В процессе разработки и ремонта всевозможных электронных устройств используется различное оборудование. Среди них достаточно востребованной является схема регулируемого блока питания, применяемая во многих вариантах. Эти регулируемые блоки известны как лабораторные источники питания, имеющие большое количество модификаций.
Источники питания линейного типа
Самыми первыми появились линейные блоки питания, которые используются до сих пор и относятся к устройствам с традиционными принципами работы.
Основными конструктивными элементами этих приборов являются понижающий трансформатор и автотрансформатор. Преобразование переменного напряжения в постоянное осуществляется с помощью выпрямителя. В большинстве известных моделей используются выпрямители с одним или четырьмя диодами, соединенными между собой в виде .
Некоторые модели могут иметь индивидуальные конструктивные особенности, однако такие схемы используются гораздо реже и предназначены для конкретных ситуаций. В отдельных устройствах цепь дополняется специальным фильтром, установленным сразу за выпрямителем. Сам фильтр представляет собой конденсатор с высокой емкостью. Иногда линейные БП дополняются и напряжения, фильтрами высокочастотных помех и другими элементами.
Среди специалистов, занимающихся ремонтом и обслуживанием электроники и радиотехники, наиболее популярны линейные блоки питания с возможной регулировкой напряжения в пределах от 0 до 30 вольт и силы тока - от 0 до 5 ампер. Как правило, это высокоточные устройства с легкими и тонкими настройками в рамках установленных номиналов. Большинство из них отличается двойным режимом функционирования, когда цифровым индикатором одновременно отображаются значения выходного тока и напряжения. Многие модели обеспечены защитой от токовых перегрузок и коротких замыканий.
Схема и принцип работы импульсных БП
Сегодня все большее предпочтение отдается источникам питания импульсного типа. Принцип действия этих устройств совершенно не такой, как у линейной аппаратуры. В данном случае переменное напряжение сети частотой 50 Гц, преобразуется в напряжение высокой частоты. Оно трансформируется до необходимых параметров, после чего осуществляется его выпрямление и фильтрация.
Непосредственное преобразование выполняется с помощью мощного транзистора, функционирующего в режиме ключа. Совместно с импульсным трансформатором они образуют схему преобразователя высокой частоты. Данное устройство позволяет создавать частоту в диапазоне 20-50 кГц, что в свою очередь дает возможность значительно уменьшить габариты импульсного трансформатора. В результате и сам блок питания становится легким и компактным.
Принцип действия импульсного блока можно рассмотреть на представленной схеме:
- Вначале напряжение поступает на сетевой фильтр, после чего попадает в выпрямитель. Здесь происходит выпрямление напряжения и фильтрация с помощью конденсатора.
- Далее через первичную обмотку W1 напряжение поступает в коллектор транзистора VT1, на который воздействует прямоугольный импульс. В результате, транзистор принимает открытое положение и пропускает сквозь себя нарастающий ток.
- Одновременно такой же самый ток проходит и через первичную обмотку трансформатора, вызывая тем самым возрастание магнитного потока и наведение во вторичной обмотке ЭДС самоиндукции.
Путем изменения продолжительности импульса в сторону увеличения, во вторичной цепи напряжение также будет увеличиваться за счет большего количества отдаваемой энергии. И, наоборот, с уменьшением длительности импульса, наступит снижение напряжения. Подобные манипуляции позволяют отрегулировать и стабилизировать выходное напряжение до нужного уровня. Формирование импульсов и управление ими осуществляется с помощью ШИМ-контроллера.
Регулировка и стабилизация
Для того чтобы стабилизировать выходное напряжение, на ШИМ-контроллер должна поступать информация о необходимых параметрах. Это мероприятие выполняется с использованием цепи обратной связи или слежения.
Данная логическая схема работает следующим образом: при снижении напряжения она увеличивает продолжительность импульса до того момента, пока выходное напряжение не наберет заданные параметры. В случае увеличения напряжения происходит обратный процесс. Таким образом, представленную схему можно считать регулирующим и стабилизирующим элементом.
