0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Универсальный источник питания

Универсальный источник питания

Универсальный блок питания — незаменимая вещь, которая обязательно должна присутствовать в мастерской любого радиолюбителя. Протестировать только что разработанную схему, проверить попавшееся под руку устройство, зарядить аккумулятор, срочно запитать какой-нибудь медицинский прибор, у которого родной блок питания внезапно вышел из строя или просто сели батарейки.

Да мало ли для его может потребоваться постоянное напряжение. И хорошо бы, чтобы величину этого постоянного напряжения можно было бы в некоторых пределах регулировать, а еще лучше — наличие у блока питания регулировки тока, чтобы по достижении определенной величины тока, напряжение бы больше не повышалось, а удерживалось бы на таком уровне, чтобы заданный ток нагрузки ни в коем случае не оказался бы превышен.

Универсальный источник питания

Описанные потребности в полной мере способен удовлетворить лабораторный блок питания, который по сути и является универсальным источником питания. И не только радиолюбителю, но и любому домашнему мастеру желательно иметь в хозяйстве такой универсальный источник электричества.

Универсальные лабораторные блоки пиатния выпускаются они на различные максимальные ток и напряжение. На лицевой панели такого блока питания, кроме ручек грубой и точной регулировки напряжения и тока, имеются вольтметр и амперметр, а также разъемы для присоединения щупов и кнопка-выключатель. Щупы и сетевой кабель идут в комплекте.

Блоки питания такого плана имеют, как правило, очень нехитрое устройство. Давайте для примера рассмотрим упрощенную схему элементарного лабораторного блока питания, имеющего следующие выходные параметры: постоянное напряжение регулируется в пределах от 0 до 30 В, а ток — от 0 до 5 А. Сетевой трансформатор с выпрямителем, а также вольтметр с амперметром на схеме не показаны.

Исходное постоянное напряжение получается в таких блоках, как правило, путем выпрямления переменного тока, который берется со вторичной обмотки сетевого трансформатора, пропускается через диодный мост и заряжает конденсатор.

Далее это постоянное напряжение, скажем, в районе 35 вольт, подается на схему регулятора напряжения, выполненного на базе микросхемы LM317 – регулируемого интегрального стабилизатора напряжения. Данная трехвыводная микросхема позволяет ограничить выходное напряжение таким образом, чтобы напряжение между ее 2 и 3 выводами сохранялось бы на уровне 1,25 вольт.

Схема универсального блока питания для домашней лаборатории

Поскольку сама микросхема LM317 имеет ограничение по току до 1,5 А, в схеме блока питания присутствует мощный биполярный транзистор MJ2955, и весь рабочий ток, вплоть до 5 ампер, идет именно через него. Внутри корпуса блока питания данный транзистор закреплен на радиаторе значительной площади. А микросхема LM317 включается в цепь базы этого мощного транзистора, и лишь управляет ее током.

Напряжение выхода задается нижним по схеме регулировочным резистором: чем его сопротивление выше — тем меньшее напряжение будет на выходе, ток базы транзистора MJ2955 при этом ограничивается схемой LM317, как только выходное напряжение достигнет установленного нижним резистором значения (см. даташит на LM317).

Операционный усилитель 301A предназначен здесь для защиты выхода блока питания по току: когда установленный ток превышен (его задает верхний по схеме регулировочный резистор), на выходе операционного усилителя появляется отрицательное напряжение, при этом загорается светодиод СИД, а поскольку потенциал 2 вывода микросхемы LM317 из-за этого понижается, выходное напряжение опять же уменьшается (по тому же механизму, как и ограничение напряжения с помощью нижнего по схеме регулировочного резистора), ток базы транзистора MJ2955 снова ограничен микросхемой LM317.

Блок питания с регулировкой напряжения: характеристики

Начинающие радиолюбители часто изготавливают блоки питания с регулировкой напряжения. Это очень нужный прибор, так как без него не сможет работать аппаратура. Но нужно учитывать, что для работы техники может потребоваться разное напряжение – от 1,5 до 30 В. И не хочется каждый раз делать новый блок питания, мотать трансформаторы. Ведь намного проще сделать один, но универсальный, который можно использовать в любой самоделке.

Блок питания персонального компьютера

блок питания с регулировкой напряжения

В том случае, если у вас имеется блок питания от настольного ПК, можно воспользоваться ним. Для этого нужно выполнить такие манипуляции:

  1. Снимите верхнюю крышку.
  2. Далее, используя паяльник, уберите все лишние провода. Нужно оставить по 1-2 провода каждого цвета.
  3. Соедините зеленый провод (он в жгуте один такой) с черным (корпусом). Можно просто установить перемычку на плате.
  4. Чтобы сделать блок питания с регулировкой напряжения своими руками, необходимо провести замеры на каждом выводе.
  5. Подключите провода к соответствующим гнездам или к переключателю.

