4h4-auto.ru

4х4 Авто
3 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Лабораторный блок питания

Лабораторный блок питания

Для питания различных схем нужны разные блоки питания с разными напряжениями и токами, для таких целей в мастерской необходим регулируемый блок питания, то есть лабораторный блок питания. Цены на такие устройства довольно внушительны и поэтому придется собирать лабораторный блок питания своими руками. Из того что у меня есть в закромах получится неплохой прибор с выходом до 18В и током до 2.5А, для индикации подойдет только что пришедший с Китая цифровой вольтметр, но обо всем по порядку.

Во первых максимальные выходные параметры были выбраны в связи с имеющимся свободным трансформатором от стерео колонок 2*17В 2А. обмотки подключены параллельно. После диодного моста с конденсаторами напряжение подрастет примерно до 24В. Надо учитывать, что напряжение должно быть с запасом. Падение на транзисторах несколько вольт плюс под нагрузкой еще просядет на несколько вольт, чистыми останется 19В поэтому 18В это стабильный максимум, что можно выжать. Нагрузка в 2,5А выбрана так, что бы сильно не нагружать обмотки трансформатора, в таком режиме трансформатор будет себя лучше чувствовать, потому что нагружен будет на 70-80%. Чем питать разобрался, теперь что что питать

Схема ПиДБП 14

Теперь пора выбрать схему для лабораторного блока питания. Схема была выбрана, собрана и опробована, это простой и доступный лабораторный блок питания (ПИДБП) V14.Схема была взята с форума Паяльника и немного переделана под свои выходные напряжения и токи

На DA1.3 собран индикатор перегрузки по току. Когда идет ограничение по току, этот индикатор указывает об этом
Для измерения тока нагрузки на DA1.4 собран усилитель напряжения пересчитанный на усиление в 5 раз. Когда нагрузка максимальна на резисторе R20 падение 0,5В, это напряжение усиливается и на выходе ОУ напряжение, равное по значению току потребления.

Ну и на первых двух компараторах собрано сердце схемы. Это стабилизатор тока управляющий стабилизатором напряжения. Я собирал нечто похожее, только в схеме управление током и напряжением было независимо. Подробно описывать как работает последовательное включение стабилизаторов не буду, можете почитать о параллельном в статье простое зарядное устройство своими руками, принцип работы схож.
В схеме были пересчитаны R12R14 для выходного напряжения в 18В, а R11 для регулировки напряжения был заменен на 5к. R20 пересчитан на ток 2,5А, при максимальном токе на R20 должно быть падение 0,5В. R20 рассчитывается по простой формуле из закона Ома R20=0.5(В)Iмакс(А)

Что бы схемку сделать немного практичней добавил схемку защиты от короткого замыкания и переполюсовки. Эта схема хорошо себя зарекомендовала и леплю её куда попало))
Короче определился, что где буду использовать. Собрал все компоненты в кучу, развел печатную плату и все распаял

ПиДБП на печатной плате

Как видно выходные транзисторы использовал КТ803А в параллельном включении. Общая рассеиваемая мощность 120Вт, максимальный ток 20А напряжение пробоя 60В. Оба транзисторы выведены проводами на общий радиатор за пределы корпуса. Кстати корпус использовал от старой пластиковой музыкальной колонки

КТ803А в параллельном включении

Передняя панель в SPL6

Печатная плата готова, корпус есть. транзисторы на радиаторе. Пришло время окончательно определиться какие задачи будут выполняться лабораторным блоком питания и развести переднюю панель. Панель буду рисовать в SPL6.

На панеле размещу вольтметр, регулятор напряжения и тока.
Переключатель измерение вольт и ампер.
Два индикатора перегрузка и защита от КЗ
Переключатель между выходом с диодного моста и выходом ЛБП
Переключатель между ЛБП и зарядным. Минусовой выход либо с ЛБП либо с защиты от переполюсовки и кз
Теперь зная что где будет, можно сложить общую схему лабораторного блока питания и раскидывать косы проводов от платы к передней панеле. Вот что вышло

Читайте так же:
Регулировка клапанов 1 8 джили вижион

Схема блоков лабораторного блока питания
Подготовка проводов в блок питанияДумаю пора собирать все в корпус
Установка приборов управленияВот фото платы собранной окончательно
Печатная плата лабораторного блока питания
А вот так все выглядит в корпусе.
Лабораторный блок питания в корпусе

Лабораторный блок питания в корпусе

Первое включение лабораторного блока питания

После сборки всего в корпус можно попробовать включить лабораторный питальник в розетку. На выходе 18,5В
Первое включение лабораторного блока питания под нагрузкой 50% в качестве нагрузки двигатель от шуруповерта 12В. Кстати по индикатору перегрузка видно, что блок питания в режиме ограничения тока. На индикаторе ток потребления 1,28А

Первое включение лабораторного блока питания под нагрузкой 50%

Вот такой лабораторный блок питания у меня получился

переделанный вольтметр

В качестве индикатора использовал вольтметр из Китая, предварительно его переделав. Вольтметр указывал тоже напряжения от которого питался, я решил разделить эти каналы, что бы была возможность измерять от 0В до 20В. Я убрал резистор соединяющий контакты питания и измерения напряжения, он помечен красным на фото. Запитал индикатор от опорного напряжения схемы 12В

Такой вольтметр можно заказать на AliExpress. вот ссылка

Если нужны результаты испытаний этого блока, пожалуйста напишите в комментариях.

Как сделать регулируемый блок питания?

регулируемый блок питания

Источник питания (ИП) — это часть любого электрического устройства. Он обеспечивает функциональную часть питающим напряжением. Его параметры должны соответствовать определенным критериям.

  • напряжение необходимой величины и знака;
  • коэффициент пульсации выходного напряжения, соответствующий определенным частотам;
  • наличие или отсутствие стабилизации выходного напряжения;
  • номинальный и максимальный ток нагрузки;
  • защита от перегрузки и короткого замыкания.

Общее описание

Особенность блока питания (БП) в том, что он сделан как отдельный внешний узел. Лабораторный БП — это корпус с лицевой панелью, регуляторами-переключателями, вольтметром, амперметром, выходными клеммами и сетевым шнуром. Далее расскажем нашим читателям о том, что необходимо учесть при самостоятельном изготовлении регулируемого блока питания и как получить оптимальный результат при минимальных затратах.

Для начала остановимся на более широком толковании критериев, которые перечислены выше. Начинаем по списку и рассматриваем напряжение необходимой величины и знака. Это самый важный момент, который в целом определяет схему и конструкцию источника питания. Первое, что необходимо учитывать — это соответствие решаемым задачам. Их число всегда ограничено мощностью БП и, как следствие этого, качеством выходного напряжения.

Пульсации выходного напряжения — это нежелательный параметр, который состоит из низкочастотной составляющей, кратной частоте питающего напряжения и дополнительных более высоких частот. Чтобы влиять теми или иными способами на этот параметр в широком спектре частот, потребуется осциллограф. Иначе его сложно будет оценить.

Стабилизация выходного напряжения — важнейшая характеристика блока питания. Она уменьшает до минимальной величины низкочастотные пульсации и улучшает качество работы нагрузки. Поскольку стабилизатор содержит управляемый элемент, появляется возможность управления выходным напряжением.

Максимальные токи определяют потребительские свойства БП. Чем они больше, тем шире область применения БП. Дополнительно можно упомянуть и напряжения. Падение напряжения на управляемом элементе стабилизатора приводит к его нагреву и ограничивает область применения БП. Поэтому нужны поддиапазоны напряжения, которое подается на вход стабилизатора. Переключение между ними позволяет уменьшить нагрев управляемого элемента стабилизатора при необходимом выходном напряжении.

Защита от перегрузки и короткого замыкания предохраняет управляемый элемент от повреждения током недопустимо большой силы.

