Блоки питания на lm317 своими руками схемы

Блоки питания являются неотъемлемой часть различной электротехники. У тех, кто занимается электроникой, электрикой возникает необходимость в наличии лабораторного блока питания, имеющий функцию плавной регуляции выходного напряжения. Таким источником тока можно питать различные устройства, нуждающиеся в различном постоянном напряжении. В этой статье предлагаю ознакомиться со схемой достаточно простого регулируемого блока питания, собранного на интегральном стабилизаторе напряжения и тока LM317. Выходное напряжение его можно изменять в пределах от 1,5 до 30 вольт. Максимальный ток на выходе до 1,5 ампера. Этот блок питания имеет встроенную защиту от короткого замыкания, перегрева. Погрешность напряжения на выходе около 0,1%.

Итак, к основным функциональным частям относятся силовой понижающий трансформатор TR1, выпрямительный диодный мост VD1 и два фильтрующих  конденсатора C1, C2. Для этого простого регулируемого блока питания подойдет любой трансформатор мощностью около 60 ватт, и выходным напряжением (на вторичной обмотке) 30 вольт. Почему 60 Вт? Выходное максимальное напряжение (30 вольт) перемножим на максимальный выходной ток (1,5 ампер), плюс небольшой запас. Напомню, чтобы найти мощность нужно напряжение умножить на силу тока.

Диодный мост, который из переменного напряжения делает постоянное (но скачкообразное) должен быть рассчитан на силу тока не менее 1,5 ампер. Я в эту схему регулируемого блока питания поставил выпрямительный мост типа S2A. Он рассчитан на обратное напряжение в 50 вольт и силу тока в 2 ампера (взял небольшой запас). Вы же можете поставить любые другие диодные мосты (готовые или спаянные самостоятельно из отдельно взятых диодов), у которых похожие характеристики. Ну и после диодного моста стоят два фильтрующих конденсатора, один из которых электролит с емкостью 2200 мкф (если поставите больше, допустим 5 000 мкф, будет только лучше, но увеличатся габариты блока питания). Эти конденсаторы должны быть рассчитаны на напряжение более 30 вольт. Именно они сглаживают скачкообразные пульсации напряжения после моста.

Теперь переходим к части схемы, которая и осуществляет функции регуляции напряжения, защиты от короткого замыкания и перегрева, состоящей из интегрального стабилизатора LM317, двух резисторов R1, R2 и конденсатора C3. Итак, интегральный стабилизатор тока и напряжения типа LM317 недорого стоит, имеет встроенную защиту от токов КЗ и чрезмерного перегрева, погрешность выходного напряжения около 0,1%. Как видно достаточно хороший компонент. Он выпускается в различных корпусах, таких как TO-220, ISOWATT220, TO-3, D2PAK.

Именно резисторами R1, R2 задается пределы выходного напряжения. Данный интегральный стабилизатор может выдавать аж до 37 вольт на своем выходе. Конденсатор электролит C3 является еще одним фильтром, который сглаживает пульсации напряжения на выходе простого регулируемого блока питания.

Так как выходной ток может достигать 1,5 ампера, при напряжении в 30 вольт, а стабилизатор имеет относительно малые размеры, то возникает необходимость установки его на охлаждающий радиатор. Без него при возникновении перегрева стабилизатор будет просто отключаться, что будет приводить к периодическому пропаданию выходного напряжения при питании большой нагрузки. Не забудьте между охлаждающим радиатором и интегральным стабилизатором LM317 нанести термопроводящую пасту. Она значительно улучшает отвод тепла от компонента.

Видео по этой теме:

P.S. Данный регулируемый источник питания, который собран на интегральном стабилизаторе, действительно является простым и хорошим решением. По размеру этот блок питания получится небольшой. Он имеет вполне хорошие функции и характеристики. Его сборка не займет много времени и сил. Да и по деньгам он выйдет достаточно дешево, особенно если у вас есть нужные части от сломанной электротехники (понижающий трансформатор, диодный мост, конденсаторы).

Сегодня, когда практически каждый год появляются новые технологии и электроприборы, очень сложно обойдись без некоторой аппаратуры в домашних условиях. Особенно большая роль в нашей жизни отводится блокам питания. Любой радиолюбитель должен уметь собирать это прибор своими руками.

В сегодняшней статье речь пойдет о том, как сделать такой важный в домашней лаборатории электроприбор, как блок питания lm317. Сфера применения такого оборудования огромна, поэтому знания о том, как его можно собрать своими руками будут актуальными и полезными в быту.

Особенности устройства

Блок питания представляет собой важный атрибут любой радиолюбительской домашней мастерской. Принцип работы блока питания заключается в том, что он может преобразовывать напряжения и ток, находящийся в сети, до нужного нам параметра для питания и подключения различных электроприборов. При этом такой прибор обеспечивает высокую защиту от короткого замыкания.
Блок питания может быть различного двух типов:

• регулируемый;
• импульсный.