Такой блок питания позволяет получить несколько напряжений – 3, 3В, 5В, 12В. Этого вполне достаточно для полноценной работы большинства приборов. Даже для зарядки мобильных телефонов можно использовать такой блок.

Самый простой способ

Проще всего окажется сделать блок питания со ступенчатой регулировкой напряжения на выходе. Наверняка вы не раз видели такие. На них имеется переключатель на несколько положений, каждое из которых соответствует определенному значению напряжения. Надежно ли это? В качестве лабораторного блока питания с регулировкой напряжения такое устройство может работать недолго.

блок питания с регулировкой тока и напряжения

Причина – очень маленький ток на выходе, и подключить мощную нагрузку вряд ли получится. Даже погонный метр светодиодной ленты будет светиться с малой яркостью. Чтобы не использовать в самоделках большие тумблеры или переключатели, можно на передней панели прибора установить несколько гнезд. В них будут вставляться штекеры. Главное, правильно подписать все гнезда, чтобы не сжечь аппаратуру.

Как сделать трансформатор

Чтобы создать такой блок, потребуется самостоятельно изготовить трансформатор – перемотать вторичную обмотку. И обязательно сделайте расчет напряжения на один виток. Для этого можно поступить следующим образом:

  1. Полностью снимаете вторичную обмотку, если она имеется.
  2. Наматываете 10 витков провода и собираете магнитопровод трансформатора.
  3. Включаете трансформатор в сеть и проводите замер напряжения на вторичной обмотке.

Например, вы выяснили, что с 10 витков можно снять 1 В. Следовательно, вам потребуется намотать для напряжения на выходе в 30 В ровно 300 витков. А что если вам нужно несколько значений напряжений? Для этого сделайте отводы от соответствующих витков.

Выпрямитель

лабораторный блок питания с регулировкой напряжения

Выпрямитель – это часть блока питания, которая позволяет преобразовать переменное напряжение в постоянное. Изготавливается он из полупроводниковых диодов. Существует несколько типов схем включения:

  1. Однополупериодная – применяется всего один полупроводник. Очень низкая эффективность. Схема может использоваться для питания аппаратуры непродолжительное время. Кроме того, у конструкций такого типа высокий уровень помех.
  2. Двухполупериодная – применяется два диода. Эффективность немного выше, нежели у предыдущей, но далека от идеала.
  3. Удвоение напряжения – состоит их конденсаторов и диодов. Позволяет увеличить напряжение, но сила тока при этом уменьшается.
  4. Мостовая – содержит в себе четыре полупроводника. Эффективность у схемы очень высокая, поэтому она используется почти во всех приборах.

Нужно отметить, что существуют различные мостовые сборки. Не нужно сверяться со схемой и соединять диоды – достаточно на прибор подать переменное напряжение, а с него снять постоянное.

Блок фильтров и стабилизации

Именно так можно назвать часть схемы, в которой устанавливаются электролитические конденсаторы, резисторы и дроссели. Последние позволяют избавиться от возможного появления токов высокой частоты. Конденсатор необходим для того, чтобы убрать в постоянном токе переменную составляющую. Если вы изготавливаете лабораторный блок питания с регулировкой напряжения и тока, то нужно позаботиться о том, чтобы на выходе все параметры были стабильны. Как это сделать?

лабораторный блок питания регулировка напряжения тока

Для этого применяются стабилитроны – это устройства, которые выравнивают значение напряжения. Причем существуют приборы полупроводниковые и вакуумные. В любом случае при превышении напряжения излишки его преобразуются в тепло. Поэтому необходимо обеспечивать хорошее охлаждение прибора. Можно даже установить вентилятор для охлаждения. Для того чтобы конденсатор после отключения быстрее разряжался, на выходе устанавливается постоянный резистор.

Блок регулировки напряжения

Изготовить такое устройство можно на транзисторах или специальных сборках. Очень часто в радиолюбительской практике используются изделия типа LM317T. Для того чтобы сделать устройство на его основе, нужно иметь следующие детали:

  1. Непосредственно сборку LM317T.
  2. Диодный мост (или 4 одинаковых диода).
  3. Два электролитических конденсатора – 1000 и 100 мкФ. Напряжение не менее 50 В.
  4. Постоянное сопротивление 200 Ом.
  5. Переменный резистор 6,8 кОм.