Две концепции

Для безопасной эксплуатации любого электрооборудования, с которым непосредственно контактирует человек, необходима надежная изоляция от питающей сети 220 В. Наилучшим решением этой задачи является применение трансформатора. Современный уровень развития техники дает варианты решений, из которых можно сделать выбор. Например, трансформатор может быть:

  • либо в качестве самостоятельного узла и выполнен на стальном сердечнике как стандартный трансформатор (СТ) с первичной обмоткой, непосредственно присоединяемой к электросети;
  • либо в составе инверторной схемы как импульсный трансформатор (ИТ).
Читайте так же:
Не могу отрегулировать сиденье автомобиля

Рассмотрим потребительские свойства обоих вариантов. Начнем с непреодолимых характеристик. Для СТ это габариты и вес. Их невозможно изменить, поскольку они связаны воедино с электрической мощностью, соответствующей частоте 50 Гц сети 220 В. Для ИТ это электромагнитные помехи. Если планируется электропитание чувствительных усилителей или радиосхем, ИП обязательно внесет помехи, которые что-то испортят, накладываясь на полезный сигнал. Но если перечисленных задач не планируется, можно взять за основу один из стандартных блоков питания для компьютера.

Компьютерный блок

В таком решении хорошей стороной является получение нескольких стабилизированных напряжений при мощности, которую можно выбрать. Ее величина стандартизована и лежит в пределах от 60 до 1700 Вт. Но можно найти и более мощный блок. Соответственно, и его цена будет порядка $500. Но в результате получаем несколько напряжений компьютерного стандарта: 3,3 В, 5 В и 12 В и токи большой силы — 20 А или больше. Все они привязаны к общему проводу. Поэтому их нельзя соединять последовательно с целью получения более высокого суммарного напряжения.

Другим неудобством компьютерного БП является его неспособность надежно работать с быстро меняющейся нагрузкой. Он спроектирован для электропитания в компьютере памяти, процессора и дисковых устройств. То есть при включении он сразу же загружается почти на полную мощность. Она изменяется только по мере загруженности процессора, но несущественно. Для того чтобы без хлопот работать с таким БП, его надо минимально нагрузить на резистор по выходу 5 В. Для этого можно использовать самодельные спирали из нихрома. Величина сопротивления определяется экспериментально подбором исходя из примерно 0,12 мощности БП и напряжения 5 В.

При слишком малом токе инвертор БП не будет работать, и на подбираемом резисторе не будет напряжения. Регулировать каждое из напряжений 3,3 В, 5 В и 12 В можно только дополнительным стабилизатором. Иначе надо вскрывать блок и вносить изменения в его схему. Наиболее экономичным решением управляемого элемента является проходной транзистор. А это значит, что на выходе каждого канала после стабилизатора плавно регулируемое напряжение будет соответствовать примерно 2,3 В, 4 В и 8 В или меньше. В зависимости от того, как настроен стабилизатор напряжения.

Выбираем схему

БП лучше всего сделать на основе специализированных микросхем 142ЕН3, 142ЕН4, 1145ЕН3, К142ЕН3А, К142ЕН3Б, К142ЕН4А, К142ЕН4Б, КР142ЕН3 или аналогичных им:

Стабилизаторы положительного напряжения

Для нашего БП применим микросхему 142ЕН3. У нее такие основные параметры:

Основные параметры микросхемы

Рекомендуемая схема включения этой микросхемы показана далее на изображении:

  • Напряжение на входе стабилизатора устанавливается переменным резистором R1.

Но для работы с большими величинами токов нагрузки в схему вводится один или больше силовых транзисторов. Это показано далее на изображениях:

Использование трех транзисторов вместо одного для усиления тока. Резисторы R2–R3 изготавливаются из нихромовой проволоки. Их сопротивления подбираются экспериментально так, чтобы токи коллекторов транзисторов были примерно одинаковы.

Для правильной работы микросхему питаем от канала 12 В. Коллектор каждого транзистора соединяем с одним из выходных каналов компьютерного БП. Вариант с несколькими транзисторами обеспечивает номинальный ток нагрузки 20 А. Дополнительные транзисторы подбираются соответственно мощности компьютерного БП. В результате получаем общую схему регулируемого блока питания:

Читайте так же:
Как регулировать опережение на дизеле

Схема на основе одного компьютерного БП

  • Транзисторы и микросхему обязательно размещаем на общем радиаторе.

Транзисторы будут нагреваться тем больше, чем меньше напряжение на выходе. Поэтому надо расположить микросхему как можно ближе к транзистору. Срабатывание тепловой защиты в ней позволить избежать теплового повреждения транзисторов. Такой блок питания можно использовать для зарядки аккумулятора автомобиля и других целей, соответствующих диапазону напряжений от 0 до 12 вольт.

  • Чтобы использовать каждый канал по максимуму напряжения, надо сделать специальный переключатель на два положения (на схемах не показан). Его задача состоит в том, чтобы соединять выходную клемму канала напрямую, минуя стабилизатор.

Если необходимо получить более высокое напряжение, проще всего продублировать упомянутое устройство. В результате можно получить несколько комбинаций выходных параметров:

  • биполярный источник питания 12 В;
  • однополярный источник питания 3,7 В, 8,7 В, 12 В, 15,3 В, 17 В и 24 В.

Все перечисленные режимы можно получить в одном БП соответствующим положением переключателей. Для регулировки напряжения в каждом плече биполярного источника питания 12 В потребуется сдвоенный стабилизатор. Схема его показана далее на изображении. Однополярный источник питания не нуждается во втором стабилизаторе. Микросхема стабилизатора напряжения позволяет применить еще один компьютерный БП и тем самым достичь напряжения 36 В.

Биполярная схема на основе двух компьютерных БП

  • Однополярный источник питания, собранный на основе двух–трех компьютерных БП, использует один стабилизатор и дополнительный коммутатор. Он переключает каналы компьютерных БП и формирует на входе стабилизатора то или иное напряжение поддиапазона. Поскольку при этом схема усложняется, эта опция не показана.

Заключение

Следует заметить, что два компьютерных БП удвоят мощность, а три — утроят. При этом в сравнении с трансформаторным вариантом (на стальном сердечнике) полученная конструкция будет компактнее и легче. Это объясняется тем, что для получения эффективной фильтрации напряжения выпрямителя на низкой стороне при частоте 50 Гц потребуются электролитические конденсаторы в тысячи микрофарад. Если повторять все 6–9 каналов напряжений, которые получаются при использовании двух–трех компьютерных БП, габариты варианта СТ получатся заметно больше.

Важно учесть несколько видов защиты, уже встроенные в компьютерный БП. Иначе их придется либо дополнительно изготавливать, либо без них получится менее надежный блок.

Также не получится достичь силы тока, характерной для компьютерного БП. Поэтому рекомендуем остановить свой выбор на предложенном регулируемом блоке питания. Поскольку схема его проста, ее можно собрать навесным монтажом. Опорные монтажные колодки при этом размещаются на радиаторе транзистора. Корпус и дизайн БП может быть разнообразным. Он зависит от выбора радиаторов, коммутаторов, амперметра и вольтметра. Поскольку своими руками такое устройство может сделать только умелец с определенным опытом, не имеет смысла навязывать особое мнение.

Лабораторный блок питания: мастер-класс как сделать простое устройство своими руками

Каждый начинающий радиолюбитель нуждается в лабораторном блоке питания. Чтобы правильно его сделать, нужно подобрать подходящую схему, а с этим обычно возникает много проблем.

Краткое содержимое статьи:

Виды и особенности блоков питания

  • Импульсный;
  • Линейный.

Блок импульсного типа может рождать помехи, которые буду отражаться на настройке приемников и других передатчиков. Блок питания линейного типа может оказаться неспособным для выдачи необходимой мощности.

Как правильно сделать лабораторный блок питания, от которого можно будет заряжать АКБ, и питать, чувствительны платы схем? Если взять простой блок питания линейного типа на 1,3-30 В, и мощностью тока не более 5 А, то получится хороший стабилизатор напряжения и тока.

Читайте так же:
Регулировка холостого хода мотоблока лифан

Воспользуемся классической схемой для сборки блока питания своими руками. Она сконструирована на стабилизаторах LM317, которые регулируют напряжение в диапазоне 1,3-37В. Их работа совмещена с транзисторами КТ818. Это мощные радиодетали, которые способны пропустить большой ток. Защитную функцию схемы обеспечивают стабилизаторы LM301.