Кроме этого схема, которая применяется для сборки данного типа блока питания, может быть различной — от самой простой, до весьма сложной.

Обратите внимание! Если вы являетесь новичком в радиоэлектронике, то для начала следует выбирать простые схемы. Такая схема будет понятной для вас и позволит быстро создать прибор для самых разнообразных нужд.

Решение собирать блок питания на микросхеме lm317 значительно упрощает процесс сборки. При этом сама схема также упрощается. Благодаря микросхеме появляется возможность сделать блок питания с регулировкой и обеспечивается стабилизация питания.
Если верить комментариям, которые оставляют радиолюбители, такая сборка в разы превосходит отечественные аналоги, обладая при этом большими ресурсами.

Принцип работы

Теперь рассмотрим принцип работы прибора, так как собирая блок питания типа lm317 для получения возможности регулировать показатель напряжения, а также силу тока в сети, необходимо обязательно четко знать и понимать данный аспект. Без этого невозможно правильно собрать прибор, даже если схема будет достаточно простой.

Для блока питания типа lm317 характерен следующий принцип работы. Микросхема lm317 занимается регулированием силы тока по выводу и способствует падению напряжения. Падение напряжения происходит на резисторе. Резистор, на котором происходит падение напряжения, обладает значением в 1,25 В.
В результате такая схема позволяет путем изменения номинала резистора производить регулировку напряжения и обеспечивать изменение показателя силы тока.

Обратите внимание! Если спайка деталей была осуществлена правильно, то такой прибор предупреждает появление короткого замыкания. Здесь немаловажную роль в сборке играет качество самых деталей. Поэтому отдавайте предпочтение более качественной продукции, покупая ее у проверенных продавцов.

Помимо этого необходимо помнить, что данная схема сборки блока питания с участием микросхемы lm317 имеет некоторые ограничения. Нижним пределом ограничений является 0,8 Ом, а верхним пределом – 120 Ом. Таким образом, для выбор резистора для того, чтобы эта схема нормально функционировала, нужно руководствоваться формулой 0,8<R1

Область применения

Блок питания типа lm317 можно применять для изменения параметра напряжения и силы тока в следующих ситуациях:

• питание разнообразных электроприборов, особенно тех, для которых необходимо отличное от 220 В напряжение;
• проверка изделий своей домашней электролаборатории;
• создание освещения при использовании светодиодных лент и других осветительных приборов, работающих на низких показателях напряжения;

Обратите внимание! Наиболее часто блок питания используется в тандеме со светодиодной лентой. Благодаря этому можно получить качественную подсветку в любом помещении дома. При этом защита от короткого замыкания будет на достаточно высоком уровне.

• для освещения аквариумов и других объектов в доме.

Это основной, но далеко не полный перечень всех ситуаций, в которых вам может понадобиться помощь блока питания на lm317.
Блок питания, работающий на микросхеме lm317, позволит вам перестать пользоваться случайными адаптерами, а также периодически покупать батарейки.

Характеристики прибора

Собранный на основе микросхемы lm317, блок питания обладает следующими характеристиками:

• возможность регулировать параметр выходного напряжения начиная от 1,2 В и заканчивая 28 В;
• нагрузка по силе тока может составлять до 3 А. Но следует помнить, что меняя трансформатор, вы будете изменять и этот параметр.

Обратите внимание! Такой нагрузки вполне достаточно для того, чтобы проверять работоспособность самодельных электроконструкций.

При этом схема, применяемая в данном случае, будет достаточно простой и позволит собрать требуемый прибор человеку с минимальными познаниями в радиоэлектронике. В нее входят дешевые и распространенные детали, которые легко можно отыскать на рынке или в специализированных магазинах.

Если вы хотите создать регулируемый тип блока питания на микросхеме lm317 для изменения параметра напряжения и силы тока, вам понадобятся следующие детали:

• стабилизатор lm317;
• Tr1 — силовой трансформатор;
• Т1 — транзистор (тип КТ819Г);
• F1 — предохранитель с параметрами 0.5А и 250 В;
• D1 — диод 1N5400;
• Br1 — диодный мост;
• C1 — электролитический конденсатор (модель 3300 мкф*43В);
• C2 — керамический конденсатор (тип 0.1 мкф);
• C3 — электролитический конденсатор ( модель 1 мкф*43 В);
• LED1 — светодиод любого цвета;
• Р1 — построечное сопротивление на 4.7K;
• R1 – сопротивление на 18K;
• R2 — сопротивление на 220 Ом;
• R3 — сопротивление на 0.1 Ом*2Вт.

Стоит отметить, что в зависимости от того, какая схема планируется использоваться для сборки такого блока, будет меняться и возможный перечень необходимых в работе деталей.