В импульсных блоках питания цепи слежения могут быть организованы двумя способами - непосредственным и косвенным. Рассмотренный выше способ как раз и относится к первому варианту, поскольку для снятия напряжения обратной связи непосредственно используется вторичный выпрямитель. Для снятия того же самого напряжения, в косвенном варианте слежения, используется дополнительная обмотка импульсного трансформатора.
Плюсы и минусы различных типов устройств
В настоящее время все более широкую популярность завоевывают импульсные устройства, активно вытесняющие с электронного рынка неудобные и громоздкие линейные устройства. Несмотря на это, каждый из данных приборов обладает собственными достоинствами и недостатками.
Импульсные блоки обладают высоким стабилизирующим коэффициентом и КПД. Они отличаются более широким диапазоном входных напряжений и высокой мощностью, сравнительно с линейными приборами. Импульсные устройства совершенно не реагируют на качество подаваемого напряжения и его частоту. Они обладают незначительными габаритами и весом, что делает их очень удобными в транспортировке и эксплуатации. Стоимость таких приборов доступна практически всем потребителям.
Тем не менее, схема регулируемого блока питания импульсного типа имеет ряд заметных недостатков. В первую очередь это импульсные помехи, негативно влияющие на электронную аппаратуру. Сложные схемы делают устройство менее надежным. Из-за этого приборы не всегда удается отремонтировать собственными силами.
Линейные или трансформаторные блоки до сих пор используются благодаря простой и надежной конструкции всех моделей. Они легко поддаются ремонту с помощью недорогих запасных частей, не создают помех в окружающем пространстве.
Падение спроса на эти изделия прежде всего связано с большой массой и габаритными размерами, создающими неудобства при переносе и транспортировке. Сама конструкция отличается высокой металлоемкостью. Стабильность выходного напряжения находится в обратной зависимости с коэффициентом полезного действия устройства.
Благодаря широкому ассортименту, имеется возможность выбора того или иного прибора для конкретных целей. Для использования в определенных условиях специалисты могут самостоятельно изготовить блок питания по заданной схеме со всеми необходимыми параметрами.
Регулируемый источник питания: как сделать самому
Перед сборкой нужно учесть все факторы, которые могут помочь или, наоборот, помешать работе. Любой блок питания состоит из трансформатора, преобразователя, индикатора с амперметром и вольтметром, транзистора и других деталей, без которых прибор не сможет работать. Нужно заранее продумать защиту от сильных и слабых токов во избежание нештатных ситуаций. В случае неправильного подключения, пайки или монтажа аппаратура может просто перегореть.
Типовая схема, приведенная на рисунке, рассчитана для универсального типа сборки и может быть собрана даже начинающим специалистом. Все детали доступны, собираются просто и быстро, дальнейшая настройка несложная.
Готовый прибор должен отвечать определенным требованиям, которые нужно знать заранее. Регулировка и стабилизация на выходе обеспечивается в диапазоне от 3 до 24 вольт, при минимальной токовой нагрузке 2 ампера. Кроме того, предусматривается устройство нерегулируемого выхода на 12 или 24 В с большой нагрузкой по току. Первый выход оборудуется с помощью интегрального стабилизатора, а второй - за диодным мостом, в обход стабилизирующего элемента.
Типовая конструкция состоит из мощного трансформатора, конденсатора, микросхемы стабилизатора, обвязки и других элементов конкретной схемы. Блок питания собирается в установленной последовательности, все действия выполняются в определенном порядке.
Все мастера, занимающиеся ремонтом электронной аппаратуры, знают о важности наличия лабораторного блока питания, с помощью которого можно получать различные значения напряжения и тока для использования при зарядке устройств, питании, тестировании схем и т. д. В продаже имеется много разновидностей таких аппаратов, но опытным радиолюбителям вполне по силам изготовить лабораторный блок питания своими руками. Использовать для этого можно бывшие в употреблении детали и корпуса, дополнив их новыми элементами.
Простое устройство
Самый простой блок питания состоит всего из нескольких элементов. Начинающим радиолюбителям будет несложно разработать и собрать эти легкие схемы. Главный принцип – создать выпрямительную схему для получения постоянного тока. При этом уровень напряжения на выходе меняться не будет, он зависит от коэффициента трансформации.
Основные компоненты для схемы простого блока питания:
- Понижающий трансформатор;
- Выпрямительные диоды. Можно включить их по схеме моста и получить полноволновое выпрямление либо использовать полуволновое устройство с одним диодом;
- Конденсатор для сглаживания пульсаций. Выбирается электролитический тип емкостью 470-1000 мкФ;
- Проводники для монтажа схемы. Их поперечное сечение определяется величиной нагрузочного тока.
Для конструирования 12-вольтового БП нужен трансформатор, который понижал бы напряжение с 220 до 16 В, так как после выпрямителя напряжение немного уменьшается. Такие трансформаторы можно найти в бывших в употреблении компьютерных блоках питания или приобрести новые. Можно встретить рекомендации о самостоятельной перемотке трансформаторов, но на первых порах лучше обойтись без этого.
Диоды подойдут кремниевые. Для устройств небольших по мощности есть в продаже уже готовые мосты. Важно их правильно подсоединить.
Это основная часть схемы, пока еще не совсем готовая к использованию. Надо поставить дополнительно после диодного моста стабилитрон для получения лучшего выходного сигнала.
Получившееся устройство является обычным блоком питания без дополнительных функций и способно поддерживать небольшие нагрузочные токи, до 1 А. При этом возрастание тока может повредить компоненты схемы.
Чтобы получить мощный блок питания, достаточно в этой же конструкции установить один или более усилительных каскадов на транзисторных элементах TIP2955.
Важно! Для обеспечения температурного режима схемы на мощных транзисторах необходимо предусмотреть охлаждение: радиаторное или вентиляционное.
Регулируемый блок питания
Блоки питания с регулировкой по напряжению помогут решать более сложные задачи. Имеющиеся в продаже устройства различаются по параметрам регулирования, показателям мощности и др. и подбираются с учетом планируемого использования.
Простой регулируемый блок питания собирается по примерной схеме, представленной на рисунке.
Первая часть схемы с трансформатором, диодным мостом и сглаживающим конденсатором похожа на схему обычного БП без регулирования. В качестве трансформатора также можно использовать аппарат из старого блока питания, главное, чтобы он соответствовал выбранным параметрам по напряжению. Этот показатель для вторичной обмотки ограничивает регулирующий предел.
Как работает схема:
- Выпрямленное напряжение выходит к стабилитрону, который определяет максимальную величину U (можно взять на 15 В). Ограниченные параметры этих деталей по току требуют установки в схему транзисторного усилительного каскада;
- Резистор R2 является переменным. Меняя его сопротивление, можно получить разные величины выходного напряжения;
- Если регулировать также ток, то второй резистор устанавливается после транзисторного каскада. В данной схеме его нет.
Если требуется другой диапазон регулирования, надо установить трансформатор с соответствующими характеристиками, что потребует также включения другого стабилитрона и т. д. Для транзистора необходимо радиаторное охлаждение.
Измерительные приборы для простейшего регулируемого блока питания подойдут любые: аналоговые и цифровые.
Соорудив регулируемый блок питания своими руками, можно применять его для устройств, рассчитанных на различные значения рабочего и зарядного напряжения.
Двухполярный блок питания
Устройство двуполярного блока питания более сложное. Заниматься его конструированием могут опытные электронщики. В отличие от однополярных, такие БП на выходе обеспечивают напряжение со знаком «плюс» и «минус», что необходимо при питании усилителей.
Хотя изображенная на рисунке схема является простой, ее исполнение потребует определенных навыков и знаний:
- Потребуется трансформатор со вторичной обмоткой, разделенной на две половины;
- Одними из главных элементов служат интегральные транзисторные стабилизаторы: КР142ЕН12А – для прямого напряжения; КР142ЕН18А – для обратного;
- Для выпрямления напряжения используется диодный мост, можно его собрать на отдельных элементах или применить готовую сборку;
- Резисторы с переменным сопротивлением участвуют в регулировании напряжения;
- Для транзисторных элементов обязательно монтировать радиаторы охлаждения.