Переменный резистор предназначен для корректировки выходного напряжения. Если у вас имеются цифровые приборы – вольтметр и амперметр, то можно установить их на выходе блока питания. Учтите, что последний включается в разрыв провода (например, плюсового). А вольтметр соединяется с плюсом и минусом. После окончательной сборки можно не делать градуировку на передней панели.

блок питания с регулировкой напряжения своими руками

Трансформатор для конструкции можно позаимствовать от любой бытовой техники. Желательно, чтобы мощность у него была достаточной. Неплохие результаты показывает трансформатор ТВК или ТВЗ (выходной кадровой развертки и звука ламповых телевизоров соответственно). Первичная обмотка у них рассчитана на подключение к бытовой сети 220 В. Вполне возможно, что вторичную придется перемотать. Желательно использовать провод с максимальным сечением. Это позволит выдать больший ток, как следствие – получится подключить без особых проблем любую аппаратуру.

Лабораторный блок питания на модулях из Китая

Мой лабораторный блок питания со снятой верхней крышкой

В этой статье я хочу рассказать и показать на фото свой лабораторный блок питания, который я собирал по блочно, на готовых модулях из Aliexpress. Об этих самых модулях я уже рассказывал по отдельности на сайте. Хотелось сделать простой, надежный, доступный по цене блок, с необходимыми параметрами и небольшими габаритами. В интернете посмотрел пару роликов о подобных блоках, заказал необходимые модули и собрал сам. Изначально в качестве источника питания был применен переделанный компьютерный БП. Но так как мне так и не удалось добиться от него нормальной работы (он довольно сильно грелся, и немного не дотягивал до расчетного максимального тока), решено было взять готовый источник питания на том же Aliexpress. Максимальное рабочее напряжение для блока в большинстве случаев достаточно 0-30 Вольт, хотя была идея сделать от 0 до 50 Вольт.Источник питания, который я применил, отдает 36 Вольт и ток до 5 Ампер. Мощности в 180 Ватт для моих задач вполне достаточно. В качестве регулятора напряжения и тока (ограничения), использовал DC-DC преобразователь на XL4016. В качестве индикатора выступает модуль вольтамперметр dsn-vc288. В качестве корпуса был применен обычный пластиковый корпус типа Z1 (70x188x197 мм). В принципе этих модулей уже достаточно для построения лабораторника, но я добавил сюда еще модуль на LM2596, для того чтобы вывести 5 Вольт на USB разъемы расположенные на передней панели. Еще нам конечно же понадобятся пара выносных переменных резистора на 10 К, тумблер для включения/отключения питания, пара USB гнезд (я взял сдвоенное гнездо), и пара гнезд типа «банан», для подключения выходного кабеля. Крепим модули внутри корпуса, размечаем и сверлим переднюю панель.

Размещаем модули внутри лабораторного блока питания

Передняя панель лабораторного блока питания

Затем выпаиваем из модуля оба подстроечных резистора и припаиваем на их место переменные резисторы на проводах достаточной длинны (я последовательно резисторам на 10 К поставил еще на 1 К, для точной настройки, однако это не дало особого эффекта). Ну и дальше соединяем все модули согласно схеме.

Задняя стенка лабораторного блока питания и источник питания Разводка внутри лабораторного блока питания Разводка между модулями лабораторного блока питанияЛабораторный блок питания на верхнюю стенку приклеен вентилятор

Если делаете с USB, то не забудьте настроить модуль LM2596 на 5В. И обратите внимание что минусовый провод питания USB берется не с модуля LM2596, а с выходной массы БП (с минусового «банана»). Это необходимо для того чтобы когда вы подключаете что-то к USB блоку, вы видели потребляемый ток. В моем блоке можно заметить на фото еще один модуль — это тоже DC-DC, я его вместо LM2596 хотел оставить на роль питания USB, но он довольно прожорливый в холостом режиме, поэтому оставил LM-ку. Также у меня есть вентилятор. Если тоже захотите оборудовать блок вентилятором, то подберите подходящий по габаритам и на напряжение 5 В. Подключается он к плюсу и минусу модуля LM2596 (в этом случае минус берется от модуля, иначе на индикатор будет постоянно выводиться потребляемый вентилятором ток). Очень советую первое включение производить через лампу накаливания 40-60 Вт. Если что-то не так, в этом случае вы избежите фейерверка. У меня блок заработал сразу, и пока что с ним никаких проблем не было.

