Этот блок питания на микросхеме LM317, не требует каких – то особых знаний для сборки, и после правильного монтажа из исправных деталей, не нуждается в наладке. Несмотря на свою кажущуюся простоту, этот блок является надёжным источником питания цифровых устройств и имеет встроенную защиту от перегрева и перегрузки по току. Микросхема внутри себя имеет свыше двадцати транзисторов и является высокотехнологичным устройством, хотя снаружи выглядит как обычный транзистор.
Питание схемы рассчитано на напряжение до 40 вольт переменного тока, а на выходе можно получить от 1.2 до 30 вольт постоянного, стабилизированного напряжения. Регулировка от минимума до максимума потенциометром происходит очень плавно, без скачков и провалов. Ток на выходе до 1.5 ампер. Если потребляемый ток не планируется выше 250 миллиампер, то радиатор не нужен. При потреблении большей нагрузки, микросхему поместить на теплопроводную пасту к радиатору общей площадью рассеивания 350 – 400 или больше, миллиметров квадратных. Подбор трансформатора питания нужно рассчитывать исходя из того, что напряжение на входе в блок питания должно быть на 10 – 15 % больше, чем планируете получать на выходе. Мощность питающего трансформатора лучше взять с хорошим запасом, во избежание излишнего перегрева и на вход его обязательно поставить плавкий предохранитель, подобранный по мощности, для защиты от возможных неприятностей.
Нам, для изготовления этого нужного устройства, потребуются детали:
- Микросхема LM317 или LM317T.
- Выпрямительная сборка почти любая или отдельные четыре диода на ток не менее 1 ампер каждый.
- Конденсатор C1 от 1000 МкФ и выше напряжением 50 вольт, он служит для сглаживания бросков напряжения питающей сети и, чем больше его ёмкость, тем более стабильным будет напряжение на выходе.
- C2 и C4 – 0.047 МкФ. На крышке конденсатора цифра 104.
- C3 – 1МкФ и больше напряжением 50 вольт. Этот конденсатор, так же можно применить большей ёмкости для повышения стабильности выходящего напряжения.
- D5 и D6 – диоды, например 1N4007, или любые другие на ток 1 ампер или больше.
- R1 – потенциометр на 10 Ком. Любого типа, но обязательно хороший, иначе выходное напряжение будет «прыгать».
- R2 – 220 Ом, мощностью 0.25 – 0.5 ватт.
Сборка регулируемого стабилизированного блока питания
Сборку я произвел на обычной макетной платы без всякого травления. Мне этот способ нравится из-за своей простоты. Благодаря ему схему можно собрать за считанные минуты.
Проверка блока питания
Вращением переменного резистора можно установить желаемое напряжение на выходе, что очень удобно.В самом деле - это самый простой регулируемый блок питания на свете!
Потратив меньше часа на его сборку вы получите стабилизированный регулируемый блок питания с выходным напряжением 0...12 В и максимальным током нагрузки 1 А для питания ваших конструкций.
Этот набор создан на основе замечательной статьи на одном известном кошачьем сайте. В статье (см. ниже...) описывается самый простой стабилизированный блок питания, который только можно себе представить. И не просто описывается - во второй части этой статьи описываются все расчёты, которые необходимо выполнить при конструировании такого блока питания.
Разработчики только добавили в схему светодиод D2
и баластный резистор Rd
для светодиода. Светодиод будет показывать подачу напряжения на блок питания.
И да в набор добавлен маленький радиатор для транзистора VT2
и крепёж для него, чтобы вы могли испытать ваш блок питания сразу после сборки.
Характеристики:
Входное напряжение: 12...15 В;
Выходное напряжение: 0...12 (±1) В;
Максимальный ток нагрузки: 1 А;
Сложность: 1 балл;
Время сборки: Около 1 часа;
Размеры печатной платы: 81 x 31 x 2 мм;
Упаковка: OEM;
Размеры OEM упаковки: ~255 x 123 x 35 мм;
Размеры устройства: ~81 x 31 x 35 мм;
Общая масса набора: ~200 г.
Комплект поставки:
Плата печатная;
Набор радиодеталей;
Моточек монтажного провода для переменного резистора (~0,5 м);
Радиатор для микросхемы;
Крепёж для радиатора (~Винт M3x20; гайка M3; шайба M3);
БОНУС!
Моточек трубчатого припоя ПОС-61 (~0,5 м);
Схема цоколёвки компонентов;
Схема цветовой маркировки резисторов;
Инструкция по сборке и эксплуатации.
Примечания:
Для данного блока питания необходим понижающий трансформатор с напряжением на вторичной обмотке 12...15 В и током не менее 1 А.
Подсоедините трансформатор к блоку питания через клеммник X1.
Включите трансформатор в сеть.
Светодиод D2 должен загореться, информируя о поступлении постоянного напряжения на блок питания.
Переменным резистором R2 установите необходимое выходное напряжение.
