Двухполярный лабораторный блок питания с регулировкой тока и напряжения своими руками

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:

1. Понижающий трансформатор;
2. Выпрямительные диоды. Можно включить их по схеме моста и получить полноволновое выпрямление либо использовать полуволновое устройство с одним диодом;
3. Конденсатор для сглаживания пульсаций. Выбирается электролитический тип емкостью 470-1000 мкФ;
4. 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.

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:

1. 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;
2. Резистор R2 является переменным. Меняя его сопротивление, можно получить разные величины выходного напряжения;
3. 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:

1. Потребуется трансформатор со вторичной обмоткой, разделенной на две половины;
2. Одними из главных элементов служат интегральные транзисторные стабилизаторы: КР142ЕН12А – для прямого напряжения; КР142ЕН18А – для обратного;
3. Для выпрямления напряжения используется диодный мост, можно его собрать на отдельных элементах или применить готовую сборку;
4. Резисторы с переменным сопротивлением участвуют в регулировании напряжения;
5. 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.

Советы по оформлению корпуса

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:

1. Измерить габариты всех компонентов и вырезать стенки из алюминиевых листов. На фронтальной поверхности нанести разметку и проделать необходимые отверстия;
2. Скрепить конструкцию уголком;
3. Нижнее основание БП с мощными трансформаторами должно быть усилено;
4. Для внешней обработки прогрунтовать поверхность, покрасить и закрепить лаком;
5. 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.

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

Сделать блок питания своими руками имеет смысл не только увлеченному радиолюбителю. Самодельный блок электропитания (БП) создаст удобства и сэкономит немалую сумму также в следующих случаях:

• Для питания низковольтного электроинструмента, ради экономии ресурса дорогостоящей аккумуляторной батареи (АКБ);
• Для электрификации помещений особо опасных по степени поражения электротоком: подвалов, гаражей, сараев и т.п. При питании их переменным током большая его величина в низковольтной проводке способна создать помехи бытовой технике и электронике;
• В дизайне и творчестве для точной, безопасной и безотходной резки нагретым нихромом пенопласта, поролона, легкоплавких пластиков;
• В светодизайне – использование специальных БП позволит продлить жизнь светодиодной ленты и получить стабильные световые эффекты. Питание подводных осветителей , и пр. от бытовой электросети вообще недопустимо;
• Для зарядки телефонов, смартфонов, планшетов, ноутбуков вдали от стабильных источников электропитания;
• Для электроакупунктуры;
• И многих других, не имеющих прямого отношения к электронике, целей.

Допустимые упрощения

Профессиональные БП рассчитываются на питание нагрузки любого рода, в т.ч. реактивной. В числе возможных потребителей – прецизионная аппаратура. Заданное напряжение профи-БП должен поддерживать с высочайшей точностью неопределенно долгое время, а его конструкция, защита и автоматика должны допускать эксплуатацию неквалифицированным персоналом в тяжелых условиях, напр. биологами для питания своих приборов в теплице или в экспедиции.

Любительский лабораторный блок питания свободен от этих ограничений и поэтому может быть существенно упрощен при сохранении достаточных для собственного употребления качественных показателей. Далее, путем также несложных усовершенствований, из него можно получить БП специального назначения. Чем мы сейчас и займемся.

Сокращения

1. КЗ – короткое замыкание.
2. ХХ – холостой ход, т.е. внезапное отключение нагрузки (потребителя) или обрыв в ее цепи.
3. КСН – коэффициент стабилизации напряжения. Он равен отношению изменения входного напряжения (в % или разах) к такому же выходного при неизменном токе потребления. Напр. напряжение сети упало «по полной», с 245 до 185В. Относительно нормы в 220В это будет 27%. Если КСН БП равен 100, выходное напряжение изменится на 0,27%, что при его величине 12В даст дрейф в 0,033В. Для любительской практики более чем приемлемо.
4. ИПН – источник нестабилизированного первичного напряжения. Это может быть трансформатор на железе с выпрямителем или импульсный инвертор напряжения сети (ИИН).
5. ИИН – работают на повышенной (8-100 кГц) частоте, что позволяет использовать легкие компактные трансформаторы на феррите с обмотками из нескольких-нескольких десятков витков, но не лишены недостатков, см. ниже.
6. РЭ – регулирующий элемент стабилизатора напряжения (СН). Поддерживает на выходе заданную его величину.
7. ИОН – источник опорного напряжения. Задает эталонное его значение, по которому совместно с сигналами обратной связи ОС устройство управления УУ воздействует на РЭ.
8. СНН – стабилизатор напряжения непрерывного действия; попросту – «аналоговый».
9. ИСН – импульсный стабилизатор напряжения.
10. ИБП – импульсный блок питания.

Примечание:

как СНН, так и ИСН могут работать как от ИПН промышленной частоты с трансформатором на железе, так и от ИИН.

О компьютерных БП

ИБП компактны и экономичны. А в кладовке у многих валяется БП от старого компа, морально устаревший, но вполне исправный. Так нельзя ли приспособить импульсный блок питания от компьютера для любительских/рабочих целей? К сожалению, компьютерный ИБП достаточно высоко специализированное устройство и возможности его применения в быту/на работе весьма ограничены:

Использовать ИБП, переделанный из компьютерного, обычному любителю целесообразно, пожалуй, только для питания электроинструмента; об этом см. далее. Второй случай – если любитель занимается ремонтом ПК и/или созданием логических схем. Но тогда он уже знает, как для этого приспособить БП от компа:

1. Нагрузить основные каналы +5В и +12В (красные и желтые провода) нихромовыми спиральками на 10-15% номинальной нагрузки;
2. Зеленый провод мягкого запуска (слаботочной кнопкой на передней панели системника) pc on замкнуть на общий, т.е. на любой из черных проводов;
3. Вкл/выкл производить механически, тумблером на задней панели БП;
4. При механическом (железном) I/O «дежурка», т.е. независимое питание USB портов +5В будет также выключаться.

За дело!

Вследствие недостатков ИБП, плюс их принципиальная и схемотехническая сложность, мы только в конце рассмотрим пару таких, но простых и полезных, и поговорим о методике ремонта ИИН. Основная же часть материала посвящена СНН и ИПН с трансформаторами промышленной частоты. Они позволяют человеку, только-только взявшему в руки паяльник, построить БП весьма высокого качества. А имея его на хозяйстве, освоить технику «потоньше» будет легче.

ИПН

Сначала рассмотрим ИПН. Импульсные подробнее оставим до раздела о ремонте, но у них с «железными» есть общее: силовой трансформатор, выпрямитель и фильтр подавления пульсаций. В комплексе они могут быть реализованы различным образом сообразно назначению БП.

Поз. 1 на Рис. 1 – однополупериодный (1П) выпрямитель. Падение напряжения на диоде наименьшее, ок. 2В. Но пульсация выпрямленного напряжения – с частотой 50Гц и «рваная», т.е. с промежутками между импульсами, поэтому конденсатор фильтра пульсаций Сф должен быть в 4-6 раз большей емкости, чем в прочих схемах. Использование силового трансформатора Тр по мощности – 50%, т.к. выпрямляется всего 1 полуволна. По этой же причине в магнитопроводе Тр возникает перекос магнитного потока и сеть его «видит» не как активную нагрузку, а как индуктивность. Поэтому 1П выпрямители применяются только на малую мощность и там, где по-иному никак нельзя, напр. в ИИН на блокинг-генераторах и с демпферным диодом, см. далее.

Примечание:

почему 2В, а не 0,7В, при которых открывается p-nпереход в кремнии? Причина – сквозной ток, о котором см. далее.

Поз. 2 – 2-полупериодный со средней точкой (2ПС). Потери на диодах такие же, как в пред. случае. Пульсация – 100 Гц сплошная, так что Сф нужен наименьший из возможных. Использование Тр – 100% Недостаток – удвоенный расход меди на вторичную обмотку. Во времена, когда выпрямители делали на лампах-кенотронах, это не имело значения, а теперь – определяющее. Поэтому 2ПС используют в низковольтных выпрямителях, преимущественно повышенной частоты с диодами Шоттки в ИБП, однако принципиальных ограничений по мощности 2ПС не имеют.

Поз. 3 – 2-полупериодный мостовой, 2ПМ. Потери на диодах – удвоенные по сравнению с поз. 1 и 2. Остальное – как у 2ПС, но меди на вторичку нужно почти вдвое меньше. Почти – потому что несколько витков приходится доматывать, чтобы компенсировать потери на паре «лишних» диодов. Наиболее употребительная схема на напряжение от 12В.

Поз. 3 – двухполярный. «Мост» изображен условно, как принято в принципиальных схемах (привыкайте!), и повернут на 90 градусов против часовой стрелки, но на самом деле это пара включенных разнополярно 2ПС, как ясно видно далее на рис. 6. Расход меди как у 2ПС, потери на диодах как у 2ПМ, остальное как у того и другого. Строится в основном для питания аналоговых устройств, требующих симметрии напряжения: Hi-Fi УМЗЧ, ЦАП/АЦП и др.

Поз. 4 – двухполярный по схеме параллельного удвоения. Дает без дополнительных мер повышенную симметрию напряжения, т.к. асимметрия вторичной обмотки исключена. Использование Тр 100%, пульсации 100 Гц, но рваные, поэтому Сф нужны удвоенной емкости. Потери на диодах примерно 2,7В за счет взаимного обмена сквозными токами, см. далее, и при мощности более 15-20 Вт резко возрастают. Строятся в основном как маломощные вспомогательные для независимого питания операционных усилителей (ОУ) и др. маломощных, но требовательных к качеству электропитания аналоговых узлов.

Как выбрать трансформатор?

В ИБП вся схема чаще всего четко привязана к типоразмеру (точнее – к объему и площади поперечного сечения Sс) трансформатора/трансформаторов, т.к. использование тонких процессов в феррите позволяет упростить схему при большей ее надежности. Здесь «как-нибудь по-своему» сводится к точному соблюдению рекомендаций разработчика.

Трансформатор на железе выбирают с учетом особенностей СНН, или сообразуются с ними при его расчете. Падение напряжения на РЭ Uрэ не надо брать менее 3В, иначе КСН резко упадет. При увеличении Uрэ КСН несколько возрастает, но гораздо быстрее растет рассеиваемая РЭ мощность. Поэтому Uрэ берут 4-6 В. К нему добавляем 2(4)В потерь на диодах и падение напряжения на вторичной обмотке Тр U2; для диапазона мощностей 30-100 Вт и напряжений 12-60 В берем его 2,5В. U2 возникает преимущественно не на омическом сопротивлении обмотки (оно у мощных трансформаторов вообще ничтожно мало), а вследствие потерь на перемагничивание сердечника и создание поля рассеивания. Попросту, часть энергии сети, «накачанной» первичной обмоткой в магнитопровод, улетучивается в мировое пространство, что и учитывает величина U2.

Итак, мы насчитали, допустим, для мостового выпрямителя, 4+4+2,5 = 10,5В лишку. Прибавляем его к требуемому выходному напряжению БП; пусть это будет 12В, и делим на 1,414, получим 22,5/1,414 = 15,9 или 16В, это будет наименьшее допустимое напряжение вторичной обмотки. Если Тр фабричный, из типового ряда берем 18В.

Теперь в дело идет ток вторички, который, естественно, равен максимальному току нагрузки. Пусть нам нужно 3А; умножаем на 18В, будет 54Вт. Мы получили габаритную мощность Тр, Pг, а паспортную P найдем, поделив Pг на КПД Тр η, зависящий от Pг:

• до 10Вт, η = 0,6.
• 10-20 Вт, η = 0,7.
• 20-40 Вт, η = 0,75.
• 40-60 Вт, η = 0,8.
• 60-80 Вт, η = 0,85.
• 80-120 Вт, η = 0,9.
• от 120 Вт, η = 0,95.

В нашем случае будет P = 54/0,8 = 67,5Вт, но такого типового значения нет, так что придется брать 80Вт. Для того, чтобы получить на выходе 12Вх3А = 36Вт. Паровоз, да и только. Впору научиться рассчитывать и мотать «трансы» самому. Тем более что в СССР были разработаны методики расчета трансформаторов на железе, позволяющие без потери надежности выжимать 600Вт из сердечника, который, при расчете по радиолюбительским справочникам, способен дать всего 250Вт. «Железный транс» вовсе не так туп, как кажется.

СНН

Выпрямленное напряжение нужно стабилизировать и, чаще всего, регулировать. Если нагрузка мощнее 30-40 Вт, необходима и защита от КЗ, иначе неисправность БП может вызвать аварию сети. Все это вместе делает СНН.

Простой опорный

Начинающему лучше сразу не лезть в большие мощности, а сделать для пробы простой высокостабильный СНН на 12в по схеме на Рис. 2. Его можно будет потом использовать как источник эталонного напряжения (точная его величина выставляется R5), для поверки приборов или как ИОН высококачественного СНН. Максимальный ток нагрузки этой схемы всего 40мА, но КСН на допотопном ГТ403 и таком же древнем К140УД1 более 1000, а при замене VT1 на кремниевый средней мощности и DA1 на любой из современных ОУ превысит 2000 и даже 2500. Ток нагрузки при этом также возрастет до 150-200 мА, что уже годится в дело.

0-30

Следующий этап – блок питания с регулировкой напряжения. Предыдущий выполнен по т. наз. компенсационной схеме сравнения, но переделать такой на большой ток сложно. Мы сделаем новый СНН на основе эмиттерного повторителя (ЭП), в котором РЭ и УУ совмещены всего в 1-м транзисторе. КСН выйдет где-то 80-150, но любителю этого хватит. Зато СНН на ЭП позволяет без особых ухищрений получить выходной ток до 10А и более, сколько отдаст Тр и выдержит РЭ.

Схема простого БП на 0-30В приведена на поз. 1 Рис. 3. ИПН для него – готовый трансформатор типа ТПП или ТС на 40-60 Вт со вторичной обмоткой на 2х24В. Выпрямитель типа 2ПС на диодах на 3-5А и более (КД202, КД213, Д242 и т.п.). VT1 устанавливается на радиатор площадью от 50 кв. см; очень хорошо подойдет старый от процессора ПК. При таких условиях этот СНН не боится КЗ, только VT1 и Тр греться будут, так что для защиты хватит предохранителя на 0,5А в цепи первичной обмотки Тр.

Поз. 2 показывает, насколько удобен для любителя СНН на ЭП: там схема БП на 5А с регулировкой от 12 до 36 В. Этот БП может отдать в нагрузку и 10А, если найдется Тр на 400Вт 36В. Первая его особенность – интегральный СНН К142ЕН8 (предпочтительно с индексом Б) выступает в необычной роли УУ: к его собственным 12В на выходе добавляется, частично или полностью, все 24В, напряжение от ИОН на R1, R2, VD5,VD6. Емкости С2 и С3 предотвращают возбуждение на ВЧ DA1, работающей в необычном режиме.

Следующий момент – устройство защиты (УЗ) от КЗ на R3, VT2, R4. Если падение напряжения на R4 превысит примерно 0,7В, VT2 откроется, замкнет на общий провод базовую цепь VT1, он закроется и отключит нагрузку от напряжения. R3 нужен, чтобы экстраток при срабатывании УЗ не вывел из строя DA1. Увеличивать его номинал не надо, т.к. при срабатывании УЗ нужно надежно запереть VT1.

И последнее – кажущаяся избыточной емкость конденсатора выходного фильтра С4. В данном случае это безопасно, т.к. максимальный ток коллектора VT1 в 25А обеспечивает его заряд при включении. Но зато данный СНН может в течение 50-70 мс отдать в нагрузку ток до 30А, так что этот простой блок питания пригоден для питания низковольтного электроинструмента: его пусковой ток не превышает такого значения. Нужно только сделать (хотя бы из оргстекла) контактную колодку-башмак с кабелем, надеваемую на пятку рукояти, и пусть «акумыч» отдыхает и бережет ресурс до выезда.

Об охлаждении

Допустим, в данной схеме на выходе 12В при максимуме в 5А. Это всего лишь средняя мощность электролобзика, но, в отличие от дрели или шуруповерта, он берет ее постоянно. На С1 держится около 45В, т.е. на РЭ VT1 остается где-то 33В при токе 5А. Рассеиваемая мощность – более 150Вт, даже более 160, если учесть, что VD1-VD4 тоже надо охлаждать. Отсюда ясно, что любой мощный регулируемый БП должен быть снабжен весьма эффективной системой охлаждения.

Ребристый/игольчатый радиатор на естественной конвекции проблемы не решает: расчет показывает, что нужна рассевающая поверхность от 2000 кв. см. и толщина тела радиатора (пластины, от которой отходят ребра или иглы) от 16 мм. Заполучить столько алюминия в фасонном изделии в собственность для любителя было и остается мечтой в хрустальном замке. Процессорный кулер с обдувом также не годится, он рассчитан на меньшую мощность.

Один из вариантов для домашнего мастера – алюминиевая пластина толщиной от 6 мм и размерами от 150х250 мм с насверленными по радиусам от места установки охлаждаемого элемента в шахматном порядке отверстиями увеличивающегося диаметра. Она же послужит задней стенкой корпуса БП, как на Рис. 4.

Непременное условие эффективности такого охладителя – пусть слабый, но непрерывный ток воздуха сквозь перфорацию снаружи внутрь. Для этого в корпусе (желательно вверху) устанавливают маломощный вытяжной вентилятор. Подойдет компьютерный диаметром от 76 мм, напр. доп. кулер HDD или видеокарты. Его подключают к выводам 2 и 8 DA1, там всегда 12В.

Примечание:

вообще-то радикальный способ побороть эту проблему – вторичная обмотка Тр с отводами на 18, 27 и 36В. Первичное напряжение переключают смотря по тому, какой инструмент в работе.

И все-таки ИБП

Описанный БП для мастерской хорош и весьма надежен, но таскать его с собой на выезд тяжко. Вот тут и придется впору компьютерный БП: к большинству его недостатков электроинструмент нечувствителен. Некоторая доработка сводится чаще всего к установке выходного (ближайшего к нагрузке) электролитического конденсатора большой емкости с целью, описанной выше. Рецептов переделки компьютерных БП под электроинструмент (преимущественно шуруповерты, как не очень мощные, но очень полезные) в рунете известно немало, один из способов показан в ролике ниже, для инструмента на 12В.

Видео: БП 12В из компьютерного

С инструментами на 18В еще проще: при той же мощности они потребляют меньший ток. Здесь может пригодится куда более доступное устройство зажигания (балласт) от лампы-экономки на 40 и более Вт; его можно целиком поместить в корпус от негодной АКБ, и снаружи останется только кабель с сетевой вилкой. Как из балласта от сгоревшей экономки сделать блок питания для шуруповерта на 18В, см. следующее видео.

Видео: БП 18В для шуруповерта

Высокий класс

Но вернемся к СНН на ЭП, их возможности далеко еще не исчерпаны. На Рис. 5 – двухполярный мощный блок питания с регулировкой 0-30 В, пригодный для Hi-Fi звуковой аппаратуры и прочих привередливых потребителей. Установка выходного напряжения производится одной ручкой (R8), а симметрия каналов поддерживается автоматически при любой его величине и любом токе нагрузки. Педант-формалист при виде этой схемы, возможно, поседеет на глазах, но у автора такой БП исправно работает уже около 30 лет.

Главным камнем преткновения при его создании было δr = δu/δi, где δu и δi – малые мгновенные приращения напряжения и тока соответственно. Для разработки и наладки высококлассной аппаратуры нужно, чтобы δr не превышало 0,05-0,07 Ом. Попросту, δr определяет способность БП мгновенно реагировать на броски тока потребления.

У СНН на ЭП δr равно таковому ИОН, т.е. стабилитрона, деленному на коэффициент передачи тока β РЭ. Но у мощных транзисторов β на большом коллекторном токе сильно падает, а δr стабилитрона составляет от единиц до десятков Ом. Здесь же, чтобы компенсировать падение напряжения на РЭ и уменьшить температурный дрейф выходного напряжения, пришлось набрать их целую цепочку пополам с диодами: VD8-VD10. Поэтому опорное напряжение с ИОН снимается через дополнительный ЭП на VT1, его β умножается на β РЭ.

Следующая фишка данной конструкции – защита от КЗ. Простейшая, описанная выше, в двухполярную схему никак не вписывается, поэтому задача защиты решена по принципу «против лома нет приема»: защитного модуля как такового нет, но есть избыточность параметров мощных элементов – КТ825 и КТ827 на 25А и КД2997А на 30А. Т2 такой ток дать не способен, а пока он разогреется, успеют сгореть FU1 и/или FU2.

Примечание:

делать индикацию перегорания предохранителей на миниатюрных лампах накаливания не обязательно. Просто тогда светодиоды были еще довольно дефицитны, а СМок в загашнике насчитывалось несколько горстей.

Осталось уберечь РЭ от экстратоков разряда фильтра пульсаций С3, С4 при КЗ. Для этого они включены через ограничительные резисторы малого сопротивления. При этом в схеме могут возникнуть пульсации с периодом, равным постоянной времени R(3,4)C(3,4). Их предотвращают С5, С6 меньшей емкости. Их экстратоки для РЭ уже не опасны: заряд стечет быстрее, чем кристаллы мощнющих КТ825/827 разогреются.

Симметрию выхода обеспечивает ОУ DA1. РЭ минусового канала VT2 открывается током через R6. Как только минус выхода по модулю превзойдет плюс, он приоткроет VT3, а тот подзакроет VT2 и абсолютные величины выходных напряжений сравняются. Оперативный контроль за симметрией выхода осуществляется по стрелочному прибору с нулем посередине шкалы P1 (на врезке – его внешний вид), а регулировка при необходимости – R11.

Последняя изюминка – выходной фильтр С9-С12, L1, L2. Такое его построение необходимо для поглощения возможных ВЧ наводок от нагрузки, чтобы не ломать голову: опытный образец глючит или БП «заколбасило». С одними электролитическими конденсаторами, зашунтированными керамикой, тут полной определенности нет, мешает большая собственная индуктивность «электролитов». А дроссели L1, L2 разделяют «отдачу» нагрузки по спектру, и – каждому свое.

Этот БП в отличие от предыдущих требует некоторой наладки:

1. Подключают нагрузку на 1-2 А при 30В;
2. R8 ставят на максимум, в крайнее верхнее по схеме положение;
3. С помощью эталонного вольтметра (сейчас подойдет любой цифровой мультиметр) и R11 выставляют равные по абсолютной величине напряжения каналов. Может быть, если ОУ без возможности балансировки, придется подобрать R10 или R12;
4. Подстроечником R14 выставляют P1 точно на ноль.

О ремонте БП

БП выходят из строя чаще других электронных устройств: они принимают на себя первый удар бросков сети, им много чего достается и от нагрузки. Даже если вы не намерены делать свой БП, ИБП найдется, кроме компа, в микроволновке, стиралке и др. бытовой технике. Умение диагностировать БП и знание основ электробезопасности даст возможность если не устранить неисправность самому, то уж со знанием дела поторговаться о цене с ремонтниками. Поэтому посмотрим, как производится диагностика и ремонт БП, особенно с ИИН, т.к. свыше 80% отказов приходится на их долю.

Насыщение и сквозняк

Прежде всего – о некоторых эффектах, без понимания которых работать с ИБП нельзя. Первый из них – насыщение ферромагнетиков. Они не способны принять в себя энергии более определенной величины, зависящей от свойств материала. На железе любители с насыщением сталкиваются редко, его можно намагнитить до нескольких Тл (Тесла, единица измерения магнитной индукции). При расчете железных трансформаторов индукцию берут 0,7-1,7 Тл. Ферриты выдерживают только 0,15-0,35 Тл, их петля гистерезиса «прямоугольнее», и работают на повышенных частотах, так что вероятность «заскочить в насыщение» у них на порядки выше.

Если магнитопровод насытился, индукция в нем более не растет и ЭДС вторичных обмоток пропадает, хоть бы первичка уже плавилась (помните школьную физику?). Теперь выключим первичный ток. Магнитное поле в магнитомягких материалах (магнитожесткие – это постоянные магниты) не может существовать стационарно, как электрический заряд или вода в баке. Оно начнет рассеиваться, индукция падать, и во всех обмотках наведется ЭДС противоположной относительно исходной полярности. Этот эффект достаточно широко используется в ИИН.

В отличие от насыщения, сквозной ток в полупроводниковых приборах (попросту – сквозняк) явление безусловно вредное. Он возникает вследствие формирования/рассасывания объемных зарядов в p и n областях; у биполярных транзисторов – преимущественно в базе. Полевые транзисторы и диоды Шоттки от сквозняка практически свободны.

Напр., при подаче/снятии напряжения на диод он, пока заряды не соберутся/рассосутся, проводит ток в обеих направлениях. Именно поэтому потери напряжения на диодах в выпрямителях больше 0,7В: в момент переключения часть заряда фильтрового конденсатора успевает стечь через обмотку. В выпрямителе с параллельным удвоением сквозняк стекает сразу через оба диода.

Сквозняк транзисторов вызывает выброс напряжения на коллекторе, способный испортить прибор или, если подключена нагрузка, сквозным экстратоком повредить ее. Но и без того транзисторный сквозняк увеличивает динамические потери энергии, как и диодный, и уменьшает КПД устройства. Мощные полевые транзисторы ему почти не подвержены, т.к. не накапливают заряд в базе за ее отсутствием, и поэтому переключаются очень быстро и плавно. «Почти», потому что их цепи исток-затвор защищены от обратного напряжения диодами Шоттки, которые чуточку, но сквозят.

Типы ИНН

ИБП ведут свою родословную от блокинг-генератора, поз. 1 на Рис. 6. При включении Uвх VT1 приоткрыт током через Rб, по обмотке Wк течет ток. Мгновенно вырасти до предела он не может (снова вспоминаем школьную физику), в базовой Wб и обмотке нагрузки Wн наводится ЭДС. С Wб она через Сб форсирует отпирание VT1. По Wн ток пока не течет, не пускает VD1.

Когда магнитопровод насытится, токи в Wб и Wн прекращаются. Затем за счет диссипации (рассасывания) энергии индукция падает, в обмотках наводится ЭДС противоположной полярности, и обратное напряжение Wб мгновенно запирает (блокирует) VT1, спасая его от перегрева и теплового пробоя. Поэтому такая схема и названа блокинг-генератором, или просто блокингом. Rк и Ск отсекают ВЧ помехи, которых блокинг дает хоть отбавляй. Теперь с Wн можно снять некоторую полезную мощность, но только через выпрямитель 1П. Эта фаза продолжается, пока Сб не перезарядится полностью или пока не иссякнет запасенная магнитная энергия.

Мощность эта, впрочем, невелика, до 10Вт. Если попробовать взять больше, VT1 сгорит от сильнейшего сквозняка, прежде чем заблокируется. Поскольку Тр насыщается, КПД блокинга никуда не годится: более половины запасенной в магнитопроводе энергии улетает греть иные миры. Правда, за счет того же насыщения блокинг до некоторой степени стабилизирует длительность и амплитуду своих импульсов, а схема его очень проста. Поэтому ИНН на основе блокинга часто применяют в дешевых телефонных зарядках.

Примечание:

величина Сб во многом, но не полностью, как пишут в любительских справочниках, определяет период повторения импульсов. Величина его емкости должна быть увязана со свойствами и размерами магнитопровода и быстродействием транзистора.

Блокинг в свое время породил строчную развертку телевизоров с электронно-лучевыми трубками (ЭЛТ), а она – ИНН с демпферным диодом, поз. 2. Здесь УУ по сигналам от Wб и цепи обратной связи ЦОС принудительно открывает/запирает VT1 прежде чем Тр насытится. При запертом VT1 обратный ток Wк замыкается через тот самый демпферный диод VD1. Это рабочая фаза: уже большая, чем в блокинге, часть энергии снимается в нагрузку. Большая потому, что при полном насыщении вся лишняя энергия улетает, а здесь этого лишку мало. Таким путем удается снимать мощность до нескольких десятков Вт. Однако, поскольку УУ не может сработать, пока Тр не подошел к насыщению, транзистор сквозит все-таки сильно, динамические потери велики и КПД схемы оставляет желать много большего.

ИИН с демпфером до сих пор живы в телевизорах и дисплеях с ЭЛТ, поскольку в них ИИН и выход строчной развертки совмещены: мощный транзистор и Тр общие. Это намного сокращает издержки производства. Но, откровенно говоря, ИИН с демпфером принципиально чахлый: транзистор и трансформатор вынуждены все время работать на грани аварии. Инженеры, сумевшие довести эту схему до приемлемой надежности, заслуживают глубочайшего уважения, но совать туда паяльник никому, кроме мастеров, прошедших профессиональную подготовку и обладающих соответствующим опытом, настоятельно не рекомендуется.

Двухтактный ИНН с отдельным трансформатором обратной связи применяется наиболее широко, т.к. обладает наилучшими качественными показателями и надежностью. Впрочем, по части ВЧ помех и он страшно грешит по сравнению с БП «аналоговыми» (с трансформаторами на железе и СНН). В настоящее время эта схема существует во множестве модификаций; мощные биполярные транзисторы в ней почти начисто вытеснены полевыми, управляемыми спец. ИМС, но принцип действия остается неизменным. Его иллюстрирует исходная схема, поз. 3.

Устройство ограничения (УО) ограничивает ток заряда емкостей входного фильтра Сфвх1(2). Их большая величина – непременное условие работы устройства, т.к. за один рабочий цикл из них отбирается малая доля запасенной энергии. Грубо говоря, они играют роль водонапорного бака или воздушного ресивера. При заряде «накоротко» экстраток заряда может превышать 100А на время до 100 мс. Rc1 и Rc2 сопротивлением порядка МОм нужны для симметрирования напряжения фильтра, т.к. малейший разбаланс его плеч недопустим.

Когда Сфвх1(2) зарядятся, устройство запуска УЗ формирует запускающий импульс, открывающий одно из плеч (какое – все равно) инвертора VT1 VT2. По обмотке Wк большого силового трансформатора Тр2 течет ток и магнитная энергия из его сердечника через обмотку Wн почти полностью уходит на выпрямление и в нагрузку.

Небольшая часть энергии Тр2, определяемая величиной Rогр, снимается с обмотки Wос1 и подается на обмотку Wос2 маленького базового трансформатора обратной связи Тр1. Он быстро насыщается, открытое плечо закрывается и за счет диссипации в Тр2 открывается ранее закрытое, как описано для блокинга, и цикл повторяется.

В сущности, двухтактный ИИН – 2 блокинга, «пихающих» друг друга. Поскольку мощный Тр2 не насыщается, сквозняк VT1 VT2 невелик, полностью «тонет» в магнитопроводе Тр2 и в конечном итоге уходит в нагрузку. Поэтому двухтактный ИИН может быть построен на мощность до нескольких кВт.

Хуже, если он окажется в режиме ХХ. Тогда за полуцикл Тр2 успеет насытиться и сильнейший сквозняк сожжет сразу оба VT1 и VT2. Впрочем, сейчас есть в продаже силовые ферриты на индукцию до 0,6 Тл, но они дороги и от случайного перемагничивания деградируют. Разрабатываются ферриты более чем на 1 Тл, но, чтобы ИИН достигли «железной» надежности, надо хотя бы 2,5 Тл.

Методика диагностирования

При поиске неисправностей в «аналоговом» БП, если он «тупо молчит», проверяют сначала предохранители, затем защиту, РЭ и ИОН, если в нем есть транзисторы. Звонятся нормально – идем дальше поэлементно, как описано ниже.

В ИИН, если он «заводится» и тут же «глохнет», проверяют сначала УО. Ток в нем ограничивает мощный резистор малого сопротивления, затем шунтируемый оптотиристором. Если «резик» видимо подгорел, меняют его и оптрон. Прочие элементы УО выходят из строя крайне редко.

Если ИИН «молчит, как рыба об лед», диагностику начинают тоже с УО (может, «резик» совсем сгорел). Затем – УЗ. В дешевых моделях в них используются транзисторы в режиме лавинного пробоя, что далеко не весьма надежно.

Следующий этап, в любых БП – электролиты. Разрушение корпуса и вытекание электролита встречаются далеко не так часто, как пишут в рунете, но потеря емкости случается гораздо чаще, чем выход из строя активных элементов. Проверяют электролитические конденсаторы мультиметром с возможностью измерения емкости. Ниже номинала на 20% и более – опускаем «дохляка» в отстой и ставим новый, хороший.

Затем – активные элементы. Как прозванивать диоды и транзисторы вы, наверное, знаете. Но тут есть 2 каверзы. Первая – если диод Шоттки или стабилитрон звонится тестером с батарейкой на 12В, то прибор может показать пробой, хотя диод вполне исправен. Эти компоненты лучше звонить стрелочным прибором с батарейкой на 1,5-3 В.

Вторая – мощные полевики. Выше (обратили внимание?) сказано, что их И-З защищены диодами. Поэтому мощные полевые транзисторы звонятся вроде бы как исправные биполярные даже негодными, если канал «выгорел» (деградировал) не полностью.

Тут единственный доступный дома способ – замена на заведомо исправные, причем обоих сразу. Если в схеме остался горелый, он немедленно потянет за собой новый исправный. Электронщики шутят, мол, мощные полевики жить друг без друга не могут. Еще проф. шуточка – «замена гей-пары». Это к тому, что транзисторы плеч ИИН должны быть строго однотипными.

Наконец, пленочные и керамические конденсаторы. Для них характерны внутренние обрывы (находятся тем же тестером с проверкой «кондюков») и утечка или пробой под напряжением. Чтобы их «выловить», нужно собрать простенькую схемку по Рис. 7. Пошагово проверка электрических конденсаторов на пробой и утечку осуществляется так:

• Ставим на тестере, никуда его не подключая, наименьший предел измерения постоянного напряжения (чаще всего – 0,2В или 200мВ), засекаем и записываем собственную погрешность прибора;
• Включаем предел измерения 20В;
• Подключаем подозрительный конденсатор в точки 3-4, тестер к 5-6, а на 1-2 подаем постоянное напряжение 24-48 В;
• Переключаем пределы напряжения мультиметра вниз вплоть до наименьшего;
• Если на любом тестер показал хоть что-то, кроме 0000.00 (на самом малом – что-то, кроме собственной погрешности), проверяемый конденсатор не годен.

На этом методическая часть диагностики заканчивается и начинается творческая, где все инструкции – собственные знания, опыт и соображение.

Пара импульсников

ИБП статья особая, вследствие их сложности и схемного разнообразия. Здесь мы, для начала, рассмотрим пару образцов на широтно-импульсной модуляции (ШИМ), позволяющей получить наилучшее качество ИБП. Схем на ШИМ в рунете много, но не так страшен ШИМ, как его малюют…

Для светодизайна

Просто зажечь светодиодную ленту можно от любого описанного выше БП, кроме того, что на Рис. 1, выставив требуемое напряжение. Хорошо подойдет СНН с поз. 1 Рис. 3, таких несложно сделать 3, для каналов R, G и B. Но долговечность и стабильность свечения светодиодов зависят не от приложенного к ним напряжения, а от протекающего через них тока. Поэтому хороший блок питания для светодиодной ленты должен включать в себя стабилизатор тока нагрузки; по-технически – источник стабильного тока (ИСТ).

Одна из схем стабилизации тока светоленты, доступная для повторения любителями, приведена на Рис. 8. Собрана она на интегральном таймере 555 (отечественный аналог – К1006ВИ1). Обеспечивает стабильный ток ленты от БП напряжением 9-15 В. Величина стабильного тока определяется по формуле I = 1/(2R6); в данном случае – 0,7А. Мощный транзистор VT3 – обязательно полевой, от сквозняка из-за заряда базы биполярного ШИМ просто не сформируется. Дроссель L1 намотан на ферритовом кольце 2000НМ K20x4x6 жгутом 5хПЭ 0,2 мм. К-во витков – 50. Диоды VD1 ,VD2 – любые кремниевые ВЧ (КД104, КД106); VT1 и VT2 – КТ3107 или аналоги. С КТ361 и т.п. диапазоны входного напряжения и регулировки яркости уменьшатся.

Работает схема так: вначале времязадающая емкость С1 заряжается по цепи R1VD1 и разряжается через VD2R3VT2, открытый, т.е. находящийся в режиме насыщения, через R1R5. Таймер генерирует последовательность импульсов с максимальной частотой; точнее – с минимальной скважностью. Безинерционный ключ VT3 формирует мощные импульсы, а его обвязка VD3C4C3L1 сглаживает их до постоянного тока.

Примечание:

скважность серии импульсов есть отношение периода их следования к длительности импульса. Если, напр., длительность импульса 10 мкс, а промежуток между ними 100 мкс, то скважность будет 11.

Ток в нагрузке нарастает, и падение напряжения на R6 приоткрывает VT1, т.е. переводит его из режима отсечки (запирания) в активный (усилительный). Это создает цепь утечки тока базы VT2 R2VT1+Uпит и VT2 также переходит в активный режим. Ток разряда С1 уменьшается, время разряда увеличивается, скважность серии растет и среднее значение тока падает до нормы, заданной R6. В этом и есть суть ШИМ. На минимуме тока, т.е. при максимальной скважности, С1 разряжается по цепи VD2-R4-внутренний ключ таймера.

В оригинальной конструкции возможность оперативной регулировки тока и, соответственно, яркости свечения, не предусмотрена; потенциометров на 0,68 Ом не бывает. Проще всего регулировать яркость, включив после наладки в разрыв между R3 и эмиттером VT2 потенциометр R* на 3,3-10 кОм, выделено коричневым. Передвигая его движок вниз по схеме, увеличим время разряда С4, скважность и уменьшим ток. Другой способ – шунтировать базовый переход VT2, включив потенциометр примерно на 1 МОм в точки а и б (выделено красным), менее предпочтителен, т.к. регулировка получится более глубокой, но грубой и острой.

К сожалению, для налаживания этого полезного не только для светолент ИСТ нужен осциллограф:

1. Подают на схему минимальное +Uпит.
2. Подбором R1(импульс) и R3 (пауза) добиваются скважности 2, т.е. длительность импульса должна быть равна длительности паузы. Давать скважность меньше 2 нельзя!
3. Подают максимальное +Uпит.
4. Подбором R4 добиваются номинальной величины стабильного тока.

Для зарядки

На Рис. 9 – схема простейшего ИСН с ШИМ, пригодного для зарядки телефона, смартфона, планшета (ноутбук, к сожалению, не потянет) от самодельной солнечной батареи, ветрогенератора, мотоциклетного или автомобильного аккумулятора, магнето фонарика-«жучка» и др. маломощных нестабильных случайных источников электропитания. См. на схеме диапазон входных напряжений, там не ошибка. Этот ИСН и в самом деле способен выдавать на выход напряжение, большее входного. Как и в предыдущем, здесь наличествует эффект перемены полярности выхода относительно входа, это вообще фирменная фишка схем с ШИМ. Будем надеяться, что, прочитав внимательно предыдущее, вы в работе этой крохотульки разберетесь сами.

Попутно о заряде и зарядках

Заряд аккумуляторов весьма сложный и тонкий физико-химический процесс, нарушение которого в разы и десятки раз снижает их ресурс, т.е. к-во циклов заряд-разряд. Зарядное устройство должно по очень малым изменениям напряжения АКБ вычислять, сколько принято энергии и регулировать соответственно ток заряда по определенному закону. Поэтому зарядное устройство отнюдь и отнюдь не БП и заряжать от обычных БП можно только АКБ в устройствах со встроенным контроллером заряда: телефонах, смартфонах, планшетах, отдельных моделях цифровых фотокамер. А зарядка, которая зарядное устройство – предмет отдельного разговора.

Здравствуйте дорогие друзья. Сейчас я вам расскажу о неплохом и дешевом источнике питания (по совместительству ЗУ для автомобиля), который можно собрать собственноручно. Для сборки данной схемы вам понадобится перечень деталей, сейчас я их вам перечислю: трансформатор силовой понижающий, диодный мост, конденсатор электролит большой емкости и конденсатор меньшей емкости, два резистора (один переменный, а второй постоянный), микросхема крен
и три мощных транзистора. Самое главное, что все эти детали можно найти в старом ламповом телевизоре, в общем не нужно тратить деньги на покупку дефицитных радиодеталей – это большой плюс данной схемы. Второй существенный плюс – это то, что такая простенькая схемка способна выдавать ток до 22 Ампер при 13 вольтах. Сами видите какие большие преимущества: и легкая, и при не больших затратах денежных средств, а превратить моно такую схему и в лабораторный блок питания, блок питания для опытов (регулируемый), для питания мощных приборов и так далее. Смотрите схему блока питания – зарядного устройства ниже.

Теперь расскажу о каждой детали подробнее. Давайте начнем с силового трансформатора. Силовой трансформатор предназначен для преобразования напряжения одной частоты. Они бывают повышающие и понижающие. Повышающий трансформатор повышает напряжение, а понижающий понижает, значит, так как трансформатор у нас по схеме понижает напряжение – он понижающий. Состоит трансформатор из первичной, вторичной обмотки и магнитопровода. Магнитопровод состоит из отдельных спресованных листов электротехнической стали. Первичная обмотка состоит и множества витков меньшим сечением провода и характеризуется большим сопротивлением по отношению ко вторичной обмотке (когда бдите искать обмотку на 220 вольт – меряйте сопротивления, где большее – там и сетевая обмотка).

Вторичка состоит и наименьшего количества витков и сечение провода больше – это нужно для того, чтобы снять больший ток. Новички возможно спросят, почему выводы 15, 13 и 10,11 соединены вторички. Это нужно делать для боле высокого выходного напряжения трансформатора. Можно просто намотать больше провода на вточичке – напряжение поднимется. А если у вас на трансформаторе не достаточное напряжение – то можно подключить к сети два трансформатора, а вторички подключить последовательно, но тогда трансформаторы лучше брать одинаковые по мощности, так как трансформатор меньшей мощности будет сильнее греться. Трансформатор можно самостоятельно перемотать на нужное вам напряжение и ток – но об этом в другой статье. В общем вот так выглядит трансформатор, как описано выше. Достать можно с лампового телевизора, он там на ват 150 будет. 150/10=15 А, при 10 вольтах такой трансформатор выдаст вам 15 ампер, а при 150 вольтах – 150./150=1 всего один ампер. Считайте так что сами какой вам ток нужен.

Диодный мост собран по мостовой схеме. Диодный мост по мостовой схеме в два раза лучше убирает пульсации сети, чем одно полупериудный выпрямитель, потому в блоках питания устанавливают диодные мосты по мостовой схеме, чтобы аппаратура, которую питает сеть, через диодный мост не давала сбоев, ели УНЧ – то характерного звука. Конденсаторы любые, но на ток не менее 15-20 Ампер, либо купите диодный мост на рынке и ток так же не менее 20 Ампер. Конденсатор на 47000 мкф электролит убирает пульсации как и диодный мост, только конденсатор убирает эти пульсации лучше и соответственно, чем больше емкость конденсатора – тем больше пульсаций он сможет убрать. Можно электролитические конденсаторы изготовить самому: берете пол литровую банку и наливаете электролит, опускаете 2 пластины (одну медную, а вторую железную), получается анод и катод и можно подключать в сеть. Емкость конденсатора будет на прямую зависеть от количества электролита (а вернее заряженного электролита) и размера пластин (вернее, на сколько быстро сможем заряжать электролит и разряжать, ведь от большей площади пластин мы быстрее зарядим жидкость). Кстати, при очень большой емкости можно отказаться от стабилизатора, так как конденсатор собственно и буде являться стабилизатором напряжения и фильтром.

Микросхема КРЕН8б
будет стабилизировать ток до 1 Ампера. Данную микросхему в этом блоке питания можно сравнить с предварительным усилителем в УНЧ, так как основное усиление происходит в транзисторах Т1, Т2, Т3. Все транзисторы обязательно ставим на радиаторы. Резистором R1 мы регулируем ток (до 1Ампера), который стабилизируется микросхемой, поступающий на базу транзистора. Соответственно мы регулируем и коэффициентом усиления сразу всех трех транзисторов (максимальный ток на базу одного транзистора равен 0,33 А, т.к. 1/3=0,333333 А). Положительный заряд получается усиливается и через микросхему (для управления коэффициентом усиления транзисторов), и через транзисторы (транзисторы питаем положительным зарядом, а с микросхемы управляем коэффициентом усиления).

Если подсоединить еще транзистора три так параллельно этим трем и параллельно микросхеме КРНЕ подключить еще одну такую, то ток мы сможем получить в два раза выше, чем при данной работающей стандартной схеме. Советую, если вам нужны большие токи, но при этом трансформатор должен быть достаточно мощным. Вот выходной ток должен быть при моем способе под 40 А при 13 вольтах, а значит 40*13=520 ват Трансформатор должен быть мощностью пол киловата. Резистор R2 нужен для ограничения по току, чтобы не допустить короткого замыкания. Тогда далее ставим конденсатор электролит для сглаживания пульсаций на конечном этапе и не мешало бы еще поставить конденсатор меньшей емкости для того чтобы сглаживать пульсации боле высоких частот. Так же если в сети у вас много помех, то рекомендую установить дросель, который уберет все высокочастотные ВЧ помехи. Дросель устанавливайте последовательно, в разрыв цепи перед микросхемой, на плюс естественно.

Попалась в интернете недавно любопытная схемка простого, но довольно неплохого блока питания начального уровня, способного выдавать 0-24 В при ток до 5 ампер. В блоке питания предусмотрена защита, то есть ограничение максимального тока при перегрузке. В приложенном архиве есть печатная плата и документ, где приведено описание настройки данного блока, и ссылка на сайт автора. Прежде чем собирать, прочитайте внимательно описание.

Вот фото моего варианта БП, вид готовой платы, и можно посмотреть как примерно применить корпус от старого компьютерного ATX. Регулировка сделана 0-20 В 1,5 А. Конденсатор С4 под такой ток поставлен на 100 мкФ 35 В.

При коротком замыкании максимум ограниченного тока выдается и загорается светодиод, вывел резистор ограничителя на переднюю панель.

Индикатор для блока питания

Провёл у себя ревизию, нашёл пару простеньких стрелочных головок М68501 для этого БП. Просидел пол дня над созданием экрана для него, но таки нарисовал его и точно настроил под требуемые выходные напряжения.

Сопротивление используемой головки индикатора и применённый резистор указаны в прилагаемом файле на индикаторе. Выкладываю переднюю панель блока, если кому понадобится для переделки корпус от блока питания АТХ, проще будет переставить надписи и что-то добавить, чем создавать с нуля. Если потребуются другие напряжения, шкалу можно просто подкалибровать, это уже проще будет. Вот готовый вид регулируемого источника питания:

Плёнка — самоклейка типа «бамбук». Индикатор имеет подсветку зелёного цвета. Красный светодиод Attention
указывает на включившуюся защиту от перегрузки.

Дополнения от BFG5000

Максимальный ток ограничения можно сделать более 10 А. На кулер — кренка 12 вольт плюс температурный регулятор оборотов — с 40 градусов начинает увеличивать обороты. Ошибка схемы особо не влияет на работу, но судя по замерам при КЗ — появляется прирост проходящей мощности.

Силовой транзистор установил 2n3055, все остальное тоже зарубежные аналоги, кроме BC548 — поставил КТ3102. Получился действительно неубиваемый БП. Для новичков-радиолюбителей самое-то.

Выходной конденсатор поставлен на 100 мкФ, напряжение не скачет, регулировка плавная и без видимых задержек. Ставил из расчёта как указано автором: 100 мкф ёмкости на 1 А тока. Авторы: Igoran
и BFG5000
.

Обсудить статью БЛОК ПИТАНИЯ С РЕГУЛИРОВКОЙ ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ

Не только радиолюбителям, но и просто в быту, может понадобиться мощный блок питания. Чтоб было до 10А выходного тока при максимальном напряжении до 20 и более вольт. Конечно-же, мысль сразу направляется на ненужные компьютерные блоки питания ATX. Прежде чем приступать к переделке, найдите схему на именно ваш БП.

Последовательность действий по переделке БП ATX в регулируемый лабораторный.

1. Удаляем перемычку J13 (можно кусачками)

2. Удаляем диод D29 (можно просто одну ногу поднять)

3. Перемычка PS-ON на землю уже стоит.

4. Включаем ПБ только на короткое время, так как напряжение на входа будет максимальное (примерно 20-24В). Собственно это и хотим увидеть. Не забываем про выходные электролиты, расчитанные на 16В. Возможно они немного нагреются. Учитывая Ваши «вздутости», их все равно придется отправить в болото, не жалко. Повторюсь: все провода уберите, они мешают, а использоваться будут только земляные и +12В их потом назад припаяете.

5. Удаляем 3.3-х вольтовую часть: R32, Q5, R35, R34, IC2, C22, C21.

6. Удаляем 5В: сборку шоттки HS2, C17, C18, R28, можно и «типа дроссель» L5.

7. Удаляем -12В -5В: D13-D16, D17, C20, R30, C19, R29.

8. Меняем плохие: заменить С11, С12 (желательно на бОльшую ёмкость С11 — 1000uF, C12 — 470uF).

9. Меняем несоответствующие компоненты: С16 (желательно на 3300uF х 35V как у меня, ну хотя бы 2200uF x 35V обязательно!) и резистор R27 — у Вас его уже нет вот и замечательно. Советую его заменить на более мощный, например 2Вт и сопротивление взять 360-560 Ом. Смотрим на мою плату и повторяем:

10. Убираем всё с ног TL494 1,2,3 для этого удаляем резисторы: R49-51 (освобождаем 1-ю ногу), R52-54 (…2-ю ногу), С26, J11 (…3-ю ногу)

11. Не знаю почему, но R38 у меня был перерублен кем-то:) рекомендую Вам его тоже перерубить. Он участвует в обратной связи по напряжению и стоит параллельно R37-му.

12. Отделяем 15-ю и 16-ю ноги микросхемы от «всех остальных», для этого делаем 3 прореза существуюших дорожек а к 14-й ноге восстанавливаем связь перемычкой, как показано на фото.

13. Теперь подпаиваем шлейф от платы регулятора в точки согласно схемы, я использовал отверстия от выпаянных резисторов, но к 14-й и 15-й пришлось содрать лак и просверлить отверстия, на фото.

14. Жила шлейфа №7 (питание регулятора) можно взять от питания +17В ТЛ-ки, в районе перемычки, точнее от неё J10/ Просверлить отверстие в дорожку, расчистить лак и туда. Сверлить лучше со стороны печати.

Ещё посоветовал бы поменять конденсаторы высоковольтные на входе (С1, С2). У Вас они очень маленькой ёмкости и наверняка уже изрядно подсохли. Туда нормально станут 680uF x 200V. Теперь, собираем небольшую платку, на которой будут элементы регулировки. Вспомогательные файлы смотрите

Хороший лабораторный блок питания — это довольно дорогое удовольствие и не всем радиолюбителям оно по карману.
Тем не менее в домашних условиях можно собрать не плохой по характеристикам блок питания, который вполне справится и с обеспечением питания различных радиолюбительских конструкций, и так же может служить и зарядным устройством для различных аккумуляторов.
Собирают такие блоки питания радиолюбители, как правило из , которые везде доступны и дешевы.

В этой статье уделено мало внимания самой переделке АТХ, так как переделать компьютерный БП для радиолюбителя средней квалификации в лабораторный, или для каких то иных целей, обычно не составляет особого труда, а вот у начинающих радиолюбителей возникает по этому поводу много вопросов. В основном какие детали в БП нужно удалить, какие оставить, что добавить, чтобы такой БП превратить в регулируемый, ну и так далее.

Вот специально для таких радиолюбителей, я хочу в этой статье подробно рассказать о переделке компьютерных блоков питания АТХ в регулируемые БП, которые можно будет использовать и как лабораторный блок питания, и как зарядное устройство.

Для переделки нам понадобится исправный блок питания АТХ, который выполнен на ШИМ контроллере TL494 или его аналогах.
Схемы блоков питания на таких контроллерах в принципе отличаются друг от друга не сильно и все в основном похожи. Мощность блока питания не должна быть меньше той, которую планируете в будущем снимать с переделанного блока.

Давайте рассмотрим типовую схему блока питания АТХ, мощностью 250 Вт. У блоков питания «Codegen» схема почти не отличается от этой.

Схемы всех подобных БП состоят из высоковольтной и низковольтной части. На рисунке печатной платы блока питания (ниже) со стороны дорожек, высоковольтная часть отделена от низковольтной широкой пустой полосой (без дорожек), и находится справа (она меньше по размеру). Её мы трогать не будем, а будем работать только с низковольтной частью.
Это моя плата и на её примере я Вам покажу вариант переделки БП АТХ.

Низковольтная часть рассматриваемой нами схемы, состоит из ШИМ контроллера TL494, схемы на операционных усилителях, которая контролирует выходные напряжения блока питания, и в случае их несоответствия — даёт сигнал на 4-ю ножку ШИМ контроллера на выключение блока питания.
Вместо операционного усилителя на плате БП могут быть установлены транзисторы, которые в принципе выполняют ту же самую функцию.
Дальше идёт выпрямительная часть, которая состоит из различных выходных напряжений, 12 вольт, +5 вольт, -5 вольт, +3,3 вольта, из которых для наших целей будет необходим только выпрямитель +12 вольт (жёлтые выходные провода).
Остальные выпрямители и сопутствующие им детали необходимо будет удалить, кроме выпрямителя «дежурки», который нам понадобится для питания ШИМ контроллера и куллера.
Выпрямитель дежурки даёт два напряжения. Обычно это 5 вольт и второе напряжение может быть в районе 10-20 вольт (обычно около 12-ти).
Мы будем использовать для питания ШИМа второй выпрямитель. К нему также подключается и вентилятор (куллер).
Если это выходное напряжение будет значительно выше 12-ти вольт, то вентилятор подключать к этому источнику нужно будет через дополнительный резистор, как будет далее в рассматриваемых схемах.
На схеме ниже, я пометил высоковольтную часть зелёной линией, выпрямители «дежурки» — синей линией, а всё остальное, что необходимо будет удалить — красным цветом.

Итак всё, что помечено красным цветом — выпаиваем, а в нашем выпрямителе 12 вольт меняем штатные электролиты (16 вольт) на более высоковольтные, которые будут соответствовать будущему выходному напряжению нашего БП. Также необходимо будет выпаять в цепи 12-ой ножки ШИМ контроллера и средней части обмотки согласующего трансформатора — резистор R25 и диод D73 (если они есть в схеме), и вместо них в плату впаять перемычку, которая на схеме нарисована синей линией (можно просто замкнуть диод и резистор не выпаивая их). В некоторых схемах этой цепи может и не быть.

Далее в обвязке ШИМа на первой его ноге оставляем только один резистор, который идёт к выпрямителю +12 вольт.
На второй и третьей ноге ШИМа — оставляем только Задающую RC цепочку (на схеме R48 C28).
На четвёртой ноге ШИМа оставляем только один резистор (на схеме обозначен как R49. Да, ещё во многих схемах между 4-ой ногой и 13-14 ножками ШИМа — обычно стоит электролитический конденсатор, его (если он есть) тоже не трогаем, так как он предназначен для мягкого старта БП. В моей плате его просто не было, поэтому я его поставил.
Ёмкость его в стандартных схемах 1-10 мкФ.
Потом освобождаем 13-14 ножки от всех соединений, кроме соединения с конденсатором, и также освобождаем 15-ю и 16-ю ножки ШИМа.

После всех выполненных операций у нас должно получиться следующее.

Вот как это выглядит у меня на плате (ниже на рисунке).
Дроссель групповой стабилизации я здесь перемотал проводом 1,3-1,6 мм в один слой на родном сердечнике. Поместилось где то около 20-ти витков, но можно этого не делать и оставить тот, что был. С ним тоже всё хорошо работает.
На плату я так же установил другой нагрузочный резистор, который у меня состоит из двух параллельно включенных резисторов по 1,2 кОм 3W, общее сопротивление получилось 560 Ом.
Родной нагрузочный резистор рассчитан на 12 вольт выходного напряжения и имеет сопротивление 270 Ом. У меня выходное напряжение будет около 40-ка вольт, поэтому я поставил такой резистор.
Его нужно рассчитывать (при максимальном выходном напряжении БП на холостом ходу) на ток нагрузки 50-60 мА. Так как работа БП совсем без нагрузки не желательна, поэтому он и ставится в схему.

Вид платы со стороны деталей.

Теперь что необходимо будет нам добавить в подготовленную плату нашего БП, чтобы превратить его в регулируемый блок питания;

В первую очередь, чтобы не пожечь силовые транзисторы, нам нужно будет решить проблему стабилизации тока нагрузки и защиту от короткого замыкания.
На форумах по переделке подобных блоков, встретил такую интересную вещь — при экспериментах с режимом стабилизации тока, на форуме pro-radio
, участник форума DWD
привёл такую цитату, приведу её полностью:

«Я как-то рассказывал, что не смог получить нормальную работу ИБП в режиме источника тока при низком опорном напряжении на одном из входов усилителя ошибки ШИМ контроллера.
Более 50мВ — нормально, а меньше — нет. В принципе, 50мВ это гарантированный результат, а в принципе, можно получить и 25мВ, если постараться. Меньше — ни как не получалось. Работает не устойчиво и возбуждается или сбивается от помех. Это при плюсовом напряжении сигнала с датчика тока.
Но в даташите на TL494 есть вариант, когда с датчика тока снимается отрицательное напряжение.
Я переделал схему на этот вариант и получил отличный результат.
Вот фрагмент схемы.

Собственно, всё стандартно, кроме двух моментов.
Во первых, лучшая стабильность при стабилизации тока нагрузки при минусовом сигнале с датчика тока это случайность или закономерность?
Схема прекрасно работает при опорном напряжении в 5мВ!
При положительном сигнале с датчика тока стабильная работа получается только при более высоких опорных напряжениях (не менее 25мВ).
При номиналах резисторов 10Ом и 10КОм ток стабилизировался на уровне 1,5А вплоть до КЗ выхода.
Мне ток нужен больше, по этому поставил резистор на 30Ом. Стабилизация получилась на уровне 12…13А при опорном напряжении 15мВ.
Во вторых (и самое интересное), датчика тока, как такового у меня нет…
Его роль выполняет фрагмент дорожки на плате длиной 3см и шириной 1см. Дорожка покрыта тонким слоем припоя.
Если в качестве датчика использовать эту дорожку на длине 2см, то ток стабилизируется на уровне 12-13А, а если на длине 2,5см, то на уровне 10А.»

Так как этот результат оказался лучше стандартного, то и мы пойдём таким-же путём.

Для начала нужно будет отпаять от минусового провода средний вывод вторичной обмотки трансформатора (гибкую косу), или лучше не выпаивая её (если позволяет печатка) — перерезать печатную дорожку на плате, которая соединяет её с минусовым проводом.
Дальше нужно будет впаять между разрезом дорожки токовый датчик (шунт), который будет соединять средний вывод обмотки с минусовым проводом.

Шунты лучше всего брать из неисправных (если найдёте) стрелочных ампервольтметров (цешек), или из китайских стрелочных или цифровых приборов. Выглядят они примерно так. Вполне достаточно будет куска длинной 1,5-2,0 см.

Можно конечно попробовать поступить и так, как написал выше DWD
, то есть если дорожка от косы к общему проводу достаточной длинны, то попробовать её использовать в качестве токового датчика, но я этого делать не стал, у меня плата попалась другой конструкции, вот такая, где обозначены красной стрелкой две проволочные перемычки, которые соединяли вывод косы с общим проводом, а между ними проходили печатные дорожки.

Поэтому после удаления лишних деталей с платы, я выпаял эти перемычки и на их место впаял токовый датчик от неисправной китайской «цешки».
Потом на место припаял перемотанный дроссель, установил электролит и нагрузочный резистор.
Вот ка выглядит кусок платы у меня, где я красной стрелкой пометил установленный токовый датчик (шунт) на месте проволочной перемычки.

Потом отдельным проводом необходимо этот шунт соединить с ШИМом. Со стороны косы — с 15-ой ножкой ШИМа через резистор 10 Ом, а 16-ю ножку ШИМ-а соединить с общим проводом.
С помощью резистора 10 Ом можно будет подобрать максимальный выходной ток нашего БП. На схеме DWD
стоит резистор 30 Ом, но начните пока с 10-ти Ом. Увеличение номинала этого резистора — увеличивает максимальный выходной ток БП.

Как я уже раньше говорил, выходное напряжение блока питания у меня около 40-ка вольт. Для этого я перемотал себе трансформатор, но в принципе можно не перематывать, а повысить выходное напряжение другим способом, но для меня этот способ оказался удобнее.
Обо всём этом я расскажу немного позже, а пока продолжим и начнём устанавливать на плату необходимые дополнительные детали, чтобы у нас получился работоспособный блок питания или зарядное устройство.

Ещё раз напомню, что если у Вас на плате между 4-ой и 13-14 ножками ШИМа не стоял конденсатор (как в моём случае), то его желательно добавить в схему.
Так же нужно будет установить два переменных резистора (3,3-47 кОм) для регулировки выходного напряжения (V) и тока (I) и соединить их с нижеприведённой схемой. Провода соединения желательно делать как можно короче.
Ниже я привёл только часть схемы, которая нам необходима — в такой схеме проще будет разобраться.
На схеме вновь установленные детали обозначены зелёным цветом.

Схема вновь установленных деталей.

Приведу немного пояснений по схеме;
— Самый верхний выпрямитель — это дежурка.
— Величины переменных резисторов показаны, как 3,3 и 10 кОм — стоят такие, какие нашлись.
— Величина резистора R1 указана 270 Ом — он подбирается по необходимому ограничению тока. Начинайте с малого и у Вас он может оказаться совсем другой величины, например 27 Ом;
— Конденсатор С3 я не пометил, как вновь установленные детали в расчёте на то, что он может присутствовать на плате;
— Оранжевой линией обозначены элементы, которые может придётся подбирать или добавлять в схему в процессе наладки БП.

Дальше разбираемся с оставшимся 12-ти вольтовым выпрямителем.
Проверяем, какое максимальное напряжение способен выдать наш БП.
Для этого временно отпаиваем от первой ноги ШИМа — резистор, который идёт на выход выпрямителя (по схеме выше на 24 кОм), затем нужно включить блок в сеть, предварительно соединить в разрыв любого сетевого провода, в качестве предохранителя — обычную лампу накаливания 75-95 Вт. Блок питания в этом случае выдаст нам максимальное напряжение, на которое он способен.

Прежде, чем включать блок питания в сеть, убедитесь, что электролитические конденсаторы в выходном выпрямителе заменены на более высоковольтные!

Все дальнейшие включения БП производить только с лампой накаливания, она убережёт БП от аварийных ситуаций, в случае каких либо допущенных ошибок. Лампа в этом случае просто загорится, а силовые транзисторы останутся целыми.

Дальше нам нужно зафиксировать (ограничить) максимальное выходное напряжение нашего БП.
Для этого резистор на 24 кОм (по схеме выше) от первой ноги ШИМа, меняем временно на подстроечный, например 100 кОм, и выставляем им необходимое нам максимальное напряжение. Желательно выставить так, что бы оно было меньше процентов на 10-15 от максимального напряжения, которое способен выдать наш БП. Потом на место подстроечного резистора впаять постоянный.

Если Вы планируете этот БП использовать в качестве зарядного устройства, то штатную диодную сборку используемую в этом выпрямителе, можно оставить, так как её обратное напряжение 40 вольт и для зарядного устройства она вполне подойдёт.
Тогда максимальное выходное напряжение будущего зарядного нужно будет ограничить выше описанным способом, в районе 15-16 вольт. Для зарядного устройства 12-ти вольтовых АКБ это вполне достаточно и повышать этот порог не нужно.
Если планируете использовать Ваш переделанный БП в качестве регулируемого блока питания, где выходное напряжение будет больше 20-ти вольт, то эта сборка уже не подойдёт. Её нужно будет заменить на более высоковольтную с соответствующим током нагрузки.
Себе на плату я поставил две сборки в параллель по 16 ампер и 200 вольт.
При конструировании выпрямителя на таких сборках, максимальное выходное напряжение будущего блока питания может быть от 16-ти и до 30-32 вольт. Всё зависит от модели блока питания.
Если при проверке БП на максимально-выдавамое напряжение, БП выдаёт напряжение меньше планируемого, и кому то нужно будет больше напряжения на выходе (40-50 вольт например), то нужно будет вместо диодной — сборки собрать диодный мост, косу отпаять от своего места и оставить висеть в воздухе, а минусовой вывод диодного моста соединить на место выпаянной косы.

Схема выпрямителя с диодным мостом.

С диодным мостом выходное напряжение блока питания будет в два раза больше.
Очень хорошо для диодного моста подходят диоды КД213 (с любой буквой), выходной ток с которыми может достигать до 10-ти ампер, КД2999А,Б (до 20-ти ампер) и КД2997А,Б (до 30-ти ампер). Лучше всего конечно последние.
Все они выглядят вот так;

Нужно будет в таком случае продумать крепление диодов к радиатору и изоляцию их друг от друга.
Но я пошёл другим путём — просто перемотал трансформатор и обошёлся, как говорил выше. двумя диодными сборками в параллель, так как на плате было для этого предусмотрено место. Для меня этот путь оказался проще.

Перемотать трансформатор особого труда не составляет и как это сделать — рассмотрим ниже.

Для начала выпаиваем трансформатор из платы и смотрим по плате, к каким выводам припаяны 12-ти вольтовые обмотки.

В основном встречаются двух видов. Такие, как на фото.
Дальше нужно будет разобрать трансформатор. Проще конечно будет справиться с меньшими по размеру, но и бОльшие тоже поддаются.
Для этого нужно очистить сердечник от видимых остатков лака (клея), взять небольшую ёмкость, налить в неё воды, положить туда трансформатор, поставить на плиту, довести до кипения и «поварить» наш трансформатор 20-30 минут.

Для меньших трансформаторов это вполне достаточно (можно и меньше) и подобная процедура абсолютно не повредит сердечнику и обмоткам трансформатора.
Потом, придерживая сердечник трансформатора пинцетом (можно прямо в таре) — острым ножом пробуем отсоединить ферритовую перемычку от Ш-образного сердечника.

Делается это довольно легко, так как лак размягчается от такой процедуры.
Дальше так же аккуратно, пробуем освободить каркас от Ш-образного сердечника. Это тоже довольно просто делается.

Потом сматываем обмотки. Сначала идёт половина первичной обмотки, в основном около 20-ти витков. Сматываем её и запоминаем направление намотки. Второй конец этой обмотки можно и не отпаивать от места его соединения с другой половиной первички, если это не мешает дальнейшей работе с трансформатором.

Потом сматываем все вторички. Обычно идёт 4 витка сразу обеих половин 12-ти вольтовых обмоток, потом 3+3 витка 5-ти вольтовых. Всё сматываем, отпаиваем от выводов и наматываем новую обмотку.
Новая обмотка будет содержать 10+10 витков. Наматываем её проводом, диаметром 1,2 — 1,5 мм, или набором более тонких проводов (легче мотать) соответствующего сечения.
Начало обмотки припаиваем к одному из выводов, к которым была припаяна 12-ти вольтовая обмотка, мотаем 10 витков, направление намотки роли не играет, выводим отвод на «косу» и в том же направлении, что и начинали — мотаем ещё 10 витков и конец припаиваем на оставшийся вывод.
Дальше изолируем вторичку и наматываем на неё, смотанную нами ранее, вторую половину первички, в том же направлении, как она была намотана ранее.
Собираем трансформатор, впаиваем в плату и проверяем работу БП.

Если в процессе регулировки напряжения возникают какие либо посторонние шумы, писки, трески, то чтобы избавиться от них, нужно будет подобрать RC-цепочку, обведённую оранжевым эллипсом ниже на рисунке.

В некоторых случаях можно совсем убрать резистор и подобрать конденсатор, а в некоторых без резистора нельзя. Можно будет попробовать добавить конденсатор, или такую же RC цепочку, между 3 и 15 ножками ШИМа.
Если это не помогает, то нужно установить дополнительные конденсаторы (обведены оранжевым), номиналы их приблизительно 0,01 мкф. Если это мало помогает, то установить ещё и дополнительный резистор 4,7 кОм от второй ноги ШИМа к среднему выводу регулятора напряжения (на схеме не показан).

Потом нужно будет нагрузить выход БП, например автомобильной лампой ватт на 60, и попробовать регулировать ток резистором «I».
Если предела регулировки тока будет мало, то нужно увеличить номинал резистора, который идёт от шунта (10 Ом), и снова попробовать регулировать ток.
Не следует ставить вместо этого резистора подстроечный, изменяйте его величину, только установкой другого резистора с большим или меньшим номиналом.

Может случиться так, что при увеличении тока — лампа накаливания в цепи сетевого провода загорится. Тогда нужно уменьшить ток, выключить БП и вернуть номинал резистора к предыдущему значению.

Ещё, для регуляторов напряжения и тока, лучше всего попробовать приобрести регуляторы СП5-35, которые бывают с проволочными и жесткими выводами.

Это аналог многооборотных резисторов (всего на полтора оборота), ось которого совмещена с плавным и грубым регулятором. Регулируется сначала «Плавно», потом когда у него заканчивается предел, начинает регулироваться «Грубо».
Регулировка такими резисторами очень удобна, быстра и точна, гораздо лучше, чем многооборотником. Но если их достать не удастся, то приобретите обычные многооборотные, такие например;

Ну вот вроде я всё Вам и рассказал, что планировал довести по переделке компьютерного БП, и надеюсь, что всё понятно и доходчиво.

Если у кого-то возникнут какие либо вопросы по конструкции блока питания, задавайте их на форуме.

Удачи Вам в конструировании!

Самодельный блок питания

Внимание! Отличие ИТ от ТН в том, что на обмотки ТН подается синусоидальное переменное напряжение, а на обмотки ИТ приходят однополярные импульсы. Схема включения обоих абсолютно идентична.

Импульсный трансформатор

Схема простого БП

К сведению. Диод устанавливают для защиты С2 от переполюсовки при подключении к аккумуляторам для подзарядки. Если такая процедура не предусмотрена, можно заменить его перемычкой. Все диоды должны выдерживать ток не менее 3 А.

Печатная плата простого БП

Важно! Если монтировать лабораторный БП, стоит остановить внимание именно на аналогичной схеме. Источник питания должен поддерживать любые форматы выдаваемого постоянного напряжения.

Двухполярный ИП на транзисторах

Информация. Чтобы получить 12 В на выходе ИПБ с током 1 А для сетевого трансформатора достаточно 5 витков при сечении провода 0,6-0,7 мм.

Схема импульсного блока питания

Важно! Для управления Т3 и Т4 используется схема, в которую входит управляющий Тr2. Это связано с тем, что встроенные ключевые элементы микросхемы не имеют достаточной мощности.

Внимание! Допустимо использовать в этом БП любую схему вольтамперметра. В таком случае микросхема для стабилизации 5 В не понадобится.

Расположение плат в корпусе Kradex Z4A

Внешний вид самодельного ИБП

Собираем простой двухполярный лабораторный блок питания для лаборатории начинающего радиолюбителя

Доброго дня уважаемые радиолюбители!Приветствую вас на сайте “Радиолюбитель“

На этом занятии Школы начинающего радиолюбителя мы начнем создавать лабораторию радиолюбителя. Для более-менее качественного исполнения задуманной конструкции радиолюбителю необходим минимальный набор приборов для настройки и проверки работоспособности собираемой им схемы. Кроме мультиметра (тестера) необходимо иметь: лабораторный блок питания (для проверки работоспособности и настройки схемы, и чтобы для каждой схемы, прежде чем наладить ее, не собирать отдельный источник питания); генератор импульсов (прямоугольных, пилообразных, синусоидальных – для настройки схемы); частотомер (для измерения частотных характеристик собираемой схемы или ее настройки). Это основные приборы.

Начнем мы с лабораторного блока питания. Очень часто в публикуемых электрических схемах требуется двухполярный источник питания (к примеру: +9 вольт, общий провод, -9 вольт), поэтому мы будем сразу создавать двухполярный лабораторный блок питания. За основу возьмем схему простого в исполнении двухполярного источника питания опубликованного на сайте в разделе “Источники питания“:

На всякий случай еще раз привожу схему блока питания:

Схема проста в изготовлении, не требует дефицитных деталей  и позволяет получать на выходе ± 1,5…37 вольт при выходном токе до 1,5 ампер. Основа конструкции – микросхемные стабилизаторы напряжения типа КРЕН – КР142ЕН12А (регулируемый стабилизатор положительного напряжения) и КР142ЕН18А (регулируемый стабилизатор отрицательного напряжения). Рассмотри схему более подробнее, чем она описана в статье.

Для того, чтобы схема выдавала заявленные максимальные 37 вольт на вход стабилизаторов надо подавать напряжение на 2-3 вольта больше, т.е. около 40 вольт. Поэтому силовой понижающий трансформатор должен выдавать на своих двух вторичных обмотках около 40 вольт. Но надо учитывать, что при  использовании в схеме выпрямителя по мостовой схеме (как у нас) выпрямленное (постоянное) напряжение на сглаживающем конденсаторе (С1 и С5) примерно получается в 1,4 раза больше чем переменное напряжение на обмотках трансформатора, и это надо учитывать при выборе трансформатора. Вообще, при выборе деталей надо исходить из двух основных принципов: 1) деталь должна быть как можно дешевле и 2) лучше использовать то что “бог послал”. В данном случае нам нужен трансформатор обеспечивающий на двух вторичных обмотках примерно 25…30 вольт и номинальную силу тока 1,5 ампера, то есть мощность его должна быть около 40 ватт. Новый трансформатор, выдающий такие характеристики довольно-таки дорог, поэтому надо исходить из того, что имеется в данный момент у радиолюбителя. Мне, например, “бог послал” трансформатор ТП-115 К12, кторый выдает переменное напряжение ±18 вольт при максимальном токе нагрузке 0,7 ампер. Вы можете использовать любой другой подходящий трансформатор, даже с одной вторичной обмоткой (получится блок питания с регулируемым положительным напряжением) а в дальнейшем уже заменить его на более подходящий. И еще немного о деталях. Радиолюбитель должен стремиться к тому, чтобы себестоимость его конструкции была как можно меньше, а для этого надо не только покупать новые детали, но и смело использовать детали бывшие в употреблении. Поэтому, мой вам совет, проходя мимо “помойки” и заметив что там валяется какая-либо плата с деталями, выброшенный старый телевизор или что-то другое, не стесняйтесь, подойдите, посмотрите и если эта штука в нормальном состоянии заберите ее домой на детали. Посещайте “блошиные рынки”, радиомастерские, на всем этом вы сможете сэкономить круглую сумму. Если только покупать детали в магазинах, то можно разориться. Цены в магазинах сейчас дикие, очень кусачие и часто вызывающие недоумение. К примеру, к блоку питания нам потребуются измерительные головки (аналоговые или цифровые) визуально отображающие напряжения (и токи на выходе), так вот, в моем “любимом магазине” стрелочный индикатор с пределом измерения 30 вольт стоит 520 рублей а цифровой (с выводом результата на дисплей) около 600 рублей, при том, что на рынке можно купить цифровой мультиметр приличного качества за 300 рублей! Но, продолжим.

С выхода вторичных обмоток трансформатора переменное напряжение подается на выпрямители собранные по мостовой схеме. В схеме можно использовать выпрямительные диоды или диодные сборки какие есть под рукой. Единственное они должны соответствовать требованиям: рабочее напряжение не ниже 50 вольт и ток нагрузки не менее 1,5 ампера (лучше больше, с запасом). С выпрямителей пульсирующее постоянное напряжение подается на сглаживающие конденсаторы С1 и С5. Задача этих конденсаторов как можно больше снизить пульсацию постоянного напряжения. Если у вас нет конденсаторов таких номиналов,  можно использовать другие, большего номинала или меньшего (соединив несколько конденсаторов параллельно). Конденсаторы С2 и С6 нужны, если длина проводников от сглаживающих конденсаторов до стабилизаторов более 15 сантиметров, если менее, то их можно не ставить. Резистор R1 и  светодиод HL1 нужны для световой сигнализации включенного блока питания. Далее постоянное напряжение поступает на микросхемные стабилизаторы напряжения. Вы наверное заметили, что у них несколько странное обозначение выводов, связано это с тем, что первоначальном варианте планировалось выпускать их в многовыводном корпусе, но потом от этой затеи отказались а нумерацию оставили старой. С помощью делителя напряжения на резисторах R2, R3  и R4, R5, где R2 и R4 переменные регулируется напряжение на выходе стабилизаторов. Для нормальной работы стабилизаторов и обеспечения их температурного режима, рекомендуется установить их на радиаторы. Радиаторы также можно применить из тех что имеются в наличии, и даже сделать самодельные из алюминиевых уголков. Но при этом надо учитывать, что чем меньше радиатор тем меньше должен быть ток нагрузки. Оптимально радиаторы должны иметь площадь не менее 100 см?.

Ниже приведена фотография используемых радиоэлементов, согласно схеме (у вас может отличаться):

Вот такой, в принципе, у вас должен получиться набор радиодеталей для сборки двухполярного лабораторного источника питания. Как видно на фотографии на резисторах нанесена цветовая маркировка и чтобы проверить их номинал можно использовать программу, представленную в статье “Резисторы“,  или воспользоваться мультиметром:

Как видим мультиметр показывает сопротивление проверяемого резистора около 240 Ом.

Если на “мелких” конденсаторах трудно различить маркировку или она совсем затерлась, емкость также можно проверить мультиметором:

Как видим емкость проверяемого конденсатора – 0,1 мкФ.

А вот так выглядят микросхемные стабилизаторы:

Извиняюсь за качество фотографии, в дальнейшем это дело будет поправлено. Маркировка выводов (для ЕН12 и ЕН18 она отличается) слева на право: для ЕН12 – 1 (регулирование), 2 (выход), 3 (вход); для ЕН18 – 1 (регулирование), 2 (вход), 3 (выход).

А вот так маркируются электролитические конденсаторы:

Напоминаю, что у импортных маркируется минусовой вывод (как на фотографии), а у родных маркируется положительный вывод знаком “+”.

Теперь делаем перерыв на несколько дней, в течении которых вы должны собрать необходимые радиодетали, материал для изготовления печатных плат. (Для рисования дорожек в мы будем использовать цапонлак (и обычный шприц), или другой имеющийся у вас в наличии и быстросохнущий).

Страницы: 1 23

Вчера я написал статью о лабораторном блоке питания  и буквально через пару часов мне написал письмо один из посетителей мастерской. Ему очень понравился представленный блок питания, но эта схема очень сложна как для новичка.  Человек попросил ему помочь с непростой для него задачей. Не нужны ему защиты и регулировка тока, все что нужно, это двухполярный блок питания с возможностью регулировки напряжений одновременно на обоих плечах. Вариант собрать регулируемый блок питания на LM317 и LM337 не представляется возможным из-за отсутствия компонентов, зато есть полно транзисторов.Человеку вполне могу помочь с этим простым для меня делом и я принялся за раздумья. В голове промелькнула советская схема регулируемого блока питания на транзисторах.

Данную схему немного доработал на современную элементарную базу, а так же добавил в нее отрицательное плече

Похожие материалы:

Распродажа на АлиЭкспресс. Успей купить дешевле!

Понижающий Dc-Dc преобразователь XL4016

Характеристики:

Ток(макс) 5А(8А)

Вх. напряжение 4-40V

Вых. напряжение 1.25-36V

Макс. мощность 200 Вт КПД: 94%

Размер: 61*41*27 мм

Цена: 251руб.

Недавно столкнулся со следующей проблемой, собрал два усилителя НЧ на TDA7294, следующим этапом была сборка импульсного блока двухполярного питания, но как-то не терпелось проверить работоспособность усилителей. Естественно трансформатора с двумя вторичными обмотками на нужное напряжение у меня не оказалось, да и вообще не было у меня трансформатора с двумя вторичными обмотками.

Устройство, преобразующее двухполярное питание из однополярного, имеет следующую схему:

Схема была найдена в интернете, но в ней нет ничего сложного и объяснять работу данного устройства я не буду.

Компоненты для сборки:

Скачать список компонентов в файле PDF

Описываемый в этой статье преобразователь двухполярного питания из однополярного не работает с постоянным током на входе преобразователя. Работает только с переменным током. Суть устройства такова, что из одной вторичной обмотки можно сделать  двухполярное питание.

 

Диодные мосты выбирайте любые, какие есть, главное, чтобы по напряжению и току подходили. У меня лежали с давней распайки мосты RBA-401, током 4 Ампера, напряжением 95 Вольт. Для питания одной TDA7294 (+-30В) этого достаточно. Распространенные мосты KBU-610, KBU-810 и другие.

Если вы захотите использовать данное устройство на напряжение больше 45 Вольт, то следует заменить конденсаторы C1,C5 на более высоковольтные. У меня не было электролитов ёмкостью 4700 мкФ, но были 2200 мкФ, их я и поставил 4 штуки.

Неполярные конденсаторы C2,C6 я поставил полипропиленовые, с разборки компьютерных блоков питания.

Трансформатор я использовал кольцевой, с одной вторичной обмоткой, напряжением 29 Вольт, мощностью 50 Вт. После выпрямления получил +-41 Вольт на конденсаторах.

При проверке я запитал TDA7294, выжал из не примерно 35 Вт, при этом просадка напряжения составила +-25 Вольт. Большая просадка напряжения произошла из-за слабого трансформатора. На плате преобразователя, все элементы кроме мостов были холодные, мосты теплые.

Сделаю вывод, что данный преобразователь двухполярного питания из однополярного, работает стабильно, и может использоваться для запитывания усилителей НЧ.

Минус данного устройства заключается в использовании на его входе только переменного тока.

Список компонентов в файле PDF СКАЧАТЬ

Печатная плата СКАЧАТЬ

Используемые источники:

• http://radio-stv.ru/nachinayushhim-radiolyubitelyam/dvuhpolyarnyiy-laboratornyiy-blok-pitaniya
• https://rustaste.ru/dvukhpolyarnyjj-blok-pitaniya-s-regulirovkojj-napryazheniya.html
• https://audio-cxem.ru/shemyi/istochniki-pitaniya/dvuhpolyarnoe-pitanie-iz-odnopolyarnogo.html

Схемы блоков питания

Напряжение питания лаборатории составляет от 0 до 35 вольт. Для этого подходят схемы, по которым можно собрать следующие блоки питания:

• униполярный;
• биполярный;
• лабораторный пульс.

Конструкции таких устройств обычно собирают на обычных трансформаторах напряжения (ТН) или импульсных трансформаторах (ИТ).

Внимание! Разница между IT и TV заключается в том, что на обмотки TV подается синусоидальное переменное напряжение, а на обмотки IT поступают униполярные импульсы. Схема подключения у обоих абсолютно идентична.

Импульсный трансформатор

Простой лабораторный

Однополюсный блок питания с возможностью регулирования выходного напряжения можно собрать по схеме, в которую входят:

• понижающий трансформатор Тр (220/12… 30 В);
• диодный мост Dr для выпрямления пониженного напряжения;
• электролитический конденсатор С1 (4700 мкФ * 50 В) для гашения пульсаций переменной составляющей;
• потенциометр для регулировки выходного напряжения P1 5 кОм;
• резисторы R1, R2, R3 номиналом 1 кОм, 5,1 кОм и 10 кОм соответственно;
• два транзистора: Т1 КТ815 и Т2 КТ805, которые желательно устанавливать на радиаторах;
• для проверки выходного напряжения установлен цифровой вольтметр с диапазоном измерения от 1,5 до 30 В.

В коллекторную цепь транзистора Т2 входят: С2 10 мкФ * 50 В и диод D1.

Простая схема питания

Довожу до вашего сведения. Диод установлен для защиты C2 от обратной полярности при подключении к аккумуляторам для зарядки. Если такая процедура не предусмотрена, ее можно заменить перемычкой. Все диоды должны выдерживать ток не менее 3 А.

Простая схема питания

Двухполярный источник питания

Для питания усилителей низкой частоты (УНЧ) с двумя плечами усиления необходимо использовать биполярный источник питания.

Важно! При установке лабораторного блока питания стоит обратить внимание на такую ​​схему. Блок питания должен поддерживать любой формат выходного напряжения постоянного тока.

Биполярный транзисторный источник питания

Для такой схемы допустимо использовать трансформатор с двумя обмотками на 28 В и одну на 12 В. Первые две — для усилителя, третья — для питания вентилятора охлаждения. Если его нет, достаточно двух обмоток с одинаковым напряжением.

Для регулировки выходного тока используются наборы резисторов R6-R9, которые подключаются через двойной межфланцевый переключатель (5 позиций). Резисторы подбираются таким образом, чтобы выдерживать ток более 3 А.

Внимание! Установленные светодиоды выключаются при срабатывании токовой защиты, если она превышает значение 3 А.

Переменный резистор R следует брать двойной номиналом 4,7 Ом. Это облегчает регулировку обоих плеч. Стабилитроны VD1 D814 включены последовательно для получения 28 В (14 + 14).

Для диодного моста можно использовать диоды подходящей мощности, рассчитанные на ток до 8 А. Допускается установка диодной сборки типа КБУ 808 или аналогичной. На радиаторах необходимо установить транзисторы КТ818 и КТ819.

Выбранные транзисторы должны иметь коэффициент усиления от 90 до 340. Блок питания не требует специальной регулировки после сборки.

Лабораторный импульсный бп

Отличительной особенностью ИБП является рабочая частота, которая в сотни раз превышает частоту сети. Это позволяет получить большее натяжение при меньшем количестве витков намотки.

Информация. Для получения на выходе ИБП 12 В при токе 1 А сетевого трансформатора с сечением проводов 0,6-0,7 мм достаточно 5 витков.

Простой полярный блок питания можно собрать с помощью импульсных трансформаторов от компьютерного блока питания.

Лабораторный блок питания своими руками можно собрать по следующей схеме.

Схема импульсного источника питания

Этот блок питания собран на микросхеме TL494.

Важно! Для управления T3 и T4 используется схема, в которую входит контроллер Tr2. Это связано с тем, что интегрированные ключевые элементы микросхемы не обладают достаточной мощностью.

Трансформатор Тр1 (управляющий) взят от блока питания компьютера, его «качают» с помощью транзисторов Т1 и Т2.

Особенности схемотехнической сборки:

• диоды Шоттки используются для минимизации потерь при выпрямлении;
• СОЭ электролитов в выходных фильтрах должно быть как можно ниже;
• индуктивность L6 старых блоков питания используется без замены обмоток;
• дроссель L5 перематывают путем наматывания медного провода диаметром 1,5 мм на ферритовое кольцо, набирая 50 витков;
• Т3, Т4 и D15 монтируют на радиаторы, предварительно отформатировав выходы;
• для питания микросхемы, проверки силы тока и напряжения использовать отдельную схему на Тр3 БВ ЭИ 382 1189.

Вторичная обмотка излучает 12 В, которые выпрямляются и сглаживаются конденсатором. Микросхема линейного регулятора 7805 стабилизирует его при напряжении 5 В для питания цепи индикации.

Внимание! Допускается использование в этом блоке питания любых схем вольтамперометра. В этом случае микросхема для стабилизации 5 В не нужна.

Где взять комплектующие

Все комплектующие можно приобрести в специализированных магазинах, но не всегда возможно их посетить. Кроме того, цены на некоторые компоненты могут быть завышены.

К счастью, все элементы, необходимые для создания блока питания, можно сделать из старых устройств, которые лежат в кладовых, складах или просто для

В качестве корпуса для самостоятельной сборки лабораторного блока питания отлично подойдет старый и прочный корпус советского паяльного регулятора. Если такого футляра нет, вы можете приобрести его подходящего размера. Предпочтение следует отдавать алюминиевым корпусам.

В ненужном старом телевизоре вполне можно найти нужный трансформатор, лучше сделать отвод на 22 В.

В том случае, если нет возможности приобрести и собрать качественный диодный мост, придется импровизировать с тем, что есть в наличии. Для его сборки вам потребуются диоды типа 242, установленные на радиаторах.

Помехи

Кроме того, в некоторых случаях помехи, создаваемые устройством, делают его бесполезным в определенных ситуациях.

Чтобы нейтрализовать помехи, создаваемые самим агрегатом, устанавливаются специальные фильтры. Их задача — поглощать помехи, создаваемые мощным источником питания. Благодаря наличию этого элемента в конструкции можно значительно улучшить изображение на экране.

В дополнение к помехам, которые источник питания создает автономно во время работы, он должен быть защищен от внешних помех независимо от них. Заводские блоки питания обычно имеют встроенный сетевой фильтр. Он может работать в обоих направлениях, вперед и назад. Успешно устраняет входящие и исходящие помехи.

Лабораторный блок питания с регулировкой напряжения и ограничением по току

Что ж, а теперь попробуем собрать из вышеперечисленных узлов блок питания, с помощью которого можно регулировать выходное напряжение и выставлять ограничение по току. В этом случае стабилизируются как напряжение, так и установленный ток.

Напряжение сети снижается до 25 В силовым трансформатором Тр1, выпрямляется диодным мостом VD1-VD4, сглаживается конденсатором С1 и подается на регулируемый стабилизатор, установленный на микросхеме DD1 и транзисторе Т1. Регулировка производится переменным резистором Р1.

Далее напряжение установленного нами значения поступает на стабилизатор регулятора тока (микросхема DD2, транзистор Т2). Текущее значение регулируется переменным резистором P2. Оба этих узла более подробно описаны выше. Поскольку микросхема LM358 не может работать при напряжении питания ниже 7 В, она и генератор опорной частоты (стабилитрон D1) подключаются непосредственно к выходу выпрямителя.

Мнение эксперта Алексей Бартош Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники. Задайте вопрос. Итак, мы можем выставить нужное нам напряжение и выставить ток, выше которого питание не пропадет даже при коротком замыкании. Это позволит обезопасить отлаженное самодельное изделие от ошибок монтажа и случайных коротких замыканий при его настройке.

В конструкции можно использовать любой сетевой трансформатор соответствующей мощности с вторичной обмоткой 25-28 В. Диоды VD1-VD4 можно заменить любым выпрямителем, рассчитанным на ток не менее 10 А и устойчивым к обратному напряжению не менее 40 В. Они, как и силовые транзисторы Т1, Т2, необходимо устанавливать на радиаторах.

Схема на транзисторах

Несмотря на большой выбор микросхем различного назначения, блоки питания на транзисторах не теряют популярности. Мы тестируем и создаем лабораторный источник питания на этих полупроводниковых приборах.

В этой схеме стабилизатор напряжения собран на транзисторах Т1, Т2. В качестве генератора опорного напряжения используется регулируемый стабилитрон D1. Регулировать напряжение в диапазоне 2,5… 20 В можно переменным резистором Р1.

Стабилизатор тока установлен на транзисторах Т3, Т4 и на стабилитроне D2, который служит источником опорного напряжения. Тот же полевой транзистор Т4 используется в качестве элемента измерения тока. Если падение напряжения на нем превысит определенный порог, транзистор T3 начнет открываться и отклонять T4, заставляя его закрываться и ограничивая ток через нагрузку. Порог ограничения регулируется переменным резистором P2.

В схеме вместо диодной сборки KBPC2510 можно использовать отдельные диоды, выдерживающие ток 10 А и обратное напряжение не менее 30 В. Например, подойдут D245, D242. Вместо Т1 может работать КТ805 или КТ819, Т2 заменяется на КТ867А. КТ315 можно заменить на КТ315Б-Д, КТ3102А, КТ312Б, КТ503В-Г, Р307. Отечественный аналог ТЛ431 — КР142ЕН19А. На радиаторах необходимо установить диодный мост Т1, Т2 и Т4.

Устройство может питаться от любого сетевого трансформатора с выходным напряжением 20-25 В, способного выдавать ток нагрузки не менее 15 А.

Изготовление печатной платы и сборка

Блок питания для шуруповерта на 12в своими руками

Схема предусматривает изготовление трех печатных схем. Платы подобраны для корпуса Kradex Z4A.

Расположение плат в корпусе Kradex Z4A

Доски изготовлены из гетинакса, ламинированного фотопечатью и гравировкой следов.

Для чего нужен ИТ

Этот тип трансформатора предназначен для преобразования импульсных сигналов, длительность импульса которых менее 10 микросекунд, при минимально допустимом искажении.

Однако у него есть очень серьезный недостаток. Когда высокочастотные импульсы преобразуются в низкое напряжение, устройство может излучать помехи.

Обратной стороной является то, что в определенных ситуациях это вмешательство мешает полноценной работе устройства.

Блок питания двухполярного типа

Для питания усилителя низкой частоты, имеющего два рабочих плеча, необходимо использовать блок питания биполярного типа. Разница между биполярным и униполярным на самом деле только в катушках с обмотками.

Биполярный блок имеет до 3-х обмоток. Два из них, по 28 В каждый, питают усилитель. Третья обмотка на 12 В, ее задача — запитать систему охлаждения устройства.

Для регулировки выходного тока с устройства использовался набор резисторов.

Настройка блока питания

Цифровой вольтметр своими руками

Правильно собранный прибор не требует многих регулировок. Необходимо только отрегулировать диапазоны регулировки тока и напряжения.

Четыре операционных усилителя LM324 обеспечивают регулировку тока и напряжения. Питание микросхемы осуществляется через фильтр, собранный на L1, C1 и C2.

Для настройки схемы управления необходимо выбрать элементы, отмеченные звездочкой, чтобы отметить диапазоны управления.

Как подобрать компоненты

Для трансформаторного источника в первую очередь подбирается трансформатор. В большинстве случаев его берут готовым из того, что есть. Этот узел должен подавать требуемый ток при максимальном напряжении. Комбинация этих параметров обеспечивается общей мощностью трансформатора. Для промышленных устройств параметры доступны в справочном руководстве. Для случайных трансформаторов мощность можно определить по размеру сердечника (в сантиметрах).

Центральная площадка для различных типов трансформаторов.

Мощность рассчитывается по формуле:

P = S2 / 1.44 где:

• P-мощность в ваттах;
• S-образное сечение в квадратных сантиметрах.

Для практических целей мощность также необходимо умножать на КПД. Например, трансформатор с центральной площадью 6 см2 при напряжении 35 вольт и выходном напряжении стабилизатора 30 вольт (общий КПД можно принять равным 0,75), способен выдавать мощность P = (36 / 1,44) * 0,75 = 18,75 Вт. Наибольший ток в этом случае будет I = P / U = 18,75 / 35 = 0,5 А.

Если трансформатор проходит через блок питания, но вторичная обмотка рассчитана на другое напряжение, ее можно снять и намотать новую (если подходит). Количество оборотов рассчитывается следующим образом:

• количество витков на вольт определяется по формуле 50 / S, где S — площадь жилы в смкв.;
• это значение умножается на требуемый уровень напряжения.

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

Если для линейного регулятора выбран мощный транзистор, то основным критерием применения является ток коллектора. Он должен перекрывать ток нагрузки с запасом. Этот параметр для распространенных отечественных и зарубежных транзисторов приведен в таблице.

При работе в режимах, близких к максимальному току, на радиаторах необходимо устанавливать транзисторы.

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

Емкость оксидного конденсатора после выпрямителя подбирается в зависимости от нагрузки. Есть формулы для расчета параметров фильтра, но на практике подход прост: чем больше, тем лучше. На верхнюю часть контейнера накладываются два ограничения:

• габариты конденсатора;
• пусковой ток за один заряд, который может быть значительным при больших мощностях.

Выходной конденсатор блока питания может иметь емкость примерно 1000 мкФ.

Как собрать простой блок питания

Собрать импульсный блок питания своими руками достаточно просто, если знать основные моменты. Этот блок питания будет иметь возможность регулировать выходное напряжение. Для реализации идеи вам потребуются:

• Понижающий трансформатор;
• Электролитический конденсатор;
• Диодный мост;
• Потенциометр;
• Два транзистора;
• Сопротивление;
• Вольтметр, цифровой.

Обратите внимание, что при сборке блока питания своими руками диод устанавливается для защиты С2. Защита сделана от инверсии полярности при подключении к заряжаемым аккумуляторам.

Если подключение к заряжаемым аккумуляторам схемой не предусмотрено, диод легко заменить обычной перемычкой. Но если используется диод, учтите, что он должен выдерживать напряжение не менее 3А.

Плюсы и минусы

К достоинствам можно отнести относительно небольшой вес устройства, достаточно высокий КПД. Если сравнить общую сумму, которую можно потратить на покупку комплектующих с заводским аналогом, такой блок питания очень выгоден из-за невысокой стоимости.

Также стоит отметить в преимуществах широкий диапазон питающих напряжений. Также блок питания может иметь встроенные датчики блокировки на случай, если устройство внезапно перегреется.

Помимо достоинств, у этого устройства есть и недостатки. Самое главное — создавать препятствия, которые потом уходят во внешний мир. Это происходит при преобразовании импульсов в пониженное напряжение. После того, как интерференция начинает появляться, возникает необходимость подавить интерференцию.

Хватит ли мощности

Собрав своими руками блок питания на 12 вольт, многие задаются вопросом, действительно ли им достаточно мощности от устройства, которое они так долго собрали, для своих нужд.

Основная и начальная задача источника питания — понизить сетевое напряжение. Также его можно использовать в качестве источника бесперебойного питания, в усилителе, телевизоре и различных зарядных устройствах.

Фактически, эти источники питания распространяются на всю электротехническую промышленность.

Использование импульсных преобразователей

До этого мы строили блоки питания на дискретных элементах, но для этого можно использовать уже готовые модули. В Интернете можно найти все, что угодно, но обычно это «все» недорого. Для работы таких преобразователей необходимо на вход подать постоянное напряжение, любой блок питания с соответствующим выходным напряжением (12-24-36 вольт), например от ноутбука или несколько блоков питания для светодиодной ленты такой же мощности, соединенные последовательно.

Во-первых, давайте взглянем на некоторые из самых популярных преобразователей постоянного тока в постоянный, которые можно использовать для создания лабораторных источников питания.

Понижающий импульсный преобразователь XL4016

Несмотря на относительно невысокую стоимость, этот преобразователь обладает хорошими характеристиками:

• Уин. — 3… 40 В;
• Из. — 1,2… 35 В (регулируемое);
• I максимальный — 10А;
• Я ухожу. — 140 мА… 12 А (регулируемый);
• P из максимального — 300 Вт (с принудительным охлаждением);
• I неактивный — 25 мА;
• защита от короткого замыкания и перегрева — да.

Равномерное регулирование тока и напряжения осуществляется с помощью многооборотных регулирующих резисторов, которые в лабораторных источниках питания лучше заменить на потенциометры.

Схема подключения модуля довольно проста и осуществляется при помощи винтовой колодки с четырьмя выводами. Мы подаем входное напряжение на первые две клеммы, соблюдая полярность, с двух других снимаем ток и напряжение, установленные подстроечными резисторами.

Существует модификация этого преобразователя с выходной мощностью 80 Вт (Iвых. Макс. — 8 А). Внешне он выглядит почти так же, но стоит в полтора раза дешевле и не имеет защиты от короткого замыкания и переполюсовки / перегрева. В остальном данная модификация ничем не отличается от предыдущей.

Повышающий импульсный преобразователь XL4016

Несмотря на одинаковое «название» и внешнее сходство, этот преобразователь имеет существенное отличие от двух предыдущих. Во-первых, он позволяет регулировать только выходное напряжение и в гораздо более узком диапазоне. Во-вторых, он растет. То есть с его помощью можно получить более высокое выходное напряжение, чем входное.

Другие особенности модуля следующие:

• Уин. — 10… 32 В;
• Из. — 12… 35 В (регулируемое);
• I максимальный — 10А;
• Я ухожу. — 140 мА… 6 А (регулируемый);
• P из максимального — 150 Вт (с принудительным охлаждением);
• I неактивный — 25 мА;
• защита от короткого замыкания и обратной полярности — n.

купить модули XL4016 всех вышеперечисленных модификаций можно на Алиэкспресс. Стоимость: от 3 до 4 долларов.

DC to DC Step Down Buck Converter 5V-30V to 0.8V-29V 5A

Практически готовый лабораторный блок питания, позволяющий получать напряжения в диапазоне 0,8… 29 В и ограничивать ток от 0 до 5 А.

Как видно на фото, агрегат состоит из двух модулей — регулировочного и измерительного. С помощью первого мы настраиваем параметры выходного напряжения, второй — это цифровой вольтметр с возможностью передачи данных на ПК по интерфейсу RX-TX.

Модуль питается от любого источника постоянного напряжения 5… 30 В соответствующей мощности. КПД устройства, по заявлению производителя, составляет 95%. Выходное напряжение можно регулировать в пределах 0,8… 29 В, ток — 0,1… 5 А. При выходных токах более 3 А следует использовать принудительное охлаждение.

Это удовольствие стоит 5,85 доллара и купить его можно здесь. Схема подключения модуля предельно проста. На вход подаем питание, с выхода забираем то, что хотим, задав параметры через отключающие резисторы. Трехконтактный разъем на плате дисплея используется для подключения устройства к ПК. Его распиновка показана ниже. Двухконтактный разъем не используется.

Чтобы быстро отрегулировать напряжение и ток, подстроечные резисторы (оба номиналом 10 кОм) необходимо заменить переменными, разместив их на передней панели блока питания.

Импульсный преобразователь CN4015-3.1

Этот понижающий преобразователь менее мощный, чем предыдущая модель, но имеет встроенный цифровой дисплей, а также позволяет регулировать ток и напряжение.

Основные особенности этого модуля:

• Уин. — 5… 36 В;
• Из. — 1,2… 32 В (регулируемое);
• Я ухожу. — 0… 5 А;
• Дуется. — 75Вт;
• защита от короткого замыкания и перегрева — да.

Поскольку дисплей является однострочным, он используется для отображения значений как напряжения, так и тока. Для изменения режима используется механическая кнопка. Не очень доступно, но вполне приемлемо. Также на этом же индикаторе может отображаться значение входного напряжения. Есть возможность откалибровать амперметр и вольтметр через управляющие устройства.

Также устройство оснащено USB-портом для зарядки гаджетов и светодиодной индикацией режимов: наличие входных / выходных напряжений, режим стабилизации и т.д. Схема подключения и назначение органов управления / индикации показаны на следующем рисунке.

Вы можете купить этот конвертер на Алиэкспресс за 4 доллара, перейдя по этой ссылке.

Напряжение на USB-порту соответствует установленному выходному напряжению, а не фиксированным 5 В. С одной стороны, это позволяет проводить ускоренную зарядку, с другой — легко сжечь гаджет, рассчитанный не более чем на 5 В.

Импульсный преобразователь повышенной мощности

Этот модуль может подавать ток до 20А, имеет расширенный диапазон регулирования напряжения, и этим мы завершим наш небольшой обзор импульсных преобразователей DC / DC с регулировкой мощности. Устройство позволяет плавно регулировать ток и напряжение, имеет защиту от короткого замыкания, перегрева и перегрузки.

Давайте посмотрим на основные возможности модуля:

• Уин. — 6… 40 В;
• Из. — 1,2… 36 В (регулируемое);
• Я ухожу. — 0… 20 А (рекомендуется не более 15 А);
• Дуется. — 300Вт;
• защита от короткого замыкания — да (самовосстановление, длительные перегрузки не выдерживает).

Модуль оснащен светодиодами, индицирующими работу, и переключателем, отключающим выходное напряжение. Схема подключения преобразователя и назначение органов управления приведены ниже, а сам модуль можно приобрести за 3,3 доллара на том же Алиэкспресс.

Как повысить прочность, надежность

Регулируемый блок питания, собранный вручную по всем правилам и рекомендациям, должен выдерживать нагрузку 2 часа. По истечении указанного времени измеряется температура корпуса устройства и проверяется работа системы охлаждения.

Цифровой лабораторный блок питания из модулей с Алиэкспресс

Рассмотренные преобразователи позволяют собрать простой лабораторный блок питания, вполне способный работать в ремонтной мастерской или у радиолюбителя. Но если вам нужны более полезные функции, простое и интуитивно понятное управление, то обратите внимание на преобразователи напряжения с ЖК-дисплеем и цифровым управлением. Такие модульные преобразователи можно приобрести на Алиэкспресс.

Импульсный преобразователь MDP-XP

По сути, устройство представляет собой готовый блок питания с регулировкой тока и напряжения, и в этот раздел он вошел только потому, что выполнен в виде отдельных модулей и с возможностью построения архитектуры за счет подключения дополнительных компонентов.

Один из модулей фактически является преобразователем и может работать независимо. Второй — это модуль управления, расширяющий возможности первого модуля и обеспечивающий дополнительное удобство. Предлагаем вам посмотреть подробное видео об этом конвертере и о том, как с ним работать.

Модуль питания MDP-P905

MDP-P905 — понижающий и повышающий DC / DC преобразователь с регулировкой напряжения в диапазоне 1,2… 30 В и тока в диапазоне 0… 5 A. Устройство имеет режим стабилизации тока, регулируемая защита от перегрузки по току и мощности. Преобразователь может работать практически с любым источником питания с напряжением 4,2… 30 В соответствующей мощности, от которой зависит нагрузка, выдаваемая модулем.

Устройство настраивается с помощью трех кнопок, ручки и дисплея. На дисплее можно просматривать информацию о входном и выходном напряжении, токе, подаваемой мощности и температуре платы преобразователя. Тот же дисплей используется для установки значений тока и напряжения. Также есть два входа для подачи входного напряжения, порт USB для программирования (он же для питания модуля управления) и два гнезда для подключения выходного кабеля. Назначение разъемов и элементов управления показано на фото ниже.

Чтобы можно было выполнить этот кадр, он должен быть запрограммирован. Сделать это несложно. Просто зайдите на сайт производителя, загрузите файл на ПК и перенесите его в модуль, подключив последний к ПК через интерфейс USB. Подключаем блок питания с выходным напряжением не более 30 В, оснащенный разъемом 5,5х2,5 (это для питания ноутбуков) или разъемом USB C. Подключаем кабель питания нагрузки к выходным разъемам и можно работать. С помощью функциональных кнопок выберите желаемый режим, установите требуемые выходной ток и напряжение, подключите нагрузку.

Модуль управления MDP-M01

Этот блок, как было отмечено выше, расширяет функциональные возможности силового модуля. При необходимости до шести таких модулей можно подключить для самостоятельной или совместной работы.

Модуль управления MDP-M01

Устройство подключается к MDP-XP по беспроводной сети. Единственное, что ему требуется для работы, — это напряжение 5 В, которое можно получить от любого подходящего адаптера с разъемом USB или подключив его к MDP-XP с помощью соответствующего кабеля (входит в комплект). И, конечно же, MDP-M01 необходимо запрограммировать, загрузив файл с веб-сайта производителя и установив беспроводное соединение с модулем питания.

Управление устройством и подключенными к нему силовыми модулями осуществляется с помощью пяти функциональных кнопок и двух поворотных ручек. Цветной графический дисплей используется для отображения входных и выходных токов и напряжений, потребления энергии, количества подаваемой энергии, предварительно установленных значений U и I. Кроме того, на том же дисплее мы можем видеть график, показывающий источник питания напряжение нагрузки и потребляемый ею ток.

Вариант отображения

В комплект с устройством входит кабель для подключения к выходу преобразователя и для сопряжения силового модуля с модулем управления. Блок питания в комплект не входит.

Набор, как мы убедились, неплохой. Шокирует только одно: даже в самой маленькой конфигурации он стоит больших денег. Но кто посмеет, может купить здесь.

Набор DPS5020-USB-BT для сборки лабораторного блока питания

Комплект, хотя и недешевый, включает в себя все необходимое для сборки мощного регулируемого лабораторного источника питания, включая многофункциональный дисплей и интерфейсные карты с ПК через USB или Bluetooth (опционально). Единственное, что вам нужно — это приобрести или изготовить корпус подходящего размера и импульсный источник питания переменного / постоянного тока соответствующей мощности. Но об этом поговорим позже.

Основной блок импульсного преобразователя питается от внешнего источника питания напряжением 6… 60 В. При этом выходное напряжение может быть установлено в диапазоне 5… 50 В, а ток регулируется от 0 до 20 А (при соответствующем номинале блока питания).

Основные характеристики модуля импульсного преобразователя:

• Уин. — 6… 60 В;
• Из. — 5… 50 В (регулируемое);
• Я ухожу. — 0… 20 А (регулируемый);
• Дуется. — до 1000Вт;
• точность регулирования напряжения — 0,01 В;
• точность установки тока — 0,01 А.

Модуль оборудован розеткой, к которой вы можете подключить прилагаемую гирляндную цепь (входит в комплект), адаптер USB или Bluetooth, в зависимости от того, какой узел нужен. Охлаждение силовых транзисторов, установленных на радиаторе, принудительное.

Четырехстрочный цветной дисплей имеет встроенный контроллер, 3 кнопки управления и ручку для настройки напряжения, тока и ограничения мощности. Подключается к приводному модулю двумя контурами (в комплекте). На дисплее можно просматривать значения входного и выходного напряжения, выходного тока, уровня срабатывания защиты и текущей выходной мощности.

Верхний диапазон измерения прибора составляет 30 В и 3 А. Для его расширения на импульсном преобразователе устанавливаются дополнительные шунты и резисторы.

Как видно из описания, для того, чтобы собрать из этих модулей лабораторный блок питания, вам даже не понадобится паяльник. Все по блокам. Комплект DPS5020-USB-BT доступен по этой ссылке.

Теперь о корпусе. Конечно, можно сделать самому, но на том же Алике можно найти другой комплект, в который входит корпус, дополнительный вентилятор охлаждения с преобразователем на 12 В для его питания, гнезда для подключения нагрузки и внешнего источника питания, выключатель, провода, шипы, крепежные винты и т д.

Ну и немного фото процесса сборки.

Импульсный преобразователь с дисплеем DP50V5A

И, наконец, конструкция, собранная на базе дисплея DPS3003. Этот дисплей использовался в блоке питания, описанном выше. Дизайнеры не стали философствовать и просто прикрутили небольшой импульсный преобразователь прямо к дисплею. В результате получилась довольно компактная конструкция, позволяющая регулировать выходное напряжение в диапазоне 0… 50 В и ток 0… 5 А

Основные особенности этого устройства следующие:

• Уин. — 6… 55 В;
• Из. — 0… 50 В (регулируемое);
• Я ухожу. — 0… 5 А (регулируемый);
• Дуется. — до 250Вт.

Подключить такое устройство несложно — 2 винтовые клеммы, расположенные на обратной стороне дисплея, промаркированы:

• + IN — больше Uin.;
• -IN — минус Uin.;
• + OUT — больше Uвых.;
• -OUT — минус Uout.

Индикация

Питание антенны

Для индикации обычно используются устройства отображения и измерительный модуль на микроконтроллерах. Напряжение питания таких контроллеров составляет 3-5 В.

Отличие между обыкновенным и импульсным трансформатором

Задаваясь вопросом «как сделать регулируемый блок питания своими руками», сначала необходимо разобраться в основных отличиях. Обычный трансформатор питается синусоидальным переменным напряжением. При этом импульсный трансформатор запитывается униполярными импульсами. Общей чертой обоих типов являются помехи, которые они создают в процессе своей работы.

Однако, несмотря на различия, схема подключения у обоих типов полностью одинакова.

Рекомендации по улучшению надежности

Блок питания лаборатории должен находиться под нагрузкой не менее 2 часов. Далее проверяют температуру корпусов трансформатора, работу радиаторов. При намотке трансформаторов для уменьшения шума при работе обмотки наматываются плотно поворотом на поворот. Готовая конструкция залита парафином. При установке элементов на радиаторы, места контакта покрываются теплопроводной пастой.

В корпусе напротив радиаторов просверлены многочисленные отверстия, а сверху дополнительно установлен кулер.

Защита блока питания

Стабилизация тока (защита) микросхемы LM324 срабатывает при превышении установленного порога тока. В этом случае на микросхему поступает сигнал на снижение напряжения. Красный светодиод служит индикатором скачка напряжения или короткого замыкания. В рабочем режиме горит зеленый светодиод.

Основные узлы регулируемого блока питания

В большинстве случаев питание трансформатора осуществляется по следующей структурной схеме.

Трансформаторные блоки питания.

Понижающий трансформатор снижает напряжение в сети до необходимого уровня. Результирующее переменное напряжение преобразуется в импульсное напряжение с помощью выпрямителя. Выбор его схемы зависит от схемы вторичных обмоток трансформатора. Наиболее часто используемая двухполупериодная мостовая схема. Реже — полуволна, так как не позволяет полностью использовать мощность трансформатора, а уровень пульсаций выше. Если вторичная обмотка имеет центральную выходную точку, двухполупериодная схема может быть построена с двумя диодами вместо четырех.

Двухполупериодный выпрямитель для среднего трансформатора.

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

После выпрямителя установлен фильтр, сглаживающий импульсное напряжение до постоянного. Обычно фильтр состоит из оксидного конденсатора, подключенного параллельно небольшому керамическому конденсатору. Его назначение — компенсировать конструктивную индуктивность оксидного конденсатора, который выполнен в виде рулонной пленочной ленты. Следовательно, результирующая паразитная индуктивность такой катушки ухудшает фильтрующие свойства на высоких частотах.

Далее идет стабилизатор. Он может быть линейным или импульсным. Импульс более сложен и сводит на нет все преимущества трансформаторного блока питания в нише выходного тока до 2,3 ампер. Если требуется выходной ток, превышающий это значение, проще реализовать весь источник питания в импульсной цепи, поэтому здесь обычно используется линейный регулятор.

Выходной фильтр основан на относительно небольшом оксидном конденсаторе.

Обобщенная структурная схема импульсного источника питания.

Импульсные источники питания основаны на другом принципе. Поскольку потребляемый ток явно несинусоидальный, на входе устанавливается фильтр. На работоспособность накопителя это никак не влияет, поэтому многие промышленные производители блоков питания эконом-класса его не устанавливают. Можно и не устанавливать в простой самодельный источник, но это приведет к тому, что устройства на микроконтроллерах, питаемые от той же сети 220 вольт, начнут давать сбой или работать непредсказуемо.

Кроме того, напряжение в сети выпрямляется и сглаживается. Инвертор на транзисторных переключателях в цепи первичной обмотки трансформатора создает импульсы с амплитудой 220 вольт и высокой частотой — до нескольких десятков килогерц, в отличие от 50 герц в сети. Это делает силовой трансформатор компактным и легким. Вторичное напряжение выпрямляется и фильтруется. Из-за высокой частоты преобразования здесь можно использовать конденсаторы меньшего размера, что положительно сказывается на габаритах устройства. Кроме того, в фильтрах высокочастотного напряжения становится целесообразным использование индуктивностей — небольшие индукторы эффективно ослабляют высокочастотные пульсации.

Регулирование напряжения и ограничение тока осуществляются контурами обратной связи, на которые подается напряжение с выхода источника. Если из-за увеличения нагрузки напряжение начинает снижаться, схема управления увеличивает диапазон разомкнутого состояния ключей без уменьшения частоты (метод контроля ширины импульса). Если необходимо снизить напряжение (а также ограничить выходной ток), время открытия клавиш уменьшается.

Советы по оформлению корпуса

Корпус Kradex Z4A позволяет отображать элементы управления и индикации как на передней, так и на боковых панелях. Ручки регулировки индикатора лучше всего устанавливать на лицевой панели. Разъем выходного напряжения можно установить где угодно.

Внешний вид самодельного ИБП

Самостоятельно собранный лабораторный блок питания на мощных полевых транзисторах и импульсных трансформаторах незаменим для работы. В качестве индикаторов предпочтительно использовать цифровой электронный амперметр.

Регулировка напряжения и тока

Универсального способа регулирования силы тока и напряжения не существует. Все зависит от конструкции и схемы регулируемого блока питания. В некоторых случаях это делается путем изменения параметров обратной связи, в других — путем изменения опорного напряжения (для напряжения) или путем установки опорного уровня компаратора (для тока). Но все оперативные настройки производятся элементами управления, расположенными на передней панели блока питания: так удобнее.

Блок питания импульсного типа

Сделать импульсный блок питания своими руками сложнее, чем блок питания предыдущего типа. Особое внимание следует обратить на существенное отличие этого вида от предыдущих. Разница в частоте, которая примерно в 100 раз превышает сеточную частоту.

Используя этот подход, становится возможным получить максимальное напряжение при меньшем количестве обмоток на катушках.