Готовимся к сборке

Перед тем как мы начнем сборку регулируемого типа блока с защитой от короткого замыкания, основанного на микросхеме lm317, необходимо купить все требуемые в работе детали и компоненты. Здесь нужно помнить, что от качества приобретенной радиотехнической продукции будет напрямую зависеть срок службы и качество работы собираемого БП.
Поэтому, если вы не очень хорошо разбираетесь в комплектующих, покупать лучше всего только там, где вам могут предоставить сертификат качества отпускаемой продукции.
Одной из самых важных деталей в любой схеме сборки будет трансформатор. Он используется для понижения напряжения в качестве преобразователя.

Эту деталь можно извлечь из любого электроприбора, который у вас дома стоит без дела или уже сломался. Например, трансформатор можно извлечь из телевизора, магнитофона и т.д.

Некоторые рекомендуют включать в схему трансформатор марки ТВК-110. Он устанавливался ранее в черно-белых телевизорах в блоке для кадровой развертки. Но здесь имеется один минус – выходное напряжение здесь будет составлять всего 9 В, а сила тока будет маленькой. При этом если вам потребуется подпитать мощный электроприбор, то данный трансформатор не справится с возложенной на него нагрузкой.
Здесь, если есть потребность в мощном БП, следует использовать силовые трансформаторы.

При этом помните, что их мощность должна составлять минимум 40 Вт. Чтобы сделать БП на микросборке lm317t для ЦАП, вам понадобится выходное напряжение в диапазоне 3,5-5 В. Именно такой уровень напряжения следует поддерживать в цепи для питания микроконтроллера.
Также вам могут потребоваться незначительные изменения во вторичную обмотку, без затрагивания первичной обмотки.

Собираем блок питания

После того как вы выбрали сборочную схему и обзавелись всеми нужными комплектующими, можно приступать в работе. Как уже говорилось, в нашем случае сборка блока питания регулируемого типа будет происходить на базе микросхемы lm317.
Сборка происходит следующим образом:

• устанавливаем выбранный тип трансформатора;
• затем приступаем к сборке выпрямительного блока или каскада. Здесь нужно спаять полупроводниковые диоды. В данной ситуации ничего сложного нет. Единственное, нужно учитывать тип выправления;

Обратите внимание! Тип выправления может быть двухполупериодным, однополупериодным, с утроением, с удвоением, мостовым. Для обычного БП лучше брать мостовой тип выправления.

• далее определяем выводы на схеме. Здесь имеется три вывода: масса (1), вход (2) и выход (3). Переворачиваем корпус так, чтобы нумерация шла слева направо. Теперь осталось только провести стабилизацию напряжения. Минус с выпрямителя подаем на второй вывод, а с третьего снимаем стабилизированное напряжение.

После этого ориентируемся по выбранной схеме, устанавливая оставшиеся детали.
Все элементы схемы можно поместить в корпус, для которого следует использовать пластик или лист алюминия. Но можно придать БП абсолютно любую форму, которую вы сами захотите.

Как видим, при правильно подобранной схеме, в зависимости от своего уровня профессионализма и знаний радиотехники, можно без особых проблем создать своими руками блок питания регулируемого типа на базе микросхемы lm317. Для того чтобы у вас все получилось, нужно следовать схеме сборки, а также приобрести качественные детали. В результате у вас получится отличный блок питания с отменными характеристиками – незаменимый помощник в домашней лаборатории любого радиолюбителя.

В лаборатории радиолюбителя или домашнего мастера, занимающегося ремонтом электронного оборудования, лабораторный блок питания абсолютно необходим. Он должен выдавать регулируемое напряжение от 0 до 12 В (а лучше до 30) при токе хотя бы до 1,5 (а лучше до 5) ампер. Также не будет лишней защита от перегрузки, удобно иметь ограничение максимального тока. Подобный блок питания можно собрать своими руками.

Виды источников питания

Все источники питания можно разделить на два больших класса:

• импульсные;
• трансформаторные.

Эти термины не очень точные – трансформаторный источник питания может иметь как линейный, так и импульсный стабилизатор напряжения, а импульсный БП содержит трансформатор.

Каждый тип имеет свои преимущества и недостатки, базирующиеся на принципе действия. Трансформаторный источник питания с линейным регулятором напряжения распределяет энергию между нагрузкой и регулирующим элементом (как правило, мощным транзистором) и представляет собой делитель напряжения. Одним плечом служит регулирующий элемент, другим – нагрузка.

Рекомендуем: Виды блоков питания и их назначение

При уменьшении напряжения на нагрузке (например, из-за увеличения потребляемого тока) транзистор приоткрывается и поддерживает это напряжение постоянным. При увеличении напряжения на нагрузке процесс обратный – транзистор призакрывается. Так происходит процесс стабилизации.

Минусы этой схемы:

• требуется, чтобы входное напряжение было заметно выше выходного;
• через регулирующий транзистор постоянно идет ток, равный току нагрузки — впустую рассеивается большая мощность;
• КПД даже теоретически не может превышать отношение Uвых/Uвх.