Volt-info

Электроника, электротехника. Профессионально-любительские решения.

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.

Мощный блок питания 0-30 В своими руками

Занимаясь проектированием и конструированием различных электронных схем, не обойтись без надежного блока питания с регулируемым напряжением. Сегодня предлагаются различные конструкции: как сложные, так и простые. Узнайте, как сделать блок питания от 0 до 30 В на 10 ампер своими руками по пошаговым инструкциям со схемами и фото-примерами процесса сборки.

Варианты БП для самостоятельного монтажа

Блок питания выбирают исходя из того, какие схемы предполагается им запитывать. Если это устройства с низким потреблением тока, то и БП не обязательно делать мощный: вполне можно обойтись источником с током на 5 ампер. Рассмотрим несколько вариантов схем, а также узнаем, как собирать самодельные блоки питания.

Простой БП 0-30 В

Одна из несложных схем источника питания с регулировкой выходного напряжения приводится на схеме.

Устройство выполнено всего на трех транзисторах и отличается высокой точностью напряжения на выходе, благодаря использованию компенсационной стабилизации, а также применением недорогих элементов.

Изделие собирается на печатной плате и после монтажа практически сразу начинает функционировать. Главное — подобрать стабилитрон, который должен соответствовать максимальному напряжению на выходе.

Для корпуса подойдет любой пластиковый или металлический короб, который окажется под рукой, например, от компьютерного БП.

В такой корпус без проблем поместится трансформатор на 100 Вт и печатная плата. Имеющийся вентилятор можно оставить, подключив в разрыв его питания сопротивление для снижения оборотов.

Для измерения потребляемого нагрузкой тока задействуем стрелочный амперметр, устанавливая его на переднюю панель из пластиковой коробки.

Вольтметр можно использовать цифровой.

Завершив монтаж, проверяем выходное напряжение, изменяя положение переменного резистора.

Минимальное значение должно быть около нуля, максимальное – 30 В. Подсоединив нагрузку около 0,5 А, проверяем просадку напряжения на выходе – она должна быть минимальной.

Мощный импульсный БП

Рассмотрим схему блока питания с регулировкой по току и напряжению. Такие устройства иногда еще называют лабораторными, поскольку они подходят не только для запитки электронных схем, но и для зарядки АКБ.

Этот БП обеспечивает регулировку напряжения в диапазоне 0-30 В и тока 0-10 А. Источник можно разделить на три части:

  1. Внутренняя схема питания, состоящая из источника напряжения на 12 В, и ток минимум 300 мА. Назначение этого источника – запитка схемы БП.
  2. Блок управления. Выполнен на микросхеме TL494 с простым драйвером. Резистор R4 позволяет регулировать максимальный порог напряжения, R2 – ток.
  3. Силовая часть. Большую часть схемы можно задействовать из старого компьютерного блока питания. Для намотки трансформатора управления подойдет ферритовое кольцо R16*10*4,5, на котором наматывают провод МГТФ 0.07 мм² в количестве 30 витков одновременно в 3 провода. L1 мотают на кольце от того же БП, удалив старую обмотку и намотав медный провод диаметром 2 мм и длиной 2 м. Для L2 подойдет дроссель на ферритовом стержне.

Для размещения элементов схемы изготавливают печатную плату.

Если сборка выполнена правильно, блок питания начинает работать сразу. Чтобы была возможность управлять вентилятором по температуре, можно собрать простую схему на lm317.

На Ардуино

Радиолюбители с опытом иногда собирают блоки питания под управлением Ардуино. Таким образом удается создать контролируемый источник питания с такими режимами: может «отдыхать», функционировать в режиме экономии либо работать на ток в 10 А и разное выходное напряжение, если это требуется.

«Умный» блок питания представлен на схеме.

Для запитки микропроцессора ATmega задействуется импульсный стабилизатор. Благодаря наличию постоянного и стабилизированного напряжения 5 В блок питания можно оснастить разъемом USB, что позволит подзаряжать какие-либо устройства.

Печатную плату можно сделать по образцу.

Внешний вид устройства и внутреннее расположение компонентов представлены на фото.

Блок питания от 0 до 30 В на 10 ампер можно собрать своими руками по любой из представленных схем, а как именно сделать такое устройство, пошагово рассмотрено в инструкциях с фото-примерами. Для сборки простого источника питания потребуются начальные значения в области радиоэлектроники, умение обращаться с паяльником и минимальный перечень радиокомпонентов.

голоса
Рейтинг статьи
Читайте так же:
Как регулировать жалюзи с электроприводом
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector