iOS-устройств, совместим с PC/Mac, Android
Header Banner
8 800 100 5771 | +7 495 540 4266
c 9:00 до 24:00 пн-пт | c 10:00 до 18:00 сб
0 Comments

Содержание

Лабораторный блок питания с регулировкой по высокой стороне

Приветствую, Самоделкины!
В этой статье мы рассмотрим процесс самостоятельного изготовления регулируемого блока питания, но не с двумя степенями понижения, а с одной. Автором данной самоделки является Роман (YouTube канал «Open Frime TV»).

Практически все лабораторные блоки питания представляют из себя следующее:

Т.е. сначала установлен простой блок питания, который понижает сетевое напряжение до определенного уровня, а уже следом за ним установлен dc-dc преобразователь, который уже производит непосредственную регулировку тока и напряжения. Но почему бы не сделать регулировку прямо по высокой стороне? Такое решение позволит уменьшить размеры устройства и значительно увеличить КПД. Но с этим не все так просто. В процессе построения данной самоделки автор столкнулся с множеством проблем. И забегая вперед стоит отметить, что удалось побороть почти все возникшие проблемы, осталась лишь одна, хоть незначительная, но все-таки проблема. Однако обо всем по порядку.

Для данного проекта автор изготовил печатную плату методом ЛУТ, а это означает, что самостоятельно повторить проект сможет практически любой желающий. Итак, а теперь с самого начала. Сама идеи достаточно простая. Требовалось сделать достойный лабораторный блок питания с минимальным количеством деталей.

В результате в голове автора родилась незамысловатая схема и с первого взгляда вроде бы все должно работать. Для испытаний была нарисована и изготовлена печатная плата. Итак, блок стартовал, но при попытке уменьшить напряжение появлялся ужасный писк и происходил перегрев транзисторов.

Так как автору было не понятно почему такое происходит, поэтому он установил щуп осциллографа на затвор транзистора и увидел вот такую картину:

На поиск причины данной проблемы автор потратил почти месяц, но в конце концов нашел решение на просторах интернета. Проблема крылась в накопленной энергии трансформатора гальванической развязки. Решений было несколько. Тут можно дополнительно нагрузить обмотки ТГР, или сделать другую схему управления. Был выбран второй вариант. Схему подкинул участник форума радиолюбителей под ником «Телекот».


И после изготовления очередной платы все завелось.

Импульсы красивые, нагрев практически полностью отсутствует. Снаппер по первичке справляется отлично, хотя немного греется. И как уже говорилось выше появилась проблема, которую до конца побороть так и не удалось. Проблема заключается в следующем: присутствует писк на низком напряжении. Все дело в том, что когда на выходе установлено напряжение от 0,6 до 2,5В управляющим импульсам просто некуда уменьшаться и микросхема начинает их пропускать, следовательно, понижается частота и в результате мы начинаем слышать как работает блок.

По сути в этом нет ничего страшного, при таком заполнении насытиться сердечник вряд ли сможет. Но давайте все же попробуем решить данную проблему. Итак, какие тут возможны варианты? Самый простой способ - это установить резистор в нагрузку, но так как у нас же регулируемый блок питания, поэтому при напряжении в 30В может просто напросто перегореть.

Второе решение - уменьшить количество витков дросселя, таким образом он будет меньше накапливать энергии и, следовательно, импульсы должны возрасти.

Автор предпочел остановиться на втором варианте, но это так называемый «костыль». Есть еще один вариант решения данной проблемы и он гораздо лучше.

Решение это называется динамическая нагрузка, она позволяет задать один и тот же ток потребление при низком и высоком напряжении. Но автор решил в очередной раз не переделывать плату, поэтому в данном случае использовал второй вариант решения возникшей проблемы.
Конечная схема выглядит вот так:

Тут у нас в прямоугольнике дежурка, ее можете сделать любую.

Автор решил использовать дежурку из своего недавнего проекта, так как она простая и надежная.
На дежурке не будем задерживаться, давайте перейдём к основной схеме.

Как видите деталей здесь не так уж и много, а функционал полноценного блока питания. Принцип работы довольно прост. Дежурка дает питание для tl494, она начинает формировать импульсы, которые поступают на ТГР.

ТГР в свою очередь гальванически отвязывает низкую сторону от высокой. Импульсы с ТГРа поступают на затворы транзисторов в противофазе.

Ну а далее стандартная схема полумоста.


Как видите принцип работы довольно простой. Следующим шагом будет изготовление печатной платы.

На плате предусмотрено управление кулером по температуре, но можно переделать плату, и сделать так, чтобы кулер вращался постоянно, и сюда поставить динамическую нагрузку, это уже на ваш выбор.


Плата получилась вот такая:

Теперь ее необходимо запаять. Когда все элементы на своих местах, приступаем к намоточным работам. Начнем, пожалуй, с дросселей. Входной дроссель защищает сеть от шума, который издает непосредственно сам блок питания. Мотать его будем на ферритовом кольце проницаемостью 2000, диаметр кольца составляет 22мм. Мотаем 2 по 10 витков проводом 0,5мм.


Далее выходной дроссель. Вначале было намотано около 15 витков миллиметрового провода сложенного вдвое на кольце из порошкового железа, но в итоге их пришлось снизить до 7, в результате чего писк почти полностью пропал.


Следующим шагом изготовим ТГР. Для этого автор использовал вот такой каркас и Е-образный сердечник Е16, но с таким же успехом можно намотать и на кольце.

Сердечник изготовлен из феррита с проницаемостью 2000-2200. Производим необходимые расчеты при помощи программы Старичка.

Входное напряжение нам известно, а на выходе хотим получить 12-15В. Схему управления выбираем мост, так как к обмотке будет приложено все напряжение, а не половина как в полу мосте.
Для улучшения магнитной связи первичную обмотку необходимо разделить на две части. Половина в самом низу, а половина поверх вторичной обмотке.


Непосредственно вторичку мотаем в 2 провода рядом, это позволит избежать перекоса напряжений. Также одной из проблем в данном случае является фазировка. Необходимо четко распределить начало и конец обмоток в соответствии с точками на плате.

Теперь осталось намотать основной трансформатор. Изначально расчет был произведен на напряжение 36В, но писк был уже до 5В, поэтому пришлось перемотать трансформатор на 30В выходного напряжения плюс запас для стабилизации.

В намотке трансформатора нет ничего сложного. Так же делим первичку на две части, а вторичку между ними. При этом стараемся мотать виток к витку по возможности избегая нахлестов, таким образом мы повышаем добротность трансформатора. Не забываем при этом изолировать обмотки с помощью специальной ленты.

С намоткой покончено, запаиваем получившиеся изделия на плату и наш самодельный лабораторный блок питания полностью готов.

Теперь настало время тестов. Подключаем мультиметр к выводам блока питания и начинаем регулировать напряжение.



Как видим, с этим никаких проблем нет, все отлично. Теперь давайте подключим нагрузку. В качестве нагрузки выступит лампа накаливания на 36В мощностью 100Вт.

Как видите прогон по всему диапазону напряжений прошел успешно, блок справился на отлично. Теперь пробуем ограничить ток. Для этого необходимо вращать второй потенциометр и регулировка тока тоже работает исправно. Как было сказано выше в данном варианте платы установлен термоконтроль, давайте проверим его работу тоже. Для этого к плате подключаем кулер и начинаем нагревать наш термистор с помощью фена.

Как видим, при достижении определенной температуры кулер включается и начинает вращаться при этом происходит охлаждение платы. Подводя итоги можно сказать, что данный блок не идеален, и его лучше использовать как зарядку или питание для неприхотливых схем, хотя в целом получилось неплохо. Благодарю за внимание. До новых встреч!

Видеоролик автора:


Источник Доставка новых самоделок на почту

Получайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!

*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

usamodelkina.ru

Регулируемый блок питания своими руками

Мастер, описание устройства которого в первой части, задавшись целью сделать блок питания с регулировкой, не стал усложнять себе дело и просто использовал платы, которые лежали без дела. Второй вариант предполагает использование еще более распространенного материала – к обычному блоку была добавлена регулировка, пожалуй, это очень многообещающее по простоте решение при том, что нужные характеристики не будут потеряны и реализовать задумку можно своими руками даже не самому опытному радиолюбителю. В бонус еще два варианта совсем простых схем со всеми подробными объяснениями для начинающих. Итак, на ваш выбор 4 способа.

Блок питания с регулировкой из старой платы компьютера

Stalevik

Расскажем, как сделать регулируемый блок питания из ненужной платы компьютера. Мастер взял плату компьютера и выпилил блок, питающий оперативку.
Так он выглядит.

Определимся, какие детали нужно взять, какие нет, чтобы отрезать то, что нужно, чтобы на плате были все компоненты блока питания. Обычно импульсный блок для подачи тока на компьютер состоит из микросхемы, шим контроллера, ключевых транзисторов, выходного дросселя и выходного конденсатора, входного конденсатора. На плате еще и зачем-то присутствует входной дроссель. Его тоже оставил. Ключевые транзисторы – может быть два, три. Есть посадочное место по 3 транзистор, но в схеме не используется.

Сама микросхема шим контроллера может выглядеть так. Вот она под лупой.

Может выглядеть как квадратик с маленькими выводами со всех сторон. Это типичный шим контроллер на плате ноутбука.


Так выглядит блок питания импульсный на видеокарте.

Точно также выглядит блок питания для процессора. Видим шим контроллер и несколько каналов питания процессора. 3 транзистора в данном случае. Дроссель и конденсатор. Это один канал.
Три транзистора, дроссель, конденсатор – второй канал. 3 канал. И еще два канала для других целей.
Вы знаете как выглядит шим-контроллер, смотрите под лупой его маркировку, ищите в интернете datasheet, скачиваете pdf файл и смотрите схему, чтобы ничего не напутать.
На схеме видим шим-контроллер, но по краям обозначены, пронумерованы выводы.

Обозначаются транзисторы. Это дроссель. Это конденсатор выходной и конденсатор входной. Входное напряжение в диапазоне от 1,5 до 19 вольт, но напряжение питание шим-контроллера должно быть от 5 вольт до 12 вольт. То есть может получиться, что потребуется отдельный источник питания для питания шим-контроллера. Вся обвязка, резисторы и конденсаторы, не пугайтесь. Это не нужно знать. Всё есть на плате, вы не собираете шим-контроллер, а используете готовый. Нужно знать только 2 резистора – они задают выходное напряжение.

Резисторный делитель. Вся его суть в том, чтобы сигнал с выхода уменьшить примерно до 1 вольта и подать на вход шим-контроллера фидбэк – обратная связь. Если вкратце, то изменяя номинал резисторов, можем регулировать выходное напряжение. В показанном случае вместо резистора фидбэк мастер поставил подстроечный резистор на 10 килоом. Этого оказалось достаточным, чтобы регулировать выходное напряжение от 1 вольта до примерно 12 вольт. К сожалению, не на всех шим-контроллерах это возможно. Например, на шим контроллерах процессоров и видеокарт, чтобы была возможность настраивать напряжение, возможность разгона, выходное напряжение сдается программно по несколькоканальной шине. Менять выходное напряжение такого шим контроллера можно разве только перемычками.

Итак, зная как выглядит шим-контроллер, элементы, которые нужны, уже можем выпиливать блок питания. Но делать это нужно аккуратно, так как вокруг шим-контроллера есть дорожки, которые могут понадобиться. Например, можно видеть – дорожка идёт от базы транзистора к шим контроллеру. Её сложно было сохранить, пришлось аккуратно выпиливать плату.

Используя тестер в режиме прозвонки и ориентируясь на схему, припаял провода. Также пользуясь тестером, нашел 6 вывод шим-контроллера и от него прозвонил резисторы обратной связи. Резистор находился рфб, его выпаял и вместо него от выхода припаял подстроечный резистор на 10 килоом, чтобы регулировать выходное напряжение, также путем про звонки выяснил, что питание шим-контроллера напрямую связано со входной линией питания. Это значит, что не получиться подавать на вход больше 12 вольт, чтобы не сжечь шим-контроллер.

Посмотрим, как блок питания выглядит в работе

Припаял штекер для входного напряжения, индикатор напряжения и выходные провода. Подключаем внешнее питание 12 вольт. Загорается индикатор. Уже был настроен на напряжение 9,2 вольта. Попробуем регулировать блок питания отверткой.


Пришло время заценить, на что способен блок питания. Взял деревянный брусок и самодельный проволочный резистор из нихромовой проволоки. Его сопротивление низкое и вместе с щупами тестера составляет 1,7 Ом. Включаем мультиметр в режим амперметра, подключаем его последовательно к резистору. Смотрите, что происходит – резистор накаляется до красна, напряжение на выходе практически не меняется, а ток составляет около 4 ампер.


Раньше мастер уже делал похожие блоки питания. Один вырезан своими руками из платы ноутбука.

Это так называемое дежурное напряжение. Два источника на 3,3 вольта и 5 вольт. Сделал ему на 3d принтере корпус. Также можете посмотреть статью, где делал похожий регулируемый блок питания, тоже вырезал из платы ноутбука (https://electro-repair.livejournal.com/3645.html). Это тоже шим контроллер питания оперативной памяти.

Как сделать регулирующий БП из обычного, от принтера

Пойдет речь о блоке питания принтера canon, струйный. Они много у кого остаются без дела. Это по сути отдельное устройство, в принтере держится на защелке.
Его характеристики: 24 вольта, 0,7 ампера.

Понадобился блок питания для самодельной дрели. Он как раз подходит по мощности. Но есть один нюанс – если его так подключить, на выходе получим всего лишь 7 вольт. Тройной выход, разъёмчик и получим всего лишь 7 вольт. Как получить 24 вольта?
Как получить 24 вольта, не разбирая блок?
Ну самый простой – замкнуть плюс со средним выходом и получим 24 вольта.
Попробуем сделать. Подключаем блок питания в сеть 220. Берем прибор и пытаемся измерить. Подсоединим и видим на выходе 7 вольт.
У него центральный разъем не задействован. Если возьмем и подсоединим к двум одновременно, напряжение видим 24 вольта. Это самый простой способ сделать так, чтобы данный блок питания не разбирая, выдавал 24 вольта.

Необходим самодельный регулятор, чтобы в некоторых пределах можно было регулировать напряжение. От 10 вольт до максимума. Это сделать легко. Что для этого нужно? Для начала вскрыть сам блок питания. Он обычно проклеен. Как вскрыть его, чтобы не повредить корпус. Не надо ничего колупать, поддевать. Берем деревяшку помассивнее либо есть киянка резиновая. Кладем на твердую поверхность и по шву лупим. Клей отходит. Потом по всем сторонам простучали хорошенько. Чудесным образом клей отходит и все раскрывается. Внутри видим блок питания.


Достанем плату. Такие бп легко переделать на нужное напряжение и можно сделать также регулируемый. С обратной стороны, если перевернем, есть регулируемый стабилитрон tl431. С другой стороны увидим средний контакт идет на базу транзистора q51.

Если подаем напряжение, то данный транзистор открывается и на резистивном делителе появляется 2,5 вольта, которые нужно для работы стабилитрона. И на выходе появляется 24 вольта. Это самый простой вариант. Как его завести можно еще – это выбросить транзистор q51 и поставить перемычку вместо резистора r 57 и всё. Когда будем включать, всегда на выходе непрерывно 24 вольта.

Как сделать регулировку?

Можно изменить напряжение, сделать с него 12 вольт. Но в частности мастеру, это не нужно. Нужно сделать регулируемый. Как сделать? Данный транзистор выбрасываем и вместо резистор 57 на 38 килоома поставим регулируемый. Есть старый советский на 3,3 килоома. Можно поставить от 4,7 до 10, что есть. От данного резистора зависить только минимальное напряжение, до которого он сможет опускать его. 3,3 -сильно низко и не нужно. Двигатели планируется поставить на 24 вольта. И как раз от 10 вольт до 24 – нормально. Кому нужно другое напряжение, можно большого сопротивления подстроечный резистор.
Приступим, будем выпаивать. Берём паяльник, фен. Выпаял транзистор и резистор.

Подпаял переменный резистор и попробуем включить. Подал 220 вольт, видим 7 вольт на нашем приборе и начинаем вращать переменный резистор. Напряжение поднялось до 24 вольт и плавно-плавно вращаем, оно падает – 17-15-14 то есть снижается до 7 вольт. В частности установлено на 3,3 ком. И наша переделка оказалась вполне успешной. То есть для целей от 7 до 24 вольт вполне приемлемая регулировка напряжения.


Такой вариант получился. Поставил переменный резистор. Ручку и получился регулируемый блок питания – вполне удобный.

Видео канала “Технарь”.

Такие блоки питания найти в Китае просто. Наткнулся на интересный магазин, который продает б/у блоки питания от разных принтеров, ноутбуков и нетбуков. Они разбирают и продают сами платы, полностью исправные на разные напряжения и токи. Самый большой плюс – это то, что они разбирают фирменную аппаратуру и все блоки питания качественные, с хорошими деталями, во всех есть фильтры.
Фотографии – разные блоки питания, стоят копейки, практически халява.

Простой блок с регулировкой

Простой вариант самодельного устройства для питания приборов с регулировкой. Схема популярная, она распространена в Интернете и показала свою эффективность. Но есть и ограничения, которые показаны на ролике вместе со всеми инструкциями по изготовлению регулированного блока питания.


Самодельный регулированный блок на одном транзисторе

Какой можно сделать самому самый простой регулированный блок питания? Это получится сделать на микросхеме lm317. Она уже сама с собой представляет почти блок питания. На ней можно изготовить как регулируемый по напряжению блок питания, так и потоку. В этом видео уроке показано устройство с регулировкой напряжения. Мастер нашёл несложную схему. Входное напряжение максимальное 40 вольт. Выходное от 1,2 до 37 вольта. Максимальный выходной ток 1,5 ампер.

Скачать схему с платой.

Без теплоотвода, без радиатора максимальная мощность может быть всего 1 ватт. А с радиатором 10 ватт. Список радиодеталей.

Приступаем к сборке

Подключим на выход устройства электронную нагрузку. Посмотрим, насколько хорошо держит ток. Выставляем на минимум. 7,7 вольта, 30 миллиампер.

Всё регулируется. Выставим 3 вольта и добавим ток. На блоке питания выставим ограничения только побольше. Переводим тумблер в верхнее положение. Сейчас 0,5 ампера. Микросхема начал разогреваться. Без теплоотвода делать нечего. Нашёл какую-то пластину, ненадолго, но хватит. Попробуем еще раз. Есть просадка. Но блок работает. Регулировка напряжения идёт. Можем вставить этой схеме зачёт.

Видео Radioblogful. Видеоблог паяльщика.

Регулируемый источник напряжения от 5 до 12 вольт

Продолжая наше руководство по преобразованию блока питания ATX в настольный источник питания, одним очень хорошим дополнением к этому является стабилизатор положительного напряжения LM317T.

LM317T – это регулируемый 3-контактный положительный стабилизатор напряжения, способный подавать различные выходы постоянного напряжения, отличные от источника постоянного напряжения +5 или +12 В, или в качестве переменного выходного напряжения от нескольких вольт до некоторого максимального значения, все с токи около 1,5 ампер.

С помощью небольшого количества дополнительных схем, добавленных к выходу блока питания, мы можем получить настольный источник питания, способный работать в диапазоне фиксированных или переменных напряжений, как положительных, так и отрицательных по своей природе. На самом деле это гораздо проще, чем вы думаете, поскольку трансформатор, выпрямление и сглаживание уже были выполнены БП заранее, и все, что нам нужно сделать, это подключить нашу дополнительную цепь к выходу желтого провода +12 Вольт. Но, во-первых, давайте рассмотрим фиксированное выходное напряжение.

Фиксированный источник питания 9В

В стандартном корпусе TO-220 имеется большое разнообразие трехполюсных регуляторов напряжения, при этом наиболее популярным фиксированным стабилизатором напряжения являются положительные регуляторы серии 78xx, которые варьируются от очень распространенного фиксированного стабилизатора напряжения 7805 +5 В до 7824, + 24V фиксированный регулятор напряжения. Существует также серия фиксированных отрицательных регуляторов напряжения серии 79хх, которые создают дополнительное отрицательное напряжение от -5 до -24 вольт, но в этом уроке мы будем использовать только положительные типы 78хх .

Фиксированный 3-контактный регулятор полезен в приложениях, где не требуется регулируемый выход, что делает выходной источник питания простым, но очень гибким, поскольку выходное напряжение зависит только от выбранного регулятора. Их называют 3-контактными регуляторами напряжения, потому что они имеют только три клеммы для подключения, и это соответственно Вход , Общий и Выход .

Входным напряжением для регулятора будет желтый провод + 12 В от блока питания (или отдельного источника питания трансформатора), который подключается между входной и общей клеммами. Стабилизированный +9 вольт берется через выход и общий, как показано.

Схема регулятора напряжения

Итак, предположим, что мы хотим получить выходное напряжение +9 В от нашего настольного блока питания, тогда все, что нам нужно сделать, это подключить регулятор напряжения + 9 В к желтому проводу + 12 В. Поскольку блок питания уже выполнил выпрямление и сглаживание до выхода + 12 В, требуются только дополнительные компоненты: конденсатор на входе и другой на выходе.

Эти дополнительные конденсаторы способствуют стабильности регулятора и могут находиться в диапазоне от 100 до 330 нФ. Дополнительный выходной конденсатор емкостью 100 мкФ помогает сгладить характерные пульсации, обеспечивая хороший переходный процесс. Этот конденсатор большой величины, размещенный на выходе цепи источника питания, обычно называют «сглаживающим конденсатором».

Эти регуляторы серии 78xx выдают максимальный выходной ток около 1,5 А при фиксированных стабилизированных напряжениях 5, 6, 8, 9, 12, 15, 18 и 24 В соответственно. Но что, если мы хотим, чтобы выходное напряжение составляло + 9 В, но имел только регулятор 7805, + 5 В ?. Выход + 5 В 7805 относится к клемме «земля, Gnd» или «0 В».

Если бы мы увеличили это напряжение на контакте 2 с 4 В до 4 В, выход также увеличился бы еще на 4 В при условии достаточного входного напряжения. Затем, поместив небольшой 4-вольтный (ближайшее предпочтительное значение 4,3 В) диод Зенера между контактом 2 регулятора и массой, мы можем заставить 7805 5 В стабилизатор генерировать выходное напряжение +9 В, как показано на рисунке.

Увеличение выходного напряжения

Итак, как это работает. Стабилитрон 4,3 В требует обратного тока смещения около 5 мА для поддержания выхода с регулятором, потребляющим около 0,5 мА. Этот полный ток 5,5 мА подается через резистор «R1» с выходного контакта 3.

Таким образом, значение резистора, необходимого для регулятора 7805, будет R = 5 В / 5,5 мА = 910 Ом . Диод обратной связи D1, подключенный через входные и выходные клеммы, предназначен для защиты и предотвращает обратное смещение регулятора, когда входное напряжение питания выключено, а выходное питание остается включенным или активным в течение короткого периода времени из-за большой индуктивности. нагрузка, такая как соленоид или двигатель.

Затем мы можем использовать 3-контактные регуляторы напряжения и подходящий стабилитрон для получения различных фиксированных выходных напряжений от нашего предыдущего источника питания в диапазоне от + 5В до + 12В. Но мы можем улучшить эту конструкцию, заменив стабилизатор постоянного напряжения на регулятор переменного напряжения, такой как LM317T .

Источник переменного напряжения

LM317T – это полностью регулируемый 3-контактный положительный стабилизатор напряжения, способный подавать на 1,5 А выходное напряжение в диапазоне от 1,25 В до чуть более 30 Вольт. Используя соотношение двух сопротивлений, одно из которых является фиксированным значением, а другое – переменным (или оба фиксированным), мы можем установить выходное напряжение на желаемом уровне с соответствующим входным напряжением в диапазоне от 3 до 40 вольт.

Регулятор переменного напряжения LM317T также имеет встроенные функции ограничения тока и термического отключения, что делает его устойчивым к коротким замыканиям и идеально подходит для любого низковольтного или домашнего настольного источника питания.

Выходное напряжение LM317T определяется соотношением двух резисторов обратной связи R1 и R2, которые образуют сеть делителей потенциала на выходной клемме, как показано ниже.

LM317T Регулятор переменного напряжения

Напряжение на резисторе R1 обратной связи является постоянным опорным напряжением 1,25 В, V ref, создаваемым между клеммой «выход» и «регулировка». Ток регулировочной клеммы является постоянным током 100 мкА. Так как опорное напряжение через резистор R1 является постоянным, постоянным током я буду течь через другой резистор R2 , в результате чего выходного напряжения:

Затем любой ток, протекающий через резистор R1, также протекает через резистор R2 (игнорируя очень маленький ток на регулировочной клемме), причем сумма падений напряжения на R1 и R2 равна выходному напряжению Vout . Очевидно, что входное напряжение Vin должно быть как минимум на 2,5 В больше, чем требуемое выходное напряжение для питания регулятора.

Кроме того, LM317T имеет очень хорошее регулирование нагрузки, при условии, что минимальный ток нагрузки превышает 10 мА. Таким образом , чтобы поддерживать постоянное опорное напряжение 1.25V, минимальное значение резистора обратной связи R1 должно быть 1.25V / 10mA = 120 Ом , и это значение может варьироваться от 120 Ом до 1000 Ом с типичными значениями R 1 является приблизительно 220Ω, чтобы 240Ω лет для хорошей стабильности.

Если мы знаем значение требуемого выходного напряжения, Vout и резистор обратной связи R1 , скажем, 240 Ом, то мы можем рассчитать значение резистора R2 из вышеприведенного уравнения. Например, наше исходное выходное напряжение 9 В даст резистивное значение для R2 :

R1. ((Vout / 1,25) -1) = 240. ((9 / 1,25) -1) = 1 488 Ом

или 1500 Ом (1 кОм) до ближайшего предпочтительного значения.

Конечно, на практике резисторы R1 и R2 обычно заменяют потенциометром, чтобы генерировать источник переменного напряжения, или несколькими переключенными предварительно установленными сопротивлениями, если требуется несколько фиксированных выходных напряжений.

Но для того, чтобы уменьшить математические вычисления, необходимые для расчета значения резистора R2, каждый раз, когда нам нужно определенное напряжение, мы можем использовать стандартные таблицы сопротивлений, как показано ниже, которые дают нам выходное напряжение регуляторов для различных соотношений резисторов R1 и R2 с использованием значений сопротивления E24 ,

Соотношение сопротивлений R1 к R2

Значение R2 Значение резистора R1
150 180 220 240 270 330 370 390 470
100 2,08 1,94 1,82 1,77 1,71 1,63 1,59 1,57 1,52
120 2,25 2,08 1,93 1,88 1,81 1,70 1,66 1,63 1,57
150 2,50 2,29 2,10 2,03 1,94 1,82 1,76 1,73 1,65
180 2,75 2,50 2,27 2,19 2,08 1,93 1,86 1,83 1,73
220 3,08 2,78 2,50 2,40 2,27 2,08 1,99 1,96 1,84
240 3,25 2,92 2,61 2,50 2,36 2,16 2,06 2,02 1,89
270 3,50 3,13 2,78 2,66 2,50 2,27 2,16 2,12 1,97
330 4,00 3,54 3,13 2,97 2,78 2,50 2,36 2,31 2,13
370 4,33 3,82 3,35 3,18 2,96 2,65 2,50 2,44 2,23
390 4,50 3,96 3,47 3,28 3,06 2,73 2,57 2,50 2,29
470 5,17 4,51 3,92 3,70 3,43 3,03 2,84 2,76 2,50
560 5,92 5,14 4,43 4,17 3,84 3,37 3,14 3,04 2,74
680 6,92 5,97 5,11 4,79 4,40 3,83 3,55 3,43 3,06
820 8,08 6,94 5,91 5,52 5,05 4,36 4,02 3,88 3,43
1000 9,58 8,19 6,93 6,46 5,88 5,04 4,63 4,46 3,91
1200 11,25 9,58 8,07 7,50 6,81 5,80 5,30 5,10 4,44
1500 13,75 11,67 9,77 9,06 8,19 6,93 6,32 6,06 5,24

Изменяя резистор R2 для потенциометра на 2 кОм, мы можем контролировать диапазон выходного напряжения нашего настольного источника питания от примерно 1,25 вольт до максимального выходного напряжения 10,75 (12-1,25) вольт. Тогда наша окончательная измененная схема переменного электропитания показана ниже.

Цепь питания переменного напряжения

Мы можем немного улучшить нашу базовую схему регулятора напряжения, подключив амперметр и вольтметр к выходным клеммам. Эти приборы будут визуально отображать ток и напряжение на выходе регулятора переменного напряжения. При желании в конструкцию также может быть включен быстродействующий предохранитель для обеспечения дополнительной защиты от короткого замыкания, как показано на рисунке.

Недостатки LM317T

Одним из основных недостатков использования LM317T в качестве части цепи питания переменного напряжения для регулирования напряжения является то, что до 2,5 вольт падает или теряется в виде тепла через регулятор. Так, например, если требуемое выходное напряжение должно быть +9 вольт, то входное напряжение должно быть целых 12 вольт или более, если выходное напряжение должно оставаться стабильным в условиях максимальной нагрузки. Это падение напряжения на регуляторе называется «выпадением». Также из-за этого падения напряжения требуется некоторая форма радиатора, чтобы поддерживать регулятор в холодном состоянии.

К счастью, доступны регуляторы переменного напряжения с низким падением напряжения, такие как регулятор низкого напряжения с низким падением напряжения National Semiconductor «LM2941T», который имеет низкое напряжение отключения всего 0,9 В при максимальной нагрузке. Это низкое падение напряжения обходится дорого, так как это устройство способно выдавать только 1,0 ампер с выходом переменного напряжения от 5 до 20 вольт. Однако мы можем использовать это устройство для получения выходного напряжения около 11,1 В, чуть ниже входного напряжения.

Таким образом, чтобы подвести итог, наш настольный источник питания, который мы сделали из старого блока питания ПК в предыдущем учебном пособии, может быть преобразован для обеспечения источника переменного напряжения с помощью LM317T для регулирования напряжения. Подключив вход этого устройства через желтый выходной провод + 12 В блока питания, мы можем иметь фиксированное напряжение + 5 В, + 12 В и переменное выходное напряжение в диапазоне от 2 до 10 вольт при максимальном выходном токе 1,5 А.

izobreteniya.net

Простой источник питания с регулируемым напряжением

Источник питания с регулируемым напряжением
Привет! Это моя первая инструкция! Все мы окружены электрическими приборами с разными спецификациями. Большинство их них работает напрямую от сети 220 В переменного тока. Но что делать, если вы придумываете какой-либо нестандартный прибор, или выполняете проект, для которого требуется конкретное напряжение, да к тому же и с постоянным током. Поэтому у меня и появилось желание изготовить источник питания, выдающий различное напряжение, и использующий регулятор напряжения lm317 на интегральной схеме.

Что делает источник питания?


Вначале необходимо понять назначение источника питания.
• Он должен преобразовывать переменный ток, полученный из сети переменного тока, в постоянный ток.
• Он должен выдавать напряжение по выбору пользователя, в диапазоне от 2 В до 25 В.

Основные преимущества:
• Недорогой.
• Простой и удобный в применении.
• Универсальный.

Список необходимых компонентов


Простой источник питания с регулируемым напряжением

1. Понижающий трансформатор на 2 А (с 220 В до 24 В).
2. Регулятор напряжения lm317 IC с радиатором теплообменника.
3. Конденсаторы (поляризованные):
2200 микрофарад 50 В;
100 микрофарад 50 В;
1 микрофарада 50 В.
(замечание: номинал напряжения конденсаторов должен быть выше напряжения, подаваемого на их контакты).
4. Конденсатор (неполяризованный): 0.1 микрофарад.
5. Потенциометр 10 кОм.
6. Сопротивление 1 кОм.
7. Вольтметр с ЖК-дисплеем.
8. Плавкий предохранитель 2.5 А.
9. Винтовые зажимы.
10. Соединительный провод с вилкой.
11. Диоды 1n5822.
12. Монтажная плата.

Составление электрической схемы

Простой источник питания с регулируемым напряжением

• В верхней части рисунка трансформатор подключен к сети переменного тока. Он понижает напряжение до 24 В, но при этом ток остается переменным с частотой 50 Гц.
• В нижней половине рисунка показано соединение четырех диодов в мост выпрямителя. Диоды 1n5822 пропускают ток при прямом смещении, и блокируют прохождение тока при обратном смещении. В результате выходное напряжение постоянного тока пульсирует с частотой в 100 Гц.

Простой источник питания с регулируемым напряжением

• На этом рисунке добавлен конденсатор емкостью в 2200 микрофарад, который фильтрует выходной ток и обеспечивает устойчивое напряжение в 24 В постоянного тока.
• На этом этапе можно последовательно включить в схему плавкий предохранитель для обеспечения ее защиты.
• Итак, мы имеем:
1. Понижающий трансформатор переменного тока до 24 В.
2. Преобразователь перемененного тока в пульсирующий постоянный ток с напряжением до 24 В.
3. Отфильтрованный ток для получения чистого и стабильного напряжения 24 В.
• Все это будет подключено к схеме регулятора напряжения lm317, описанной ниже

Введение в Lm317

Простой источник питания с регулируемым напряжением
Простой источник питания с регулируемым напряжением

• Теперь наша задача заключается в управлении выходным напряжением, изменяя его в соответствие с нашими нуждами. Для этого мы используем регулятор напряжения lm317.
• Lm317, как показано на рисунке, имеет 3 контакта. Это контакт регулировки (pin1 - ADJUST), контакт вывода (pin2 - OUNPUT), и контакт ввода (pin3 - INPUT).
• Регулятор lm317 во время работы выделяет тепло, поэтому ему требуется радиатор теплообменника
• Радиатор теплообменника представляет собой металлическую пластину, соединенную с интегральной схемой для рассеивания выделяемого ею тепла в окружающее пространство.

Объяснение схемы подключения Lm317

Простой источник питания с регулируемым напряжением
• Это продолжение предыдущей электрической схемы. Для лучшего понимания, схема подключения lm317 показана здесь подробно.
• Для обеспечения фильтрации на входе рекомендуется использовать конденсатор емкостью в 0.1 микрофарады. Очень желательно не размещать его вблизи основного фильтрующего конденсатора (в нашем случае, это конденсатор емкостью 2200 микрофарад).
• Использование конденсатора в 100 микрофарад рекомендуется для улучшения гашения ряби. Он предотвращает усиление ряби, возникающее при увеличении устанавливаемого напряжения.
• Конденсатор емкостью в 1 микрофараду улучшает переходную характеристику, но не является необходимым для стабилизации напряжения.
• Диоды защиты D1 и D2 (оба - 1n5822) обеспечивают путь разряда с низким импедансом, предотвращая разряд конденсатора в выход регулятора напряжения.
• Сопротивления R1 и R2 нужны для установки выходного напряжения
• На рисунке приведено уравнение управления. Здесь сопротивление R1 равно 1 кОм, а сопротивление R2 (потенциометр с сопротивлением 10 кОм) является переменным. Поэтому получаемое на выходе напряжение, согласно данному аппроксимированному уравнению, задается изменением сопротивления R2.
• При необходимости получить дополнительную информацию по характеристикам lm317 на интегральной схеме, такую информацию найти в Интернете.
• Теперь выходное напряжение можно подключить к вольтметру с ЖК-дисплеем, или можно использовать мультиметр для замера напряжения.
• Замечание: Величины сопротивлений R1 и R2 выбираются из соображений удобства. Другими словами, нет какого-либо твердого правила, которое говорило бы, что сопротивление R1 должно всегда быть 1 кОм, а сопротивление R2 должно быть переменным до 10 кОм. Кроме того, если нужно фиксированное выходное напряжение, то можно установить фиксированное сопротивление R2 вместо переменного. Используя приведенную управляющую формулу, можно выбирать параметры R1 и R2 по своему усмотрению.
Завершение составления электрической схемы
Простой источник питания с регулируемым напряжением

• Окончательная электрическая схема выглядит так, как показано на рисунке.
• Теперь, пользуясь потенциометром (т.е. R2), можно получать требуемое напряжение на выходе.
• На выходе будет получено чистое, свободное от ряби, стабильное и постоянное напряжение, требуемое для питания конкретной нагрузки.

Пайка печатной платы


• Эта часть работы выполняется «руками».
• Необходимо убедиться, что все компоненты соединены в точности, как показано на электрической схеме.
• На входе и выходе используются винтовые зажимы
• Перед включением изготовленного источника питания в электрическую сеть нужно дважды проверить схему.
• В целях безопасности перед подключением устройства в электрическую сеть необходимо надеть изолированную или резиновую обувь.
• Если все выполнено правильно, то отсутствует вероятность какой-либо опасности. Однако вся ответственность лежит исключительно на вас!
• Окончательная электрическая схема показана выше. (Диоды я припаял с обратной стороны монтажной платы. Простите меня за непрофессиональную пайку!).
Original article in English

sdelaysam-svoimirukami.ru

Регулируемый блок питания, типа ЛБП

Решил переделать свой лабораторный блок питания. Ну как лабораторный, скорей, регулируемый блок питания. Я уже собирал подобный, но по некоторым обстоятельствам я его разобрал.

Решил собрать необычный и не занимающий много места блок питания. Необычный он тем, что будет подвешен под навесной полкой. Корпусом выбрал коробку от старого модема Huawei.

Комплектующие:

- корпус от модема;
- понижающий модуль;
- регулировочный модуль;
- тумблер;
- резисторы регулировочные;
- ручки на резисторы;
- вольтамперметр;
- клеммы;
- инструменты.


О комплектующих.

Коробка корпуса у меня от устаревшего и раскуроченного модема. Она довольно компактная. Имеются вентиляционные отверстия. Есть очень удобная ниша под тумблер.


Понижающая плата из Китая. Она компактная, как раз под мой корпус. Выжал с нее более 5А. Видимо это ее предельное значение, номинал вроде как 4А. Выходное напряжение 24В, мой вариант выдает 23.8В.

Регулируемый модуль китайского производства. Мой вариант регулирует от 1.26 вольта. В интернете есть варианты доработки, позволяющие регулировать от нуля. Мне не особо такое нужно, устроит и такое минимальное напряжение. Максимальное выходное напряжение, почти повторяет входное напряжение.

Коммутировать сетевое напряжение буду тумблером Т3. Тумблеров у меня завались.

Подстроечные резисторы модуля регулировки, заменю, регулировочными.
Оба на 10 кОм. Так же нужны ручки на резисторы. Первоначально взял большие, но они не помещаются на корпусе, заменю меньшего размера.

Вольтамперметр из Поднебесной. Точность довольно хорошая, на крайний случай имеются подстроечные резисторы с тыльной стороны.

Клеммы от старого измерительного прибора, точной модели не помню. Они довольно крепкие и как раз нашлись разного цвета.

Сборка.

На передней панели делаем разметку под: вольтамперметр, клеммы и резисторы. Все очень просто вырезается и сверлится. Я начал было вырезать бормашиной, но пластик плавился, даже на малой скорости. Дорезал канцелярским ножом.


Прикидываю, где будут стоять модули. Размечаю отверстия, сверлю и прикручиваю платы. Регулировочные резисторы выпаял и впаял провода. На напряжение пара проводов, на ток три провода.

Устанавливаю регулировочные резисторы. Ставлю ручки, нашел размером поменьше. Припаиваю к резисторам провода. Провода связал нитью, чтоб не путались. Соединил проводами силовую плату и регулировочную плату.

Питать вольтамперметр можно с выхода силовой платы, но я запитаю через отдельный стабилизатор. Собирать его буду на TL431. Рассчитать выходное напряжение можно на калькуляторе.

Прикручиваю выходные провода к регулировочной плате. Выходные провода взял со старого БП, на них уже были наконечники. Прикручиваю к клеммам. Провода с разъемами вывожу к вольтамперметру. Стабилизатор клею клеевым пистолетом. Параллельно резистору регулировки напряжения припаял резистор 27кОм. Мне показалось, так регулировка стала плавней.

Чуть не забыл про распайку тумблера. Оба входные провода коммутирую через тумблер. Сетевой разъем ставить не буду. Постоянно теряю отстегивающийся провод, установил провод на постоянную.

Устанавливаю вольтамперметр, скручиваю корпус. Из блока удалось выжать более 5А, но это предел и не долго. Около 4А выдает стабильно.

Существенный минус, судя по описанию подобных блоков, это большие пульсации на выходе. У меня в данный момент отсутствует осциллограф, позже изучу данный вопрос. Вариантов по уменьшению пульсации в интернете предостаточно.

Такой вот блок питания получился у меня. Видимо заметно, что блок собран вверх тормашками. Крышка корпуса, является его дном. Следующее фото отвечает на данный вопрос.

Видео по сборке имеется:

Доставка новых самоделок на почту

Получайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!

*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

usamodelkina.ru

Сборка блока питания с регулировкой тока/напряжения своими руками

Вот очередная версия лабораторного блока питания с напряжением от 0 до 30 В и регулировкой потребляемого тока 0-2 А, что всегда бывает полезно, когда используется БП для настройки самодельных схем или когда они неизвестные приборы запускаются в первый раз.

Схема ИП с регулировкой тока и напряжения

Сама схема питания — это популярный комплект из таких элементов:

  1. Сам регулируемый стабилизатор, в котором заменен T1 — BC337 на BD139, T2 — BD243 на BD911
  2. D1-D4 — диоды 1N4001 заменены на RL-207
  3. C1 — 1000 мкФ / 40 В заменен на 4700 мкФ / 50 В
  4. D6, D7 — 1N4148 на 1N4001

У используемого трансформатора есть напряжения: 25 В, 2 А и 12 В, которое полезно для управления вентилятором, охлаждающим радиатор и силовые диоды на панели. Для этого была создана небольшая плата с мостовым выпрямителем, фильтрующими конденсаторами и стабилизатором LM7812 (с радиатором).

Внутри корпуса лабораторного источника питания размещены трансформатор, плата самого регулируемого блока питания, платы стабилизаторов — 12 В и 24 В, радиатор с охлаждающим вентилятором (запускается при 50 С).

На передней части корпуса установлены выключатель, три светодиода, информирующих о состоянии блока питания (сеть 220 В, включение вентилятора и защита — ограничение тока или короткое замыкание), синие и красные LED дисплеи с наклеенной на них затемняющей пленкой. Рядом с дисплеями расположены регулирующие потенциометры, а справа выводы питания. На задней части корпуса имеется разъем для сети, предохранитель и охлаждающий вентилятор 60×60 мм.

Что касается индикаторных дисплеев, они показывают:

  • синий — текущее напряжение в вольтах V
  • красный — текущий ток в амперах A

Источник питания получился реально удобный и надёжный. Вся сборка заняла несколько дней. Что касается охлаждения, оно включается только при высокой нагрузке и то на короткое время, примерно на пару минут.

С этим БП удобно работать даже при слабом освещении, так как яркости индикаторов хватает с головой. Если хотите повысить ток до 3-4 ампера, выбирайте трансформатор по-мощнее и транзисторы регулятора, с хорошим запасам по току. Ещё пару неплохих схем источников питания смотрите по ссылкам:

2shemi.ru

Мощный регулируемый источник питания — Меандр — занимательная электроника

Данная статья посвящена вопросу питания 12 В техники, в том числе автомобильной электроники, от электросети 220 В/50 Гц.

Автомобильной аппаратуры, рассчитанной на напряжение питания 12 В, у нас накапливается все больше. Нередко она лежит совсем невостребован­ной. Однако, такая аппаратура обладает рядом пре­имуществ перед более крупногабаритным стацио­нарным азиатским ширпотребом, и оказывается удобной и при эксплуатации в домашних условиях. Но далеко не каждый источник питания хорошо под­ходит для совместной работы с такой техникой.

Кое-что об автомобильной аппаратуре

Парк автомобильной аппаратуры необычайно приумножился, особенно за последние лет десять. Зачастую автомобиля уже нет, а его аппаратура ос­тается, причем, в рабочем состоянии. По ценовым категориям условно можно даже классифициро­вать эту технику на несколько «типов», как аппара­туру очень дорогостоящую, затем — подешевле, и наконец, технику доступную в приобретении рядо­выми гражданами — бюджетную.

Автомобильной аппаратуры у нас чрезмерно добавилось. Причем обычно ее нужно приспосаб­ливать (например, «раскодировать»), а если тех­ника еще и неисправная, то требуется и ремонти­ровать.

Автомобильная аппаратура…для квартиры

Все чаще разную автомобильную аппаратуру используют и не совсем стандартно — в качестве домашних стационарных «комбайнов». В принци­пе, это оправдано, ведь эта техника высококаче­ственная, да еще и малогабаритная. Обычный не­дорогой азиатский стационарный ширпотреб уже серьезно поднадоел своей «однобокостью» и при­митивизмом. Ему присущ ряд специфических не­достатков, которые, кстати, обычно отсутствуют даже в относительно недорогой автотехнике. Ес­ли громыхающая и дорогостоящая аппаратура с сабвуферами нужна далеко не каждому, то каче­ственно работающий радиоприемник, магнитофон или проигрыватель СD-дисков нужен многим. Са­мое привлекательное, что автотехника почти все­гда меньше по габаритам, чем стационарная, с аналогичными характеристиками. Естественно, для эксплуатации автомобильной аппаратуры в домашних условиях, необходимо иметь мощный (по энергоемкости) аккумулятор или же, соответ­ствующий сетевой источник питания (ИП). Чтобы можно было подключать любую, в том числе, самую мощную аппаратуру, необходимо изготовить и мощный ИП.

Дело в том, что проблема 12 В мощных ИП так и не осталась решенной, т.е. налицо их дефицит в широкой продаже.

С ценами на мощные ИП также встречаются не­приятности. Как правило, существует непропорци­ональная зависимость цены мощного ИП от его па­раметров. Часто бывает такое несоответствие в цене, например, когда максимальный ток ИП уве­личен вдвое, а цена — в три-пять раз. Отсюда и не­угасаемый, постоянно растущий спрос на ИП, в том числе и на мощные. Для мощной автомобиль­ной аппаратуры нужен фактически сетевой «ана­лог» автомобильного аккумулятора.

Если собрать самому 12 В ИП с выходным то­ком 5-10 А, то можно сэкономить примерно в двадцать раз! Неплохой стимул для творчества…

Многие стали задаваться вопросом: а может ли мощный 12 В качественный и современный ИП быть собран без применения мощных полевых транзисторов?

Поскольку количество производимых полевых транзисторов (ПТ) превышает количество бипо­лярных, то наблюдается настоящий бум и популя­ризация применения мощных ПТ.

О схемах мощных ИП на ПТ

Любительские схемы стабилизаторов напряже­ния (СН) на ПТ нередко собраны не оптимально. Например, шунтируют выводы ПТ конденсаторами значительной емкости (десятые доли мкФ и более), не устраняя истинную причину неустойчивой рабо­ты СН с ПТ. И вообще, используется схемотехника ИП и СН, подходы, как в биполярных СН, но забы­вается, что ПТ управляется напряжением, а не то­ком. Затвор для схемы драйвера (раскачки ПТ) представляет собой конденсатор. Да, его нужно перезаряжать. Чем выше частота, тем чаще нужна перезарядка затворной емкости. Но увеличивать (умножать) затворную емкость, добавлять к ней конденсаторы не имеет смысла, т.к. это лишняя нагрузка для драйверов. Гашение таким способом са­мовозбуждения СН напоминает гашение пожара подливанием масла в огонь.

Хуже всего то, что, как правило, такие СН на ди­намическую нагрузку работают неудовлетвори­тельно. Таким образом, необязательно применять мощные ПТ в мощных СН для питания 12 В аппа­ратуры, чтобы получить хороший результат.

Существуют схемы СН и ИП — настоящие шеде­вры. Причем, совсем без применения полевых транзисторов и микросхем. Это такие СН, которые собраны уже в десятках экземпляров (в разном конструктивном исполнении) и безукоризненно эксплуатируются, т.е. проверены на протяжении многих лет подряд.

Они зарекомендовали себя надежностью и ус­тойчивой работой с любыми типами нагрузок. Здесь работает все тот же принцип: меньше кас­кадов — меньше и неожиданных проблем.

Схема источника питания

Схема одной из конструкций ИП представлена на рисунке. За основу данной схемы взят серийно выпускавшийся много лет тому назад ИП типа ИПС-1. Правда, он рассчитан был лишь на выход­ной ток не более 1 А.

Принципиальная схема источника питания

Сетевой трансформатор, его выключатель и предохранитель со светодиодом индикации под­ключения к электросети, не схеме не показаны. В каждом конкретном ИП исходили от предназначения ИП. От выбора сетевого трансформатора напрямую зависят возможности ИП, в плане максимального тока СН. Несмотря на кажущуюся схемную просто­ту, остановимся на нескольких моментах.

Диодный мост лучше выполнить на диодах Шоттки. Тогда при токе в нагрузке до 4 А этим ди­одам вообще не понадобятся никакие радиаторы. Оксидные конденсаторы фильтра выбирают из со­отношения, не менее 1 -2 тысячи мкФ на один ам­пер тока в нагрузке.

Защита от перегрузки

В этом ИП защита с ограничением тока работает просто, но четко и надежно, а главное — безотказно. Здесь учтено все, что касается «непонятных» выходов из строя транзисторов узла защиты. Так часто забы­вают о токоограничительных резисторах в защитных узлах. И нередко мы видим схемы, где транзистор в схеме защиты, в самый ответственный момент мо­жет выйти из строя. Вслед за ним может отказать и силовой транзистор. А если таковых параллель­но включено несколько? Дело здесь вот в чем.

Во-первых, такая мелочь, как наличие вместо традиционной проволочной перемычки резистора R2 очень важный нюанс. При срабатывании защи­ты сначала переходит в проводящее состояние транзистор VТ2, он, в свою очередь, включает вто­рой транзистор узла защиты VT1. Тот, соответст­венно, быстро открывается. Таким образом, своим переходом К-Э, VТ1 соединяет базу регулиру­ющего напряжение СН транзистора VТ5 с общим проводом схемы СН. Одновременно идет экстрен­ный разряд заряженных до величины почти выход­ного напряжения конденсаторов С9 и С10. Чтобы ограничить величину тока через К-Э переход VТ1, и служит резистор R2. Ситуация такова, что нель­зя при помощи к-э перехода транзистора напря­мую закорачивать заряженные конденсаторы. Традиционные однотранзисторные схемы, как правило, не обеспечивают такой надежности, как данная схема на двух транзисторах.

Кроме иных положительных качеств, исключа­ется влияние второго каскада (замыкающего ба­зу VТ5 на общий провод) на первый каскад, фор­мирующий токосъем, т.е. являющийся датчиком тока в нагрузке.

Во-вторых, очень важный момент- это схема компенсационного СН на транзисторах VТЗ и VТ4 внутри всего СН. По сути, данная схема — это вы­сококачественный источник образцового напря­жения (ИОН).

Достоинства рассматриваемого СН и ИОН

Во-первых, он сохраняет свою работоспособ­ность при минимальной разнице между входным и выходным напряжением (при его максимуме). Даже при разнице в 1 В схема еще сохраняет свою работоспособность.

Во-вторых, эффективно подавляет пульсации и помехи. Здесь это необычайно важно. Выходное напряжение СН (коллекторы мощных VТ6 и VТ7) определяется напряжением на верхнем (по схеме) выводе резистора R12.

Следовательно, оно будет максимально, когда движок потенциометра находится в верхнем поло­жении. В это время база VТ5 фактически (через помехоподавляющий резистор R13) соединена с коллектором транзистора VТ4 (выходом ИОН).

Значит, выходное напряжение СН фактически приближается к напряжению на базе VТ5. В этом состоит большая универсальность схемы. Какое напряжение будет подано на базу VТ5, почти такое же напряжение, по величине, будет присутство­вать и на выходе СН.

В-третьих важный момент заключается в пост­роении схемы ИОН. Можно легко, с помощью од­ного резистора R9 подстраивать величину напря­жения ИОН. Если поставлена задача обеспечения прецизионного поддержания напряжения, то мож­но достигнуть практически нулевого значения ТКН (для лабораторного варианта ИП). Главное, что ИОН, по сути своей — это уже СН, причем, с высо­кими техническими характеристиками. Если вни­мательно рассмотреть схему на транзисторах VТ5- VТ7, то можно увидеть, что они образуют мощный составной транзистор по схеме Шикпаи. Такая схе­ма обладает минимальным выходным сопротивле­нием за счет 100% отрицательной обратной связи (ООС) по напряжению посредством диода VD7.

Иначе говоря, данная схема является лабора­торным ИП, если все выполнить надлежащим об­разом. Для этого нужны прецизионные резисто­ры R6-R10. И не столько важно процентное отклонение его номинала, сколько нужна долго­временная стабильность сопротивлений этих ре­зисторов. Подстроечный R9, после настройки выходного напряжения, заменяют двумя обычны­ми прецизионными резисторами, предваритель­но измерив сопротивление «половинок» подстроечного резистора R9.

Повторяемость схемы

Самое главное, что нужно подчеркнуть особо. Схема обладает превосходной повторяемостью! Многочисленные эксперименты, направленные на умощнение схемы доказывали, что это сделать несложно. Схема допускает постоянный ток 10 А в нагрузке, при условии, что радиаторы VТ6, VТ7 имеют принудительное охлаждение. Доста­точно даже одного 12 В кулера. По крайней мере, при токе 10 А даже один кулер нормально справ­ляется с отводом тепла от двух экземпляров КТ827, размещенных на одном игольчатом ради­аторе с охлаждающей поверхностью 1000 см2.

Применением кулеров (или других вентилято­ров обдува радиаторов) мы избегаем использова­ния очень громоздких радиаторов для VТ6 и VТ7.

Самым опасным является режим КЗ на выходе СН. Данный СН при КЗ или ограничении выходно­го тока работает в режиме генератора стабильно­го тока (ГСТ).

Конструкция и детали

Трансформатор

По сути, трансформатор — это ахиллесова пя­та большинства конструкций ИП. Качественный се­тевой трансформатор (СТ) — это почти всегда сво­еобразная проблема. Если приобрели готовый (заводской) или самостоятельно намотанный, то необходимо СТ испытать на той мощности, кото­рую реально мы будем снимать. Настоящий пере­грев СТ наступает после 30-45 минут работы, при подключенной максимально допустимой для СТ нагрузке. По нагреву СТ и отбраковывают его.

Иногда считают, что если диаметр провода вто­ричной обмотки составляет 1,8- 2,0 мм, то СТ, мол, стопроцентно выдержит длительно ток 10 А в на­грузке. При этом, опускается, каким проводом на­мотана первичная обмотка? Достаточно ли сечение магнитопровода СТ? Нюанс как раз в том и заклю­чается, что кратковременно СТ может выдерживать значительно больше, чем от него требуется. Но че­рез час трансформатор превращается в печку. В та­ких случаях максимальная мощность СТ оказывает­ся вдвое меньше той, от которой он так перегревается.

Диоды выпрямительного моста

Они могут быть, в принципе, любыми 20-амперными. Но, диоды Шоттки здесь, в низковольтных и сильноточных схемах вне конкуренции. На них малые падения напряжений, следовательно, они меньше греются. Они заменимы любыми анало­гичными диодами Шоттки, например, зарубежны­ми: 18ТQ045 (18А, 45В), 20ТQ40 (20А, 40В), сбор­ками Шотки: 20СТQ045 (20А, 45В), 25СТQ045 (25А, 45В) и т.д. Диоды КД522 с любой буквой. Замени­мы практически любыми кремниевыми на ток 50 мА и более, на напряжение 50 В и больше. Это могут быть и диоды старых типов Д220, Д223, и более новые КД518 и т.п.

Транзисторы

В позициях VТ1, VТ4 использовались: КТ315Г, КТ312В, КТ503Е, КТ815Б, КТ3102 (А-Г), ВС547С. В позициях VТ2, VТЗ, VТ5 применялись КТ361, КТ3107 (А, Б, И), КТ502Е, ВС557С. В позициях VТ6, VТ7- КТ827А или Б. В менее мощных схемах ИП применяли и КТ829. При двух параллельно вклю­ченных КТ829 ток в нагрузке не превышал 5 А. Пластмассовые корпуса таких транзисторов, очень удобны простотой крепежа на радиаторе.

Для четырех совместно работающих КТ829 ток нагрузки составляет до 10 А. Схема подклю­чения двух дополнительных транзисторов, к двум имеющимся силовым транзисторам иден­тична представленной на рисунке. То есть, для каж­дого нового дополнительного транзистора требуется и два новых резистора: один в цепи базы, а второй в цепи эмиттера. Эти уравнива­ющие резисторы — это обязательный атрибут данной конфигурации схемы. Необходимо рав­номерно распределить токи между всеми парал­лельно включенными транзисторами.

Если это не сделано, то транзистор с наиболь­шим значением h21Э всю нагрузку примет на себя. Иначе говоря, транзистор с наибольшим значени­ем h21Э и наименьшим UКЭНАС быстро перегреется, если ИП испытывают при полной мощности, кото­рая должна распределяться поровну на все транзи­сторы. И поскольку рассеиваемая мощность может превысить 60 Вт для пластмассового КТ829, то он вскоре пробивается (как правило, происходит про­бой К-Э). Тоже самое происходит и с КТ827, толь­ко они более надежные и выносливые, чем КТ829. И долго могут работать, когда на одном транзисто­ре мощность намного больше, чем на другом. Вы­равнивать эмиттерные токи быстрее и легче подбо­ром базовых резисторов в цепи КТ827. Номиналы при этом могут отличаться весьма существенно (в разы и даже на порядок). Надо проследить, чтобы на максимальном токе через нагрузку имело мес­то наиболее правильное (равномерное) распреде­ление токов через транзисторы. И не столь важно, что там будет «твориться» асимметрия в базовых цепях КТ827. Главное, что падения напряжений на эмиттерных резисторах равными будут хотя бы в диапазоне токов 50-100%. То есть, при таких токах, где перекосы в режимах работы транзисторов при­водят к их отказам.

Конструкция ИП

Конструктивно рассматриваемые ИП выполня­лись по-разному. Элементы схемы СН размещали как на печатных платах, так и методом навесного монтажа, он подходит больше всего тогда, когда не предполагается экспериментировать с ИП.

Проблема с корпусами решалась также по-разному. Самодельный корпус — это масса механиче­ской работы. Поэтому старались корпус подобрать от чего-нибудь заводского.

С датчиком тока для амперметра прекрасно справляется резистор R5. В качестве индикатора подходит любой вольтметр. Стрелочные приборы, несмотря на цифровую моду, имеют серьезное преимущество при динамическом характере по­требляемого от ИП тока нагрузкой.

Автор: Алексей Зызюк, г. Луцк

Возможно, вам это будет интересно:

meandr.org

Блок регулирования напряжения и тока для простого лабораторного источника питания

Описание

В любой радиолюбительской мастерской не обойтись без источника питания с возможностью изменения величины напряжения в широких пределах. Представленное устройство предназначено для регулирования напряжения от полвольта почти до величины входного напряжения и регулирования величины ограничения тока нагрузки. При наличии готового нерегулируемого источника питания напряжением 20-30 В и допустимым током нагрузки до 5 А, этот блок позволит сделать источник универсальным.

Схема

За основу взята распространённая схема (рис.1), обсуждаемая на некоторых радиолюбительских форумах.

Рисунок 1. Вырезка из журнала Радио.

Честно говоря, стабилизированной эту схему назвать нельзя однозначно, но тем не менее я рекомендую её для начинающих радиолюбителей, нуждающихся в регулируемом источнике питания. Схема хороша тем, что позволяет регулировать напряжение в широких пределах, а также ограничивать ток нагрузки, что исключает перегрузку источника питания при коротких замыканиях.

У этой схемы есть один существенный недостаток. При регулировании напряжения, оно изменяется не равномерно. От минимума напряжение нарастает очень медленно, но ближе к максимуму процесс становится настолько стремительным, что точная установка требуемого значения весьма затруднительна. По этому поводу на многих форумах не мало соплей и плевков. Не советую уподобляться истерикам и размазывать сопли по этому поводу, всё, что требуется от настоящего радиолюбителя – включать мозг.

Суть проста. Чтобы получить линейный характер регулирования при нелинейном изменении величины регулирования линейным элементом, нужно скорректировать его характеристику в сторону обратной нелинейности… Вот такая не шуточная шутка получилась 🙂

Предлагаю Вам свой вариант схемы, в котором применена отечественная элементная база и добавлен элемент коррекции нелинейности регулировки напряжения – рисунок 2.

 
Рисунок 2. Схема блока регулирования напряжения и ограничения тока нагрузки.

Обратите внимание на подстроечный резистор R7. Его роль как раз и заключается в коррекции характеристики регулирования.

В качестве регулирующего элемента я применил транзистор КТ819ГМ (просто оказался в наличии). Он выполнен в массивном металлическом корпусе и рассчитан на ток коллектора до 15А. Этот транзистор необходимо размещать на радиаторе для эффективного теплоотвода.

В качестве шунта R2 я использовал параллельную спайку пяти двухваттных резисторов 5,1 Ом по 2 Вт каждый. Этот шунт я так же вынес за пределы платы, расположив рядом с радиатором транзистора.

У меня не оказалось переменного резистора 470 Ом, поэтому мне пришлось для R5 использовать резистор 1 кОм, но и при этом номинале ток регулируется достаточно равномерно.

Настройка схемы

Исходная схема (рисунок 1) практически не нуждается в настройке. Переработанная схема (рисунок 2) требует настройки коррекции характера регулирования напряжения. Настройка очень проста.

Подайте на вход напряжение питания (желательно от того источника, который будете брать за основу). Переменный резистор R6 выведите в крайнее положение, при котором напряжение выхода будет максимальным. Измерьте напряжение на выходе схемы. Переведите движок резистора R6 как Вам кажется точно в среднее положение. Подстроечным резистором R7 добейтесь на выходе схемы ровно половины того напряжения, которое измеряли при установке на максимум. Собственно – всё.

Данная коррекция не гарантирует абсолютную линейность регулировки, но визуально Вам покажется, что напряжение меняется идеально равномерно.

Применение

Плюс этой схемы заключается в ограничении максимального тока. Её можно использовать для сборки относительно бюджетного варианта источника питания. Для примера, я использовал в качестве преобразователя сетевого напряжения электронный трансформатор для галогенных ламп. У них есть серьёзный недостаток – отсутствие защиты от перегрузки. Но поскольку регулирующая схема ограничивает ток нагрузки, то практически защищает схему первичного преобразования от КЗ.

Файлы

Схема достаточно проста для повторения даже начинающими радиолюбителями, но, если кого интересует готовая печатка, качайте файл - Регулируемый БП 24 В 5 А

Кроме схемы и печатки в архиве содержится файл таблица с графиком, визуально отражающий изменение харауеристики равномерности регулирования при введении в схему корректирующего резистора, может кому то будет интересно, или даже полезно. Там в красных ячейках можно задавать величину сопротивлений переменного и корректирующего резистора. Изменение характеристики визуально можно наблюдать по представленным в файле графикам.

Предупреждение

Показанный в данной статье способ коррекции пригоден далеко не во всех случаях и может быть непреемлем для отдельного ряда задач!

ВНИМАНИЕ!!! Показанный способ коррекции следует использовать с особой осторожностью, зная принцип работы настраиваемого устройства и хорошо представляя, что Вы делаете! В других схемах при определённых положениях движка резисторов могут возникать недопустимые токи, способные вывести из строя резисторы или иные детали рабочего устройства!!! Используя описанный способ коррекции в своём устройстве вы действуете на свой страх и риск, а ещё лучше, представляете, что делаете. Ни какой ответственности за возможные причинённые неисправности Ваших устройств при применении корректирующего резистора по моей схеме лично я не несу.

Данный способ коррекции в конкретной представленной схеме на рисунке 2 абсолютно безопасен при любых номиналах корректирующего резистора и любых положениях движков корректирующего и переменного резисторов R7 и R6.

Пользуйтесь и наслаждайтесь творческим процессом 🙂

 

volt-info.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о