Подключите нагрузку - всё работает!
Для увеличения нажмите на картинку
(навигация по картинкам осуществляется стрелочками на клавиатуре)
ЧАСТЬ 1
Блок питания
Да, да, я уже понял, что тебе не терпится - ты уже начитался теории, прочитал, что такое электрический ток, что такое сопротивление, узнал кто такой товарищ Ом и ещё много чего. И теперь ты хочешь резонно спросить: "И чего? Толк то в этом во всём какой? Куда это всё приложить то можно?". А возможно ты ничего этого и не читал, потому как это страшно скучно, но приложить руки к чему-то электронному всё-таки хочется. Спешу тебя обрадовать - сейчас мы как раз и займёмся тем, что приложим всё это как следует и спаяем первую реальную конструкцию, которая очень тебе пригодится в дальнейшем.
Делать мы будем блок питания для питания различных электронных устройств, которые мы соберём в дальнейшем. Ведь если мы сначала соберём, например, радиоприёмник - он всё равно работать не будет, пока мы не дадим ему питания. Так что, перефразируя известную пословицу - "блок питания - всему голова" (с) by Автор статьи.
Итак, приступим. Прежде всего зададимся начальными параметрами - напряжением, которое будет выдавать наш блок питания и максимальным током, который он способен будет отдать в нагрузку. То бишь, насколько мощную нагрузку можно будет к нему подключить - сможем ли мы подключить к нему только один радиоприёмник или же сможем подключить десять? Не спрашивайте меня зачем включать десять радиоприемников одновременно - не знаю, я просто для примера сказал.
Для начала, давайте подумаем над выходным напряжением. Предположим, что у нас есть два радиоприёмника, один из которых работает от 9 Вольт, а второй от 12 Вольт. Не будем же мы делать два разных блока питания для этих устройств. Отсюда вывод - нужно сделать выходное напряжение регулируемым, чтобы его можно было настраивать на разные значения и питать самые разнообразные устройства.
Наш блок питания будет иметь диапазон регулировки выходного напряжения от 1,5 до 14 Вольт - вполне достаточно на первое время. Ну а ток нагрузки мы с вами примем равным 1 Амперу.
Проще не бывает, не правда ли? Итак, какие же детальки нам понадобятся, чтобы спаять эту схемку?
Прежде всего, нам потребуется трансформатор с напряжением на вторичной обмотке 13...16 Вольт и током нагрузки не менее 1 Ампера. Он обозначен на схеме как Т1.
Также нам понадобится диодный мостик VD1 - КЦ405Б или любой другой с максимальным током 1 Ампер.
Идём дальше - С1 - электролитический конденсатор, которым мы будет фильтровать и сглаживать выпрямленное диодным мостом напряжение, его параметры указаны на схеме.
D1 - стабилитрон - он заведует стабилизацией напряжения - ведь мы же не хотим, чтобы напряжение на выходе блока питания колебалось вместе с сетевым напряжением. Стабилитрон мы возьмем Д814Д или любой другой с напряжением стабилизации 14 вольт.
Ещё нам понадобятся постоянный резистор R1 и переменный резистор R2, которым мы будем регулировать выходное напряжение.
А так же два транзистора - КТ315 с любой буковкой в названии и КТ817 тоже с любой буковкой.
Для удобства, я загнал все нужные элементы в табличку, которую можно распечатать и вместе с этим листочком отправится в магазин на закупку (или найти эти компоненты или их аналоги ).
| Обозначение на схеме | Номинал | Примечание |
| Т1 | Любой с напряжением вторичной обмотки 12...13 Вольт и током 1 Ампер | |
| VD1 | КЦ405Б | Диодный мост. Максимальный выпрямленный ток не менее 1 Ампера |
| С1 | 2000 мкФ х 25 Вольт | Электролитический конденсатор |
| R1 | 470 Ом | |
| R2 | 10 кОм | Переменный резистор |
| R3 | 1 кОм | Постоянный резистор, мощностью рассеивания 0,125...0,25 Вт |
| D1 | Д814Д | Стабилитрон. Напряжение стабилизации 14 В |
| VT1 | КТ315 | |
| VT2 | КТ817 | Транзистор. С любым буквенным индексом |
Паять всё это можно как на плате, так и навесным монтажём - благо элементов в схеме совсем немного, но рекомендуется (для отладки схемы) собирать её на беспаечной макетной плате
.
Транзистор VT2 необходимо обязательно установить на радиатор. Оптимальную площадь радиатора можно выбрать экспериментально, но она должна быть не меньше 50 кв. см.
При правильном монтаже схема совершенно не нуждается в настройке и начинает работать сразу.
Подключаем тестер или Вольтметр к выходу блока питания и устанавливаем резистором R2 необходимое нам напряжение.
Вот в общем-то и всё. Вопросы есть?
Ну например: "А почему резистор R1 - 100 Ом?" или, "почему два транзистора - неужели нельзя обойтись одним?". Нет?