Плюсами являются:

• относительно простая и недорогая схема;
• выходное напряжение свободно от высокочастотных паразитных составляющих (помехи по питанию минимальны).

Импульсный источник питания действует по другому принципу. Здесь энергия распределяется во времени. У ключевых транзисторов всего два состояния – они либо полностью открыты, либо полностью закрыты. Длительность открытого положения определяет средний ток через первичную обмотку трансформатора и усредненное напряжение на выходных конденсаторах фильтра (соответственно, и на нагрузке). Этим процессом удобно управлять методом широтно-импульсной модуляции (ШИМ), когда частота преобразования остается постоянной, а меняется лишь длина импульса.

В идеальном импульсном источнике стабилизированного напряжения у ключей в открытом положении нулевое сопротивление, падение напряжения отсутствует, а в закрытом – полностью отсутствует ток. Поэтому энергия на транзисторах не рассеивается. На практике не все так радужно. Идеальных транзисторов не существует, поэтому в открытом состоянии на них падает определенное напряжение (сопротивление не равно нулю), а в закрытом существует ток утечки (сопротивление не равно бесконечности).

Но основные потери, снижающие КПД, происходят по другой причине. Транзисторные ключи переходят из одного состояния в противоположное не мгновенно. На это нужно время, зависящее от быстродействия элемента. Во время перехода через транзистор идет сквозной ток, на нем падает напряжение – следовательно, выделяется мощность. Эти потери называются коммутационными, их величина зависит от частоты преобразования.

Но все равно, КПД такого источника выше, чем линейного. И это основной плюс такой схемы. Другое достоинство – меньшие габариты и вес источника питания. Это достигается за счет того, что преобразование осуществляется на достаточно высокой частоте – до нескольких десятков килогерц. Поэтому самый тяжелый и громоздкий элемент (силовой трансформатор) получается легким и компактным. Главным минусом является сложность схемы.

Обычно на ток до 2 А применяются линейные источники напряжения. Ближе к токам 3 А и выше достоинства импульсников начинают перевешивать.

Основные узлы регулируемого блока питания

Трансформаторный источник питания в большинстве случаев выполняется по следующей структурной схеме.

Понижающий трансформатор снижает напряжение сети до необходимого уровня. Полученное переменное напряжение преобразуется в импульсное с помощью выпрямителя. Выбор его схемы зависит от схемы вторичных обмоток трансформатора. Чаще всего применяется мостовая двухполупериодная схема. Реже – однополупериодная, так как она не позволяет полностью использовать мощность трансформатора, да и уровень пульсаций выше. Если вторичная обмотка имеет выведенную среднюю точку, то двухполупериодная схема может быть построена на двух диодах вместо четырех.

Если трансформатор трехфазный (и имеется трехфазная цепь для питания первичной обмотки), то выпрямитель можно собрать по трехфазной схеме. В этом случае уровень пульсаций наиболее низок, а мощность трансформатора используется наиболее полно.

После выпрямителя устанавливается фильтр, который сглаживает импульсное напряжение до постоянного. Обычно фильтр состоит из оксидного конденсатора, параллельно которому ставится керамический конденсатор малой емкости. Его назначение – компенсировать конструктивную индуктивность оксидного конденсатора, который изготовлен в виде свернутой в рулон полоски фольги. В результате получившаяся паразитная индуктивность такой катушки ухудшает фильтрующие свойства на высоких частотах.

Далее стоит стабилизатор. Он может быть как линейным, так и импульсным. Импульсный сложнее и сводит на нет все преимущества трансформаторного БП в нише выходного тока до 2..3 ампер. Если нужен выходной ток выше этого значения, проще весь источник питания выполнить по импульсной схеме, поэтому обычно здесь используется линейный регулятор.

Выходной фильтр выполняется на базе оксидного конденсатора относительно небольшой емкости.

Импульсные источники питания строятся по другому принципу. Так как потребляемый ток имеет резко несинусоидальный характер, на входе устанавливается фильтр. На работоспособность блока он не влияет никак, поэтому многие промышленные производители БП класса Эконом его не ставят. Можно не устанавливать его и в простом самодельном источнике, но это приведет к тому, что устройства на микроконтроллерах, питающиеся от той же сети 220 вольт, начнут сбоить или работать непредсказуемо.

Дальше сетевое напряжение выпрямляется и сглаживается. Инвертор на транзисторных ключах в цепи первичной обмотки трансформатора создает импульсы амплитудой 220 вольт и высокой частотой – до нескольких десятков килогерц, в отличие от 50 герц в сети. За счет этого силовой трансформатор получается компактным и легким. Напряжение вторичной обмотки выпрямляется и фильтруется. За счет высокой частоты преобразования здесь могут быть использованы конденсаторы меньшей емкости, что положительно сказывается на габаритах устройства. Также в фильтрах высокочастотного напряжения становится целесообразным применение дросселей – малогабаритные индуктивности эффективно сглаживают ВЧ пульсации.

Регулирование напряжения и ограничение тока выполняется за счет цепей обратной связи, на которые подается напряжение с выхода источника. Если из-за повышения нагрузки напряжение начало снижаться, то схема управления увеличивает интервал открытого состояния ключей, не снижая частоты (метод широтно-импульсного регулирования). Если напряжение надо уменьшить (в том числе, для ограничения выходного тока), время открытого состояния ключей уменьшается.

Как подобрать компоненты

Для трансформаторного источника подбирается, в первую очередь, трансформатор. В большинстве случаев он берется готовый из того, что есть. Этот узел должен выдавать требуемый ток при максимальном напряжении. Сочетание этих параметров обеспечивается габаритной мощностью трансформатора. Для промышленных устройств параметры можно узнать из справочника. Для случайных трансформаторов мощность можно определить по размерам сердечника (в сантиметрах).

Мощность вычисляется по формуле:

P=S²/1.44 где:

• P-мощность в Ваттах;
• S- сечение в квадратных сантиметрах.

Для практических целей мощность надо еще умножить на КПД. Для примера, трансформатор с площадью сердечника 6 кв.см. при напряжении 35 вольт и выходном напряжении стабилизатора 30 вольт (общий КПД можно взять 0.75) способен отдать мощность P=(36/1.44)*0.75=18.75 ватт. Наибольший ток при этом составит I=P/U=18.75/35=0,5 А.

Если трансформатор проходит по мощности, но вторичная обмотка рассчитана на другое напряжение, ее можно удалить и намотать новую (если уместится). Количество витков рассчитывается так:

• определяется количество витков на вольт по формуле 50/S, где S – площадь сердечника в кв.см.;
• эта величина умножается на необходимый уровень напряжения.

Так, для площади 6 см на 1 вольт приходится 50/6=8,3 витка на вольт. Для напряжения 35 вольт обмотка должна иметь 35*8,3=291 виток. Диаметр провода рассчитывается по формуле D=0,02, где I – ток в миллиамперах. Для тока в 5 ампер надо взять провод диаметром 0,02*=70*0,02=1,4 мм.

Если для линейного регулятора подбирается мощный транзистор, основной критерий для применения – ток коллектора. Он должен с запасом перекрывать ток нагрузки. Этот параметр для распространенных отечественных и зарубежных транзисторов приведен в таблице.

При работе в режимах, близких к максимальному току, транзисторы обязательно должны быть установлены на радиаторах.

Также надо обратить внимание на такой параметр, как максимальное напряжение между коллектором и эмиттером. При входном напряжении 35 вольт и выходном 1,5 разница составит 33,5 вольт, для некоторых полупроводниковых приборов это недопустимо.

Емкость оксидного конденсатора, стоящего после выпрямителя, выбирается исходя из нагрузки. Существуют формулы для расчета параметров фильтра, но на практике подход простой: чем больше, тем лучше. Сверху на емкость наложено два ограничения:

• габариты конденсатора;
• бросок тока на заряд, который может быть значительным при большой емкости.

Выходной конденсатор БП может иметь емкость около 1000 мкФ.

Схемы лабораторных блоков питания

В интернете можно найти множество схем лабораторных блоков питания. Выбор определяется исходя из задач, квалификации мастера и наличия комплектующих.

Импульсный БП на tl494

Микросхема TL494 является культовой в сфере построения импульсных источников питания. Большинство БП стационарных компьютеров сделано на ее основе.

На базе TL494 можно сделать и лабораторный источник в соответствии с рассмотренной выше структурой.

На входе блока установлен сетевой фильтр. После него расположен высоковольтный выпрямитель на VDS1 (можно применять любые сборки и диоды на соответствующее напряжение и то), формирующий постоянное напряжение 220 вольт. Параллельно выпрямителю включен вспомогательный трансформатор TR3 с выпрямителем VDS2. Эти элементы формируют напряжение +12 вольт для питания микросхем. TL494 генерирует последовательность импульсов, частота которых определяется цепочкой С3R3. Сигнал усиливается ключами на транзисторах T1, T2 и через трансформатор TR1 подается на базы T3, T4. Эти мощные транзисторы формируют высоковольтные импульсы в первичной обмотке трансформатора TR2. Импульсы с частотой следования несколько десятков килогерц трансформируются во вторичную обмотку трансформатора, выпрямляются сборкой D5, фильтруются и подаются к потребителю.

Цепь обратной связи по напряжению формируется на элементах OP3, OP4 операционного усилителя. Резистором R15 устанавливается необходимый выходной уровень. Фактический ток измеряется как падение напряжения на шунте из резисторов R25, R26. Элементы OP1, OP2 создают цепь ограничения наибольшего тока (необходимое значение устанавливается потенциометром). Микросхема TL494 в зависимости от заданного тока и напряжения увеличивает или уменьшает длительность открытого состояния ключей. Транзисторы T3, T4, а также диод D5 должны быть установлены на радиаторы. Крайне желательно организовать принудительный обдув элементов схемы. Вентилятор может быть подключен к источнику постоянного напряжения +12 вольт.

Номиналы и типы элементов приведены на схеме. Многие комплектующие, включая намоточные элементы, можно взять от неисправного или ненужного компьютерного БП. Дроссель L5 намотан на желтом тороидальном сердечнике и содержит 50 витков провода диаметром 1,5 мм.

Другой вариант применения микросхемы TL494 – в импульсном стабилизаторе для БП, выполненного по «трансформаторной» схеме. Этот источник выдает напряжение от 0 до 30 вольт при токе до 5 ампер.

Здесь микросхема управляет открытием и закрытием ключа на транзисторе VT1. В открытом состоянии энергия накапливается в дросселе L1, в закрытом – отдается из дросселя потребителю. Диод VD1 «съедает» импульс отрицательного напряжения, возникающий при коммутации цепи с большой индуктивностью.

Чем больше нагрузка, тем быстрее расходуется энергия в индуктивности, тем быстрее падает напряжение на конденсаторе C4, тем на большее время надо открывать транзистор. Напряжение обратной связи поступает на микросхему с движка потенциометра R9. Им устанавливается необходимый выходной уровень. Ток измеряется как падение напряжения на шунте R12. Необходимое значение уровня ограничения по току устанавливается с помощью R3.

Участок схемы, содержащий операционный усилитель LM358 и логическую микросхему К155ЛА3 (лучше применить К555ЛА3) служит для индикации режима БП – стабилизация тока или стабилизация напряжения.

Резисторы R4 и R10, предназначенные для точной подстройки напряжения и тока, можно не ставить – на практике от них пользы нет. При сборке надо обеспечить эффективное охлаждение элементов:

• транзистора VT1;
• диода VD1;
• дросселя L1;
• шунта R12.

Использование кулера крайне рекомендуется. Также следует установить приборы для индикации текущих значений тока и напряжения.

Рекомендуем попробовать: Переделка компьютерного блока питания в лабораторный с регулировкой напряжения

На п210 транзисторе

В запасниках многих радиолюбителей сохранились транзисторы П210. Применение для них найти не так просто – появились более современные компоненты, их частотные характеристики и коэффициент усиления оставляют устаревший прибор далеко позади. Но один параметр — максимальный ток коллектора П210, составляющий 12 А при установке на радиаторе — позволяет и сегодня использовать их в регулируемых источниках питания.

Схема несложная, но надо обратить внимание, что транзистор включается в отрицательное плечо (П210 имеет структуру p-n-p). Конденсатор после выпрямителя должен иметь емкость не менее 5000 мкФ, а на выходе – не меньше 1000 мкФ. П210 может иметь малый коэффициент усиления, поэтому к нему добавлен транзистор VT2 – любой маломощный структуры p-n-p.

В источнике можно применить трансформатор ТН-36-127/220-50, имеющий 4 вторичные обмотки по 6,3 вольта. Соединив две из них последовательно, можно построить самодельный блок питания с выходным напряжением до 12 В, а если соединить по той же схеме 4 обмотки – до 24 В. Также можно использовать другие понижающие трансформаторы, подходящие по току и напряжению.

Подобные источники регулируемого напряжения можно строить и на других транзисторах, включая n-p-n. В этом случае силовой элемент включается в положительное плечо БП.

Эти простые БП не имеют защиты от КЗ и перегрузки. На выходе крайне желательно установить вольтметр и амперметр для контроля режима. Транзистор обязательно устанавливать на радиаторе.

На lm317

На микросхеме LM317 можно собрать блок питания с линейным стабилизатором напряжения и регулируемым ограничением по току. Основное достоинство этой микросхемы – простая схема включения с минимумом обвязки. Стандартная схема включения выглядит так:

Выходное напряжение задается делителем R1R2. Микросхема изменением выходного напряжения пытается удержать ток через делитель так, чтобы падение напряжения на R1 составляло 1,25 вольт. Поэтому, чем больше R2, тем больше выходное напряжение. Если вместо R2 поставить потенциометр, то выходное напряжение можно регулировать. Выходной уровень вычисляется по формуле Uвых=1,25*(1+R2/R1).

Если R2=0, то на выходе будет 1,25 вольта – это минимально возможное напряжение для данного включения.

В интернете существует много схем на LM317 с регулировкой напряжения от нуля вольт (в том числе с подачей на вывод Adjust отрицательного смещения). Большинство этих технических решений работоспособны только на бумаге.

Этого достаточно, чтобы построить простой регулируемый лабораторник, но есть проблема. Микросхема в таком включении выдает не более 1,5 А, если ее даже установить на радиатор. Второй минус – чтобы получить выходное напряжение 30 В, на вход надо подать около 35 VDC. Если надо получить на выходе уровень, близкий к минимальному, вступают в действие ограничения по наибольшей рассеиваемой мощности – при перепаде 35/1,25 наибольший ток может быть 0,3..0,5 А (в зависимости от корпуса микросхемы). Это совсем мало. Поэтому микросхему надо умощнить внешним транзистором.

В качестве внешнего можно использовать отечественный транзистор структуры p-n-p КТ818 с буквенным индексом Б-Г (КТ818А может не пройти по напряжению коллектор-эмиттер). Если его установить на радиатор, наибольший ток в теории составит 10 А, но это в случае, если нет ограничений по току диодов выпрямителя и мощности трансформатора.

Мощные транзисторы структуры n-p-n более распространены. Если надо умощнить стабилизатор таким элементом, можно воспользоваться схемой из даташита.

Здесь применяется маломощный транзистор p-n-p (можно использовать отечественный КТ814), который управляет мощным элементом n-p-n (например, КТ819).

Но чаще применяется включение, не предусмотренное разработчиком – транзистор включается базой к выходу микросхемы.

Каждая из предложенных схем может применяться в качестве лабораторного блока питания на LM317, но на практике популярностью пользуется схема ЛБП, дополненная регулировкой максимального тока.

Питается устройство от сетевого трансформатора с двумя обмотками. Дополнительная обмотка служит для создания отрицательного плеча питания ОУ LM301, на котором собрана схема ограничения тока. Операционный усилитель включен по схеме компаратора – на одном выводе присутствует образцовое напряжение, регулируемое с помощью Р1, на другом – напряжение, создаваемое фактическим током на шунтовом резисторе R5.

Если реальный ток превышает установленный, состояние на выходе компаратора изменяется на противоположное. Загорается светодиод, напряжение ограничивается на уровне, поддерживающем установленное значение тока.

На базе этой схемы собран стационарный блок питания, обеспечивающий два канала напряжения с регулировкой 1,25..30 вольт и ограничением тока в пределах 5А на каждый канал.

При необходимости каналы могут быть соединены последовательно с общей точкой – получится двухполярный источник. 90+ процентов комплектующих и материалов, включая корпус, обычно можно найти в запасниках любого радиолюбителя.

Блок собран в корпусе от неисправного измерителя АЧХ «Тест». Применены силовые трансформаторы неизвестного происхождения, подходящие по мощности и напряжению (у одного пришлось перемотать вторичную обмотку для получения напряжения 35 вольт). На нем не хватило места для дополнительной обмотки, поэтому отрицательное плечо одного из каналов запитывается от отдельного маленького трансформатора.

Большинство элементов размещены на платах, рисунок и расположение деталей можно найти в интернете. Можно разработать и изготовить свою плату.

Изменена схема измерения – применены блоки вольтметр-амперметр, которые можно купить на торговых площадках в интернете. Элементы R8, R9, P4 и аналоговый вольтметр в этом варианте устанавливать не надо. Выходные транзисторы установлены на радиаторах, имеющихся на задней стенке корпуса. Диоды выпрямителя установлены на самодельные радиаторы.

Отечественным аналогом LM317 является микросхема 142ЕН12А.

При наладке БП был нагружен автомобильными лампочками до тока в 5 А, подстроечным резистором P1 (при максимальном сопротивлении Р2) выставлено срабатывание защиты.

Схема показала себя работоспособной, хотя ограничение тока работает не по лучшему алгоритму. При выходе тока за пределы напряжение просто снижается до минимума. Лучше найти схему, которая в этом случае переводит БП в режим стабилизации тока. Если нужен более высоковольтный ЛБП (с выходным уровнем до 60 вольт), его можно сделать на микросхеме LM317HV и применить трансформаторы с соответствующим напряжением.

На lt1083

Вместо микросхемы LM317 можно применить LT1083. Ее специфические отличия:

• низкое падение напряжения (при максимальном токе не более 1,5 В);
• повышенный выходной ток.

Первое преимущество ведет к тому, что на микросхеме будет рассеиваться меньшая мощность, поэтому при малых значениях напряжения с нее можно снять повышенный ток. К тому же выходное напряжение трансформатора можно сделать более низким (ненамного, на 1..2 вольта, но иногда и это критично).

Второй плюс ведет к тому, что во многих случаях можно обойтись без внешнего мощного транзистора. Наибольший ток, отдаваемый стабилизаторами серии LT108X, приведен в таблице.

Ток в 7,5 ампер закрывает 90+ процентов нужд домашней лаборатории. В остальном по теме обзора схема не отличается от схемы на LM317.

Статья в тему: Схемы компьютерных блоков питания — полное описание с примерами

Регулировка напряжения и тока

Универсального способа регулировать ток и напряжение не существует. Все зависит от конструкции и схемы регулируемого блока питания. В некоторых вариантах это происходит изменением параметров обратной связи, в других изменением опорного напряжения (для напряжения) или установкой опорного уровня компаратора (для тока). Но все оперативные регулировки производятся органами управления, вынесенными на переднюю панель БП – так удобнее.

Как собрать лабораторный блок из китайских модулей

На торговых площадках в интернете можно приобрести готовые китайские модули, на основе которых можно построить неплохой лабораторный источник питания.

ЛБП строится по структуре линейного источника, но составляющие имеют совершенно другой принцип работы. Так, вместо обмоточного трансформатора можно применить плату WX-DC2416 36V-5, которая при питании от сети 220 вольт переменного тока на выходе выдает 36 вольт постоянного при токе до 5 А.

В качестве стабилизатора можно применить плату на базе микросхемы LM2596. В продаже имеется несколько вариантов таких плат, удобнее всего использовать модуль с готовым техническим решением по регулировке максимального тока. Отличить такой модуль можно по наличию трех (а не одного) подстроечных резисторов на плате.

При подаче на вход 35 вольт путем регулировки на выходе можно получить 1,5..30 вольт постоянного напряжения. Производитель декларирует наибольший ток в 3 ампера, но на практике уже при токах, превышающих 1 А микросхема начинает греться. Для отдачи максимальной мощности нужен дополнительный радиатор достаточной площади. Есть сведения, что микросхема комфортно работает и при нагрузке до 4 А при условии организации принудительного обдува теплоотвода.

Для оперативной регулировки надо выпаять два крайних подстроечных резистора и заменить их потенциометрами, которые надо вывести на переднюю панель блока питания. Чтобы получился полноценный блок питания надо добавить еще прибор для измерения тока и напряжения. Его также можно приобрести через интернет. Удобнее применять измеритель в едином блоке, чем два прибора отдельно.

Осталось только добавить тумблер питания, клеммник для подключения потребителя, связать модули в единую систему и поместить в корпус. По габаритам неплохо подойдет корпус от неисправного компьютерного блока питания.

Некоторые пользователи жалуются, что выходное напряжение грязновато. Это не удивительно, ведь блок питания импульсный. Если это не устраивает владельца БП, можно попробовать исправить проблему установкой дополнительных конденсаторов (показаны на схеме). Емкость подбирается экспериментально, но не менее 1000 мкФ.

Для наглядности рекомендуем к просмотру серию тематических видеороликов.

Лабораторный источник питания при самостоятельном изготовлении обходится совсем недорого. Многие комплектующие могут быть извлечены из куч радиохлама, имеющегося у каждого любителя электронных самоделок. Но служить ЛБП будет долго и принесет большую пользу.

Блок питания — одно из самых важных устройств, в мастерской радиолюбителя. Тем более с батарейками и с аккумуляторами каждый раз мучиться как-то надоело. Рассмотренный здесь БП Регулирует напряжение от 1.2 вольта до 24 вольта. И нагрузку до 4 А. Для большей силы тока, было решено установить два одинаковых трансформатора. Трансформаторы подключаются параллельно.

Детали для регулируемого блока питания

1. Стабилизатор LM317 ТО-220 корпусе.
2. Кремниевый транзистор, p-n-p КТ818.
3. Резистор 62 Ом.
4. Конденсатор электролитический 1 мкф*43В.
5. Конденсатор электролитический 10 мкф*43В.
6. Резистор 0,2 Ом 5W.
7. Резистор 240 Ом.
8. Подстроечный резистор 6.8 Ком.
9. Конденсатор электролитический 2200 мкф*35В. 
10. Любой светодиод.

Схема блока питания

Схема блока защиты

Схема блока выпрямителя

Детали для построения защиты от КЗ

1. Кремниевый транзистор, n-p-n КТ819.
2. Кремниевый транзистор, n-p-n КТ3102.
3. Резистор 2 Ом.
4. Резистор 1 Ком.
5. Резистор 1 Ком.
6. Любой светодиод.

Для корпуса регулируемого блока питания, были использованы два корпуса, от обычного компьютерного блока питания. В места из под кулера, были поставлены вольтметр и амперметр.

Для дополнительного охлаждения, был установлен кулер.

Печатная плата была нарисована в Sprint layout v6.0.

Но можно спаять схему просто навесным монтажом. Соединяются корпуса, с помощью двух болтов.

Гайки были приклеены, к крышке корпуса термо клеем. Для охлаждения стабилизатора и транзисторов был использован радиатор от компьютера, который обдувал кулер.

Для удобства переноса блока питания, была прикручена ручка от шуфлядки письменного стола. В общем, получившийся блок питания очень нравится. Мощности его хватает для питания почти всех схем, проверки микросхем, и зарядки небольших аккумуляторов.

Схема ИП не нуждается в настройке, и при правильной спайке она заработает сразу. Автор статьи 4ei3 e-mail tnt.cool@yandex.by 

   Форум по БП

   Форум по обсуждению материала БП НА LM317 С БЛОКОМ ЗАЩИТЫ

---