Двухполярный лабораторный блок питания потребует установки также контролирующих приборов. Сборка корпуса производится в зависимости от габаритов устройства.
Защита блока питания
Самый простой метод защиты БП – установка предохранителей с плавкими вставками. Есть предохранители с самостоятельным восстановлением, не требующие замены после перегорания (их ресурс ограничен). Но они не обеспечивают полноценной гарантии. Зачастую происходит повреждение транзистора до перегорания предохранителя. Радиолюбители разработали различные схемы с применением тиристоров и симисторов. Варианты можно найти в сети.
Для изготовления кожуха устройства каждый мастер использует доступные ему способы. При достаточном везении можно найти готовое вместилище для прибора, но все равно придется менять конструкцию фронтальной стенки, чтобы поместить туда контролирующие приборы и регулирующие ручки.
Некоторые идеи для изготовления:
- Измерить габариты всех компонентов и вырезать стенки из алюминиевых листов. На фронтальной поверхности нанести разметку и проделать необходимые отверстия;
- Скрепить конструкцию уголком;
- Нижнее основание БП с мощными трансформаторами должно быть усилено;
- Для внешней обработки прогрунтовать поверхность, покрасить и закрепить лаком;
- Схемные компоненты надежно изолируются от внешних стенок во избежание появления напряжения на корпусе при пробое. Для этого возможно проклеить стенки изнутри изолирующим материалом: толстым картоном, пластиком и т. д.
Многие устройства, особенно большой мощности, требуют установки охлаждающего вентилятора. Его можно сделать с функционированием в постоянном режиме либо изготовить схему автоматического включения и выключения по достижении заданных параметров.
Схема реализуется установкой термодатчика и микросхемы, обеспечивающей управление. Чтобы охлаждение было эффективным, необходим свободный доступ воздуха. Значит, задняя панель, около которой монтируют кулер и радиаторы, должна иметь отверстия.
Важно! Во время сборки и ремонта электротехнических устройств надо помнить об опасности поражения электрическим током. Конденсаторы, находившиеся под напряжением, разряжать обязательно.
Собрать качественный и надежный лабораторный блок питания своими руками возможно, если использовать исправные компоненты, четко просчитывать их параметры, пользоваться проверенными схемами и необходимыми приборами.
Видео
Доброго времени суток форумчане и гости сайта Радиосхемы ! Желая собрать приличный, но не слишком дорогой и крутой блок питания, так чтоб в нём всё было и ничего это по деньгам не стоило, . В итоге выбрал лучшую, на мой взгляд, схему с регулировкой тока и напряжения, которая состоит всего из пяти транзисторов не считая пары десятков резисторов и конденсаторов. Тем не менее работает она надёжно и имеет высокую повторяемость. Эта схема уже рассматривалась на сайте, но с помощью коллег удалось несколько улучшить её.
Я собрал эту схему в первоначальном виде и столкнулся с одним неприятным моментом. При регулировке тока не могу выставить 0.1 А - минимум 1.5 А при R6 0.22 Ом. Когда увеличил сопротивление R6 до 1.2 Ом - ток при коротком замыкании получился минимум 0.5 А. Но теперь R6 стал быстро и сильно нагреваться. Тогда задействовал небольшую доработку и получил регулировку тока намного более шире. Примерно от 16 мА до максимума. Также можно сделать от 120 мА если конец резистора R8 перекинуть в базу Т4. Суть в том, что до падения напряжения резистора добавляется падения перехода Б-Э и это дополнительное напряжение позволяет раньше открыть Т5, и как следствие - раньше ограничить ток.
На базе этого предложения провёл успешные испытания и в итоге получил простой лабораторный БП. Выкладываю фото моего лабораторного блока питания с тремя выходами, где:
- 1-выход 0-22в
- 2-выход 0-22в
- 3-выход +/- 16в
Также помимо платы регулировки выходного напряжения устройство было дополнено платой фильтра питания с блоком предохранителей. Что получилось в итоге - смотрите далее.
У каждого радиолюбителя, будь он чайник или даже профессионал, на краю стола должен чинно и важно лежать блок питания . У меня на столе в данный момент лежат два блока питания. Один выдает максимум 15 Вольт и 1 Ампер (черный стрелочный), а другой 30 Вольт, 5 Ампер (справа):
Ну еще есть и самопальный блок питания:
Думаю, вы часто их видели в моих опытах, которые я показывал в различных статьях.
Заводские блоки питания я покупал давненько, так что они мне обошлись недорого. Но, в настоящее время, когда пишется эта статья, доллар уже пробивает отметку в 70 рублей. Кризис, мать его, имеет всех и вся.
Ладно, что-то разошелся… Так о чем это я? Ах да! Думаю, не у всех карманы лопают от денег… Тогда почему бы нам не собрать простую и надежную схему блока питания своими ручонками, которая будет ничуть не хуже покупного блока? Собственно, так и сделал наш читатель. Нарыл схемку и собрал самостоятельно блок питания:
Получилось очень даже ничего! Итак, далее от его имени…
Первым делом давайте разберемся, в чем хорош данный блок питания:
– выходное напряжение можно регулировать в диапазоне от 0 и до 30 Вольт
– можно выставлять какой-то предел по силе тока до 3 Ампер, после которого блок уходит в защиту (очень удобная функция, кто использовал, тот знает).
– очень низкий уровень пульсаций (постоянный ток на выходе блока питания мало чем отличается от постоянного тока батареек и аккумуляторов)
– защита от перегрузки и неправильного подключения
– на блоке питания путем короткого замыкания (КЗ) “крокодилов” устанавливается максимально допустимый ток. Т.е. ограничение по току, которое вы выставляете переменным резистором по амперметру. Следовательно перегрузки не страшны. Сработает индикатор (светодиод) обозначающий превышение установленного уровня тока.
Итак, теперь обо всем по порядку. Схема давно уже гуляет в интернете (кликните по изображению, откроется в новом окне на полный экран):
Цифры в кружочках – это контакты, к которым надо припаивать провода, которые пойдут на радиоэлементы.
Обозначение кружочков на схеме:
- 1 и 2 к трансформатору.
- 3 (+) и 4 (-) выход постоянного тока.
- 5, 10 и 12 на P1.
- 6, 11 и 13 на P2.
- 7 (К), 8 (Б), 9 (Э) к транзистору Q4.
На входы 1 и 2 подается переменное напряжение 24 Вольта от сетевого трансформатора. Трансформатор должен быть приличных габаритов, чтобы в нагрузку он смог выдать до 3 Ампер в легкую. Можно его купить, а можно и намотать).
Диоды D1…D4 соединены в диодный мост . Можно взять диоды 1N5401…1N5408 или какие-нибудь другие, которые выдерживают прямой ток до 3 Ампер и выше. Можно также использовать готовый диодный мост, который бы тоже выдерживал прямой ток до 3 Ампер и выше. Я же использовал диоды таблетки КД213:
Микросхемы U1,U2,U3 представляют из себя операционные усилители. Вот их цоколевка (расположение выводов). Вид сверху:
На восьмом выводе написано “NC”, что говорит о том, что этот вывод никуда цеплять не надо. Ни к минусу, ни к плюсу питания. В схеме выводы 1 и 5 также никуда не цепляются.
Транзистор Q1 марки ВС547 или BC548. Ниже его распиновка:
Транзистор Q2 возьмите лучше советский, марки КТ961А
Не забудьте его поставить на радиатор.
Транзистор Q3 марки BC557 или BC327
Транзистор Q4 обязательно КТ827!
Вот его распиновка:
Схему я перечерчивать не стал, поэтому есть элементы, которые могут ввести в замешательство – это переменные резисторы. Так как схема блока питания болгарская, то у них переменные резисторы обозначают так:
У нас вот так:
Я даже указал, как узнать его выводы с помощью вращения столбика (крутилки).
Ну и, собственно, список элементов:
R1 = 2,2 кОм 1W
R2 = 82 Ом 1/4W
R3 = 220 Ом 1/4W
R4 = 4,7 кОм 1/4W
R5, R6, R13, R20, R21 = 10 кОм 1/4W
R7 = 0,47 Ом 5W
R8, R11 = 27 кОм 1/4W
R9, R19 = 2,2 кОм 1/4W
R10 = 270 кОм 1/4W
R12, R18 = 56кОм 1/4W
R14 = 1,5 кОм 1/4W
R15, R16 = 1 кОм 1/4W
R17 = 33 Ом 1/4W
R22 = 3,9 кОм 1/4W
RV1 = 100K многооборотный подстроечный резистор
P1, P2 = 10KOhm линейный потенциометр
C1 = 3300 uF/50V электролитический
C2, C3 = 47uF/50V электролитический
C4 = 100нФ
C5 = 200нФ
C6 = 100пФ керамический
C7 = 10uF/50V электролитический
C8 = 330пФ керамический
C9 = 100пФ керамический
D1, D2, D3, D4 = 1N5401…1N5408
D5, D6 = 1N4148
D7, D8 = стабилитроны на 5,6V
D9, D10 = 1N4148
D11 = 1N4001 диод 1A
Q1 = BC548 или BC547
Q2 = КТ961А
Q3 = BC557 или BC327
Q4 = КТ 827А
U1, U2, U3 = TL081, операционный усилитель
D12 = светодиод
Теперь я расскажу, как я его собирал. Трансформатор уже взял готовый от усилителя. Напряжение на его выходах составило порядка 22 Вольта. Потом стал подготавливать корпус для моего БП (блок питания)
протравил
отмыл тонер
просверлил отверстия:
Запаял кроватки для ОУ (операционных усилителей) и все другие радиоэлементы, кроме двух мощных транзисторов (они будут лежать на радиаторе) и переменных резисторов:
А вот так плата выглядит уже с полным монтажом:
Подготавливаем место под платку в нашем корпусе:
Приделываем к корпусу радиатор:
Не забываем про кулер, который будет охлаждать наши транзисторы:
Ну и после слесарных работ у меня получился очень хорошенький блок питания. Ну как вам?
Описание работы, печатку и список радиоэлементов я взял в конце статьи.
Ну а если кому лень заморачиваться, то всегда можно приобрести за копейки подобный кит-набор этой схемы на Алиэкпрессе по этой ссылке
Здравствуйте дорогие друзья. В очередной своей статье, решил показать как собирался блок питания с регулировкой напряжения и тока. Схему я увидел в видео у Ака и решил сделать себе такое же устройство. Печатной платы с видео не было, я нарисовал её сам, она будет ниже. Сначала, я просто собрал схему навесным монтажом, но с первого раза она у меня почему то не заработала, наверно перепутал выводы транзисторов ну и собрал еще раз, но теперь она не могла просто не заработать.
Вот схема устройства.
Схема достаточно проста и не нуждается в наладке, все детали можно найти в старом телевизоре. Но я не разбирал телевизор, так как у меня все эти детали были, ну ладно не будем отклоняться от темы. Я нарисовал печатную плату в программе Sprint-Layout_5.0. и перенес её на плату.
Но у меня почему то плохо перенеслось и пришлось дорисовывать перманентным маркером. Далее кинул в раствор для травления.
Когда у меня плата протравилась, я промыл её хорошенько водой, если водой не помыть будет липкая. Просушил её, снял тонер растворителем и вот что получилось.
Самое то что мне не нравиться это сверление дырок в плате. Теперь начинается самое интересное и легкое - это лужение платы.
После лужения нам нужно снять все что осталось от флюса, сделаем это растворителем, просто протрем нашу плату. Теперь берем детали, я заранее их нашел у себя и вставляем в печатную плату согласно схеме.
Вот и все, можете радоваться, схема собрана. Вот печатная плата
Да и еще, на моём снимке нет выходного конденсатора, я его не поставил так как не нашел.
Вот список деталей:
Два транзистора кт818
, кт815
. Два электролитических конденсатора на 1000мкф (50-60вольт). Три постоянных резистора на 820 ом, 470 ом, 24 к. Два переменных резистора первый от (4,7к-10к)и второй 84к. И еще один диод 1N4007
. Об остальном расскажет видео.