Ну ладно, как хотите, но если всё-таки появятся, прочтите следующую часть этой статьи, где рассказывается о том, как рассчитывался этот блок питания и как рассчитать свой собственный.
ЧАСТЬ 2
Блок питания "Проще не бывает"
Ага, все-таки зашёл? Что, любопытство замучило? Но я очень рад. Нет, правда.
Располагайся поудобнее, сейчас мы вместе произведём некоторые нехитрые расчёты, которые нужны, чтобы сварганить тот блок питания, который мы уже сделали в первой части статьи.
Хотя надо сказать, что эти расчёты могут пригодиться и в более сложных схемах.
Итак, наш блок питания состоит из двух основных узлов:
Выпрямителя, состоящего из трансформатора, выпрямительных диодов и конденсатора;
Стабилизатора, состоящего из всего остального.
Как настоящие индейцы, начнём, пожалуй, с конца и рассчитаем сначала стабилизатор.
Стабилизатор
Схема стабилизатора показана на рисунке:
Это, так называемый параметрический
стабилизатор. Состоит он из двух частей:
Самого стабилизатора на стабилитроне D с балластным резистором R б
;
Эмиттерного повторителя на транзисторе VT.
Непосредственно за тем, чтобы напряжение оставалось тем каким нам надо, следит стабилизатор, а эмиттерный повторитель позволяет подключать мощную нагрузку к стабилизатору.
Он играет роль как бы усилителя или если угодно - умощителя.
Два основных параметра нашего блока питания - напряжение на выходе и максимальный ток нагрузки.
Назовем их: Uвых
(это напряжение) и Imax
(это ток).
Для блока питания, который мы отгрохали в прошлой части, Uвых = 14 Вольт, а Imax = 1 Ампер.
Сначала нам необходимо определить какое напряжение Uвх мы должны подать на стабилизатор, чтобы на выходе получить необходимое Uвых.
Это напряжение определяется по формуле: Uвх = Uвых + 3
Откуда взялась цифра 3? Это падение напряжения на переходе коллектор-эмиттер транзистора VT. Таким образом, для работы нашего стабилизатора на его вход мы должны подать не менее 17 вольт.
Определим, какой нам нужен транзистор VT. Для этого нам надо определить, какую мощность он будет рассеивать.
Считаем: Pmax=1.3(Uвх-Uвых)Imax
Тут надо учесть один момент. Для расчёта мы взяли максимальное выходное напряжение блока питания. Однако, в данном расчёте, надо наоборот брать минимальное напряжение, которое выдаёт БП. А оно, в нашем случае, составляет 1,5 Вольта. Если этого не сделать, то транзистор может накрыться медным тазом, поскольку максимальная мощность будет рассчитана неверно.
Смотри сам:
Если мы берём Uвых=14 Вольтам, то получаем P max
=1,3*(17-14)*1=3,9 Вт.
А если мы примем Uвых=1,5 Вольта, то P max =1,3*(17-1,5)*1=20,15 Вт
То есть, если бы не учли этого, то получилось бы, что расчётная мощность в ПЯТЬ раз меньше реальной. Разумеется, транзистору это сильно не понравилось бы.
Ну вот, теперь лезем в справочник и выбираем себе транзистор.
Помимо только что полученной мощности, надо учесть, что предельное напряжение между эмиттером и коллектором должно быть больше Uвх, а максимальный ток коллектора должен быть больше Imax.
Я выбрал КТ817 - вполне приличный транзистор...
Сначала определим максимальный ток базы свежевыбранного транзистора (а ты как думал? в нашем жестоком мире потребляют все - даже базы транзисторов).
I б max =I max / h21 Э min
h21 Э min - это минимальный коэффициент передачи тока транзистора и берётся он из справочника. Если там указаны пределы этого параметра - что то типа 30…40, то берётся самый маленький. Ну, у меня в справочнике написано только одно число - 25, с ним и будем считать, а что ещё остаётся?
I б max =1/25=0.04 А (или 40 мА), что не мало.
Ну давайте будем теперь искать стабилитрон.
Искать его надо по двум параметрам - напряжению стабилизации и току стабилизации.
Напряжение стабилизации должно быть равно максимальному выходному напряжению блока питания, то есть 14 Вольтам, а ток - не менее 40 мА, то есть тому, что мы посчитали.
Полезли опять в справочник...
По напряжению нам страшно подходит стабилитрон Д814Д
, к тому же он у меня был под рукой. Но вот ток стабилизации… 5 мА нам никак не годится. Чего делать будем? Будем уменьшать ток базы выходного транзистора.
А для этого добавим в схему ещё один транзистор. Смотрим на рисунок. Мы добавили в схему транзистор VT2.
Сия операция позволяет нам снизить нагрузку на стабилитрон в h21Э раз. h21Э, разумеется, того транзистора, который мы только что добавили в схему. Особо не думая, я взял из кучи железок КТ315.
Его минимальный h21Э равен 30, то есть мы можем уменьшить ток до 40/30=1.33 мА
, что нам вполне подходит.
Теперь посчитаем сопротивление и мощность балластного резистора R б :
R б =(Uвх-Uст)/(I б max +I ст min ),
Где:
Uст - напряжение стабилизации стабилитрона,
Iст min - ток стабилизации стабилитрона.
R б = (17-14)/((1.33+5)/1000) = 470 Ом.
Теперь определим мощность этого резистора:
P rб = (U вх - U ст )*2/R б ,
То есть:
P rб = (17-14)2/470=0,02 Вт.
Собственно и все. Таким образом, из исходных данных - выходного напряжения и тока, мы получили все элементы схемы и входное напряжение, которое должно быть подано на стабилизатор.
Однако не расслабляемся - нас ещё ждёт выпрямитель. Уж считать так считать, я так считаю (каламбур, однако).
Выпрямитель
Итак, смотрим на схему выпрямителя:
Ну, тут всё проще и почти на пальцах.
Учитывая то, что мы знаем, какое напряжение нам надо подать на стабилизатор - 17 вольт, вычислим напряжение на вторичной обмотке трансформатора. Для этого пойдём, как и в начале - с хвоста. Итак, после конденсатора фильтра мы должны иметь напряжение 17 вольт.
Учитывая то, что конденсатор фильтра увеличивает выпрямленное напряжение в 1,41 раза, получаем, что после выпрямительного моста у нас должно получиться 17/1,41=12 Вольт
.
Теперь учтём, что на выпрямительном мосту мы теряем порядка 1,5-2 Вольт, следовательно, напряжение на вторичной обмотке должно быть 12+2=14 Вольт. Вполне может случится так, что такого трансформатора не найдётся, не страшно - в данном случае можно применить трансформатор с напряжением на вторичной обмотке от 13 до 16 Вольт.
C ф = 3200*I н /(U н *K н ,
Где:
Iн - максимальный ток нагрузки;
Uн - напряжение на нагрузке;
Kн - коэффициент пульсаций.
В нашем случае:
Iн = 1 Ампер;
Uн=17 Вольт;
Kн=0,01.
C ф = 3200*1/17*0,01=18823.
Однако, поскольку за выпрямителем идёт ещё стабилизатор напряжения, мы можем уменьшить расчётную ёмкость в 5…10 раз. То есть 2000 мкФ будет вполне достаточно.
Осталось выбрать выпрямительные диоды или диодный мост.
Для этого нам надо знать два основных параметра - максимальный ток, текущий через один диод и максимальное обратное напряжение, так же через один диод.
Необходимое максимальное обратное напряжение считается так:
U обр max = 2U н , то есть U обр max =2*17=34 Вольта.
А максимальный ток, для одного диода должен быть больше или равен току нагрузки блока питания. Ну а для диодных сборок в справочниках указывают общий максимальный ток, который может протекать через эту сборку.
Ну вот вроде бы и всё про выпрямители и параметрические стабилизаторы.
Впереди у нас стабилизатор для самых ленивых - на интегральной микросхеме и стабилизатор для самых трудолюбивых - компенсационный стабилизатор.
ЧАСТЬ 3
Блок питания
В этой части, как и обещалось, мы поговорим о ещё одном типе стабилизаторов - компенсационном
. Как видно из названия (название видно, нет?), принцип действия их основан на компенсации чего-то чем-то как-то где-то. Чего и чем сейчас узнаем.
Для начала, рассмотрим схему простейшего компенсационного стабилизатора. Его схема более сложная, чем обычного параметрического, но совсем чуть-чуть:
Схема состоит из следующих узлов:
- Источник опорного напряжения (ИОН) на R 2, D 1, который сам по себе является параметрическим стабилизатором.
- Делителя напряжения R3-R5.
- Усилителя постоянного тока (УПТ) на транзисторе VT1.
- Регулирующего элемента на транзисторе VT2.
Работает весь этот зоопарк следующим образом. ИОН выдаёт опорное напряжение, равное напряжению на выходе стабилизатора на эмиттер VT1. Напряжение с делителя поступает на базу VT1. В результате, этому бедолаге приходится решать, что же делать с напряжением на коллекторе - то ли оставить всё как есть, то ли увеличить, то ли уменьшить. И чтобы сильно не морочиться, он поступает так - если напряжение на базе меньше опорного (которое на эмиттере), он увеличивает напряжение на коллекторе, открывая сильнее, таким образом, транзистор VT2 и увеличивая напряжение на выходе, если же напруга на базе больше опорного, то происходит обратный процесс.
В результате всей этой возни, напряжение на выходе остаётся неизменным, то есть стабилизированным, что и требуется. Причем, по сравнению с параметрическими стабилизаторами, коэффициент стабилизации у компенсационных значительно выше. Так же выше и КПД.
Резистор R4 нужен для подстройки в небольших пределах выходного напряжения стабилизатора.
Ну а теперь перейдём к сладкому - к стабилизаторам на микросхемах. Я их называю стабилизаторами для ленивых, поскольку на пайку такого стабилизатора уходит минуты две, если не меньше. Чтобы сильно не тянуть резину, сразу переходим к схеме, хотя схема то…
Итак, перед вами схема, которая до отвращения проста. В ней всего три элемента, причём обязательным является только один - микросхема DA1. Кстати, сказать, интегральные стабилизаторы по своей сущности являются компенсационными. Нуте-с, что же нам требуется? Только одно - знать напряжение, которое мы хотим получить от стабилизатора. Дальше мы идём в табличку и выбираем себе микросхемку по душе.
Напряжение на входе микросхемы должно быть как минимум на 3 Вольта выше, чем выходное, но не должно превышать 30 вольт. Ну собственно и всё.
Что, что? Тебе нужно не 15 Вольт, а 14? Экий ты капризный. Ну да ладно. В качестве поощрительного приза (правда, пока не знаю за что) расскажу ещё про одну схемку.
Разумеется, кроме стабилизаторов с фиксированным напряжением, существуют интегральные стабилизаторы, специально заточенные под регулируемое напряжение. Итак, внимание на схему!
Встречаем - КРЕН12А (можно и Б) - регулируемый стабилизатор напряжения 1,3...30 Вольт и максимальным током 1,5 А.
Кстати, у неё есть и буржуйский аналог - LM317 (на схеме нумерация выводов для неё дана в скобках)
. Входное напряжение не более 37 Вольт.
Если очень хочется, в этой схеме есть что посчитать. Во всяком случае, если у тебя не нашлось резистора 240 Ом, можно воткнуть и другой, при этом пересчитав резистор R2.
Для этого существует хитрая формула:
В формуле участвуют:
U опор = 1,25 В - внутреннее опорное напряжение микросхемы между 2-м и 8-м выводом, см. схему;
I опор - управляющий ток, текущий через резистор R2.
Вообще говоря, формулу можно упростить, благодаря тому, что этот самый управляющий ток очень и очень мал - порядка 0,0055А, то есть на результат он практически не влияет:
Ну, теперь посчитаем.
Для начала возьмём МИНИМАЛЬНОЕ значение выходного напряжения, которое ты хочешь получить.
Итак, R1=240 Ом, Uвых=1,3 В, Uопор=1,25 В. Тогда:
R2=240(1,3-1,25)/1,25 = 9,6 Ом
После, берём МАКСИМАЛЬНОЕ напряжение, которое должен выдавать наш стабилизатор:
R1=240 Ом, Uвых=30 В, Uопор=1,25 В
R2=240(30-1,25)/1,25=5500 Ом, что есть 5,5 кОм.
Таким образом, для того чтобы напряжение на выходе стабилизатора изменялось от минимального до максимального нам нужно чтобы сопротивление резистора R2 изменялось от 9,6 Ом до 5,5кОм.
Подбираем ближайший к этому значению - у меня оказался - 4,8 кОм.
Такие вот пироги. Кстати, пока не забыл - микросхемы обязательно надо ставить на радиатор, иначе они сдохнут, причём довольно шустро. Правда грустно.
Внешне, микросхемка в корпусе КТ28-2 выглядит вот таким образом:
Хочу обратить особое внимание на то, что хотя LM317 и является полным функциональным аналогом КРЕН12А, расположение выводов у этих микросхем НЕ СОВПАДАЕТ , если КРЕН12 выполнена в вышеозначенном корпусе.
Расположение выводов микросхемы LM317. Так же распологаются выводы КРЕН12, если она выполнена в корпусе ТО-200:
Теперь точно всё.
R3 10k (4k7 – 22k) reostat R6 0.22R 5W (0,15- 0.47R) R8 100R (47R – 330R) | C1 1000 x35v (2200 x50v) C2 1000 x35v (2200 x50v) C5 100n ceramick (0,01-0,47) | T1 KT816 (BD140) T2 BC548 (BC547) T3 KT815 (BD139) T4 KT819(КТ805,2N3055) T5 KT815 (BD139) VD1-4 КД202 (50v 3-5A) VD5 BZX27 (КС527) VD6 АЛ307Б, К (RED LED) |
Регулируемый стабилизированный блок питания – 0-24 V , 1 – 3А
с ограничением тока.
Блок питания (БП) предназначен для получения регулируемого стабилизированного выходного напряжения от 0 до 24v при токе порядка 1-3А, проще говоря чтобы не покупали вы батарейки, а использовали его для эксперементов со своими конструкциями.
В блоке питания предусмотрена так называемая защита т е ограничение максимального тока.
Для чего это нужно? Для того что бы этот БП служил верой и правдой, не боясь коротких замыканий и не требовал ремонта, так сказать «несгораемый и неубиваемый»
На Т1 собран стабилизатор тока стабилитрона, т е имеется возможность установки практически любого стабилитрона с напряжением стабилизации менее входного напряжения на 5 вольт
Это значит, что при установке стабилитрона VD5 допустим ВZX5,6 или КС156 на выходе стабилизатора получим регулируемое напряжение от 0 до приблизительно 4 вольт, соответственно - если стабилитрон на 27 вольт, то максимальное выходное напряжение будет в пределах 24-25 вольт.
Трансформатор следует выбирать примерно так- переменное напряжение вторичной обмотки должно быть примерно на 3-5 вольт больше того, которое вы рассчитываете получить на выходе стабилизатора, которое в свою очередь зависит от установленного стабилитрона,
Ток вторичной обмотки трансформатора как минимум должен быть не менее того тока, который нужно получить на выходе стабилизатора.
Выбор конденсаторов по емкости С1 и С2 –примерно по 1000-2000 мкф на 1А, С4 – 220 мкф на 1А
Несколько сложнее с емкостями по напряжению – рабочее напряжение грубо рассчитывается по такой методике – переменное напряжение вторичной обмотки трансформатора делится на 3 и умножается на 4
(~ Uвх:3×4)
Т е – допустим, что выходное напряжение вашего трансформатора порядка 30 вольт – 30 делим на 3 и множим на 4 – получаем 40 – значит рабочее напряжение конденсаторов должно быть более чем 40 вольт.
Уровень ограничения тока на выходе стабилизатора зависит от R6 по минимуму и R8 (по максимуму вплоть до отключения)
При установке перемычки вместо R8 между базой VТ5 и эмиттером VТ4 при сопротивлении R6 равном 0,39 ом ток ограничения будет примерно на уровне 3А,
Как понять «ограничение»? Очень просто – выходной ток даже в режиме короткого замыкания на выходе не превысит 3 А, за счет того что выходное напряжение будет автоматически снижено практически до нуля,
А можно ли заряжать автомобильный аккумулятор? Запросто. Достаточно выставить регулятором напряжения, извиняюсь - потенциометром R3 напряжение 14,5 вольта на холостом ходу (т е с отключенным аккумулятором) а потом подключить к выходу блока, аккумулятор, И пойдет ваш аккумулятор заряжаться стабильным током до уровня 14,5в, Ток по мере зарядки будет уменьшаться и когда достигнет значения 14,5 вольта (14,5 в – напряжение полностью заряженного акк) он будет равен нулю.
Как отрегулировать ток ограничения. Выставить на выходе стабилизатора напряжение на холостом ходу порядка 5-7 вольт. Затем к выходу стабилизатора подключить сопротивление примерно на 1 ом мощностью 5-10 ватт и последовательно с ним амперметр. Подстроечным резистором R8 выставить требуемый ток. Правильно выставленный ток ограничения можно проконтролировать выкручивая потенциометр регулировки выходного напряжения на максимум до упора При этом ток, контролируеммый амперметром должен оставаться на прежнем уровне.
Теперь про детали. Выпрямительный мостик – диоды желательно выбирать с запасом по току минимум раза в полтора, Указанные КД202 диоды могут без радиаторов достаточно долго работать при токе 1 ампер, но ежели рассчитываете что вам этого мало, то установив радиаторы можно обеспечить 3-5 ампер, вот только нужно посмотреть в справочнике какие из них и с какой буквой могут до 3 а какие и до 5 ампер. Хочется больше – загляните в справочник и выбирайте диоды помощнее, скажем ампер на 10.
Транзисторы – VT1 и VT4 устанавливать на радиаторы. VT1 будет слегка греться поэтому и радиатор нужен небольшой, а вот VT4 да в режиме ограничения тока будет греться довольно таки хорошо. Поэтому и радиатор нужно подобрать внушительный, можно и вентилятор от блока питания компьютера к нему приспособить – поверьте, не помешает.
Особо пытливым – почему греется транзистор? Ток то течет по нему и чем больше ток, тем больше греется транзистор. Давайте посчитаем – на входе, на конденсаторах 30 вольт. На выходе стабилизатора ну скажем вольт так 13, В итоге между коллектором и эмиттером остается 17 вольт.
Из 30 вольт минусуем 13 вольт получаем 17 вольт (кто хочет видит тут математику, а мне как то на память приходит один из законов дедушки Киргофа, про сумму падений напряжения)
Ну так вот, тот же Киргоф, что то говорил о токе в цепи, наподобие того что какой ток течет в нагрузке, такой же ток и через транзистор VT4 течет. Скажем ампера эдак 3 течет, резистор в нагрузке греется транзистор тоже греется, Так вот тепло это, которым воздух греем и можно назвать мощностью, которая рассеивается... Но попробуем выразиться математически, то бишь
школьный курс физики
где Р - это мощность в ваттах, U – напряжение на транзисторе в вольтах, а J - ток который течет и через нашу нагрузку и через амперметр и естественно через транзистор.
Итак 17 вольт множим на 3 ампера получаем 51 ватт рассеивающийся на транзисторе,
Ну а допустим подключим сопротивление на 1 ом. По закону Ома при токе 3А падение напряжения на резисторе получится 3 вольта и рассеиваемая мощность величиной в 3 ватта начнет греть сопротивление. Тогда падение напряжения на транзисторе: 30 вольт минус 3 вольта = 27 вольт, а мощность рассеиваимая на транзисторе 27v×3A=81 ватт... Теперь заглянем в справочник, в раздел транзисторы. Ежели проходной транзистор т е VТ4 у нас стоит скажем КТ819 в пластмассовом корпусе то по справочнику выходит что он не выдержит т к мощность рассеивания (Рк*max) у него 60 ватт, но зато в металлическом корпусе (КТ819ГМ, аналог 2N3055) – 100 ватт – вот этот подойдет, но радиатор обязателен.
Надеюсь на счет транзисторов более менее понятно, перейдем к предохранителям. Вообще то предохранитель это последняя инстанция, реагирующая на грубые ошибки допущенные вами и «ценой своей жизни» предотвращающая.... Давайте допустим что в первичной обмотке трансформатора по каким то причинам произошло замыкание,или во вторичной. Может от того что перегрелся, может изоляция прохудилась, а может и просто – неправильное соединение обмоток, но предохранителей нет. Трансформатор дымит, изоляция плавится,сетевой провод пытаясь выполнить доблестную функцию предохранителя, горит и не дай бог если на распределительном шите вместо автомата у вас стоят пробоки с гвоздиками вместо предохранителей.
Один предохранитель на ток примерно на 1А больше чем ток ограничения блока питания (т е 4-5А), должен стоять между диодным мостом и трансформатором, а второй между трансформатором и сетью 220 вольт примерно на 0,5-1 ампер.
Трансформатор. Самое пожалуй дорогое в конструкции Грубо говоря чем массивнее трансформатор тем он мощнее. Чем толще провод вторичной обмотки, тем больший ток может отдать трансформатор. Все это сводится к одному – мощности трансформатора. Так как же выбрать трансформатор? Опять школьный курс физики, раздел электротехника.... Опять 30 вольт, 3 ампера и в итоге мощность 90 ватт. Это минимум, который следует понимать так – этот трансформатор кратковременно может обеспечить выходное напряжение 30 вольт при токе 3 ампера, Поэтому желательно накинуть по току запас минимум процентов 10, а лучше все 30-50 процентов. Так что 30 вольт при токе 4-5 ампер на выходе трансформатора и ваш БП сможет часами если не сутками отдавать ток 3 ампера в нагрузку.
Ну и тем кто желает получть максимум по току от этого БП, скажем ампер эдак 10.
Первое – соответствующий вашим запросам трансформатор
Второе – диодный мост ампер на 15 и на радиаторы
Третье – проходной транзистор заменить на два-три соединенных в параллель с сопротивлениями в эмиттерах по 0,1 ом (радиатор и принудительный обдув)
Четвертое- емкости желательно конечно увеличить, но в том случае если БП будет использоваться как зарядное устройство – это не критично.
Пятое – армировать токопроводящие дорожки по пути следования больших токов напайкой дополнительных проводников и соответственно не забывать про соединительные провода «потолще»
Схема подключения запараллеленных транзисторов вместо одного
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.
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.
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.
Данную схему я взял в интернете, много лет назад. Причина, по которой я решил ее выложить - в оригинале есть ошибки, которые я исправил. Поэтому, можете смело брать схему и делать этот блок питания. У меня он работает уже на протяжении четырех лет.
Данный блок питания построен на распространенной радио элементной базе и не содержит дефицитных деталей. Особенностью блока является то, что регулируемая микросхема DA4 не требует двух полярного питания. На микросхеме DA1 введена плавная регулировка выходного тока в интервале 0 … 3А (согласно схеме). Этот предел можно расширить и до 5А, пересчитав резистор R4. В авторском варианте резистор R7 заменен на подстроечный, т.к. плавная регулировка тока не требовалась. Ограничение тока при установленных номиналах деталей наступает при токе 3,2А и выходное напряжение упадет до 0. Ограничение тока подбирается резистором R7. Во время ограничения тока включается светодиод HL1, сигнализируя о коротком замыкании в нагрузке блока питания или превышении выбранного значения тока резистором R7. Если резистором R7 выбран порог срабатывания 1,5А, то при превышении данного порога на выходе микросхемы появиться низкое напряжение (-1,4В) и на базе транзистора VT2 установится 127мВ. Напряжение на выходе блока питания становиться равным » 1мкВ, что для большинства радиолюбительских задач нормально, а на блоке индикации напряжения будет стоять 00,0 вольт. Светодиод HL1 будет светиться. При нормальной работе узла перегрузки по току на базе микросхемы DA1 будет напряжение 5,5В и диод HL1 светиться не будет.
Характеристики блока питания следующие:
Выходное напряжение регулируется от 0 до 30 В.
Выходной ток 4А.
Работа микросхемы DA4 особенностей не имеет и работает она в режиме однополярного питания. На ножку 7 подается 9В, ножка 4 соединена с общей шиной. В отличие от большинства микросхем серии 140УД… добиться нулевого уровня на выходе блока питания при таком включении весьма трудновато. Экспериментальным путем выбор сделан на микросхему КР140УД17А. При таком схемном решении удалось получить на выходе блока питания напряжение 156 мкВ, что на индикаторе будет отображаться как 00,0В.
Конденсатор С5 предотвращает возбуждение блока питания.
При исправных деталях и безошибочном монтаже блок питания начинает работать сразу. Резистором R12 установлен верхний уровень выходного напряжения, в пределах 30,03В. Стабилитрон VD5 применен для стабилизации напряжения на регулирующем резисторе R16 и, если блок питания работает без сбоев, от стабилитрона можно отказаться. Если резистор R7 применен как подстроечный, то им устанавливают порог срабатывания при превышении максимального тока.
Транзистор VT1 устанавливается на радиатор. Площадь радиатора рассчитывается по формуле: S = 10In*(Uвх. - Uвых.), где S - площадь поверхности радиатора (см 2); In - максимальный ток потребляемый нагрузкой; Uвх. - входное напряжение (В); Uвых. - выходное напряжение (В).
Схема блока питания показана на рис.1, печатная плата на рисунках 2 и 3.
То, что выделено красным, ошибки, которые я исправил. Если так не сделать схема не работает.
Резисторы R7 и R12 многооборотные СП5-2. Вместо диодной сборки RS602 можно применить диодную сборку RS407, RS603, в зависимости от тока потребления, или диоды 242 с любым буквенным индексом, но разместить их надо отдельно от печатной платы. Входное напряжение на конденсаторе C1 может варьироваться в пределах 35… 40В без изменения номиналов деталей. Трансформатор Т1 должен быть рассчитан на мощность не менее 100 Вт, ток обмотки II не менее 5 А при напряжении 35 … 40 В. Ток обмотки III не менее 1 А. Обмотка III ДОЛЖНА (иначе схема работать не будет, это одна из ошибок) быть с отводом от середины, который подключается к общей шине блока питания. В печатной плате предусмотрена для этой цели контактная площадка. Размер печатной платы блока питания 110 х 75 мм. Транзистор КТ825 составной и стоит он немало, поэтому его можно заменить транзисторами, как показано на рисунке 4.
Транзисторы могут быть с буквенными индексами Б - Г, соединенных по схеме Дарлингтона.
Резистор R4 - отрезок нихромовой проволоки диаметром 1мм и длиной около 7см (подбирается экспериментально). Микросхемы DA2, DA3 и DA5 допустимо заменить отечественными аналогами К142ЕН8А, КР1168ЕН5 и К142ЕН5А. Если панель цифровой индикации применяться не будет, то вместо микросхемы DA2 можно применить КР1157ЕН902 , а микросхему DA5 исключить. Резистор R16 переменный с зависимостью группы А. В авторском варианте применен переменный резистор ППБ-3А номиналом 2,2К - 5% .
Если не предъявлять к узлу защиты больших требований, а требоваться он будет только для защиты блока питания от перегрузки по току и КЗ, то такой узел можно применить по схеме на рис.6, а печатную плату немного переработать.
Узел защиты собран на транзисторах VT1 и VT2 разной структуры, резисторах R1 - R3 и конденсаторе С1. Ток короткого замыкания 16мА. Резистором R1 регулируют порог срабатывания защитного блока. При нормальной работе блока на эмиттере транзистора VT2 напряжение порядка 7 В и на работу блока питания влияния не оказывает. При срабатывание защиты напряжение на эмиттере транзистора VT2 падает до 1,2 В и через диод VD4 подается на базу транзистора VT2 блока питания. Напряжение на выходе блока питания падает до 0 В. и Светодиод HL1 сигнализирует о срабатывании защиты. При нормальной работе блока питания и узла защиты светодиод - горит, при срабатывании защиты - гаснет. При использовании узла защиты на рис.6 микросхему DA3 и конденсаторы С3, С5 можно из схемы исключить.
Цифровая панель служить для визуального контроля напряжения и тока блока питания. Она может быть использована отдельно от блока питания с другими конструкциями, выполняя вышеназванные задачи.
Вольтметр и амперметр я взял отсюда .
Вот несколько фото моего блока питания, на которых видно, что я еще прикрепил вентилятор для охлаждения, питания которого, я взял с третьей обмотки трансформатора, предварительно намотав ее с этим расчетом.
(для увеличения кликните по изображениям)
Александр, благодарен вам за проделаную работу!
Loading...