Эта схема разработана достаточно давно, и периодически модернизировалась. На ней появилось несколько диодных мостов, а измерительная головка получила не стандартный метод включения. На замену транзистору MJ4502 пришел менее мощный аналог – КТ818. Так же появились фильтрующие конденсаторы.

Монтаж блока своими руками

При очередной сборке, схема блока получила новую интерпретацию. В конденсаторах выходного типа увеличилась емкость, а для защиты были добавлены несколько диодов.

Транзистор типа КТ818 был в этой схеме неподходящим элементом. Он сильно перегревался, и часто приводил к поломке. Ему нашли замену более выгодным вариантом TIP36C, в схеме он имеет параллельное подключение.

Поэтапная настройка

Изготовленный лабораторный блок питания своими руками нуждается в поэтапном включении. Первоначальный запуск проходит с отключенными LM301 и транзисторами. Далее проверяется функция регулирующая напряжение через регулятор Р3.

Если напряжение регулируется хорошо, тогда в схему включаются транзисторы. Их работа тогда будет хорошей, когда несколько сопротивлений R7,R8 начнут балансировать цепь эмиттера. Нужны такие резисторы, чтобы их сопротивление было на максимально низком уровне. При этом тока должно хватать, иначе в Т1 и Т2 его значения будут различаться.

Этот этап регулировки позволяет подсоединять нагрузку к выходному концу блока питания. Следует стараться избегать короткого замыкания, иначе транзисторы тут же перегорят, а вслед за ними стабилизатор LM317.

Дальнейшим шагом буде монтаж LM301. Сперва, нужно удостовериться, что на операционном усилителе в 4 ножке имеется -6В. Если на ней присутствует +6В, то возможно имеется неправильное подключение диодного моста BR2.

Так же подключение конденсатора С2 может быть неверным. Проведя осмотр и исправив дефекты монтажа, можно на 7 ножку LM301 давать питание. Это допустимо делать с выхода блока питания.

На последних этапах настраивается Р1, так чтобы он мог работать на максимальном рабочем токе БП. Лабораторный блок питания с регулировкой напряжения отрегулировать не так сложно. В этом деле лучше лишний раз перепроверить монтаж деталей, чем получить КЗ с последующей заменой элементов.

Основные радиоэлементы

  • Для питания потребуется трансформатор;
  • Несколько транзисторов;
  • Стабилизаторы;
  • Операционный усилитель;
  • Несколько разновидностей диодов;
  • Электролитические конденсаторы – не более 50В;
  • Резисторы разных типов;
  • Резистор Р1;
  • Предохранитель.

Номинал каждой радиодетали необходимо сверять со схемой.

Блок в конечном виде

Для транзисторов необходимо подобрать подходящий радиатор, который сможет рассеивать тепло. Более того, внутри монтируется вентилятор, для охлаждения диодного моста. Еще один устанавливается на внешнем радиаторе, который будет обдувать транзисторы.

Для внутренней начинки желательно подобрать качественный корпус, так как вещь получилась серьезной. Все элементы следует хорошо зафиксировать. На фото лабораторного блока питания, можно заметить, что на замену стрелочным вольтметрам пришли цифрового устройства.

Простой блок питания с регулировкой напряжения и тока.

Довольно распространенная схема такого блока питания выполнена на двух транзисторах, силовом p-n-p КТ818 и усилителе КТ815. Схема для начинающих и они часто задают вопрос, можно ли выполнить эту схему на более распространенном силовом n-p-n транзисторе. Сделать можно, результаты даже лучше, чем на КТ818. О том, как это сделать рассказано в этой статье.

Читайте так же:
Синхронизация электродвигателей частотным преобразователем

Для начала приведу, базовую, назовем ее так, схему простого блока питания на силовом p-n-p транзисторе КТ818.

Схема простого блока питания состоит из понижающего трансформатора Tr1, двухполупериодного выпрямителя на четырех диодах 1N4007, конденсатора фильтра С1, резистора R1, ограничивающего ток стабилитрона VD1, регулятора напряжения R4, усилителя на Т2, силового транзистора Т1, цепи регулировки тока R5 с ограничителем R2, диода развязки тока базы Т2 и резистора, повышающего стабильность работы схемы при разных токах нагрузки R3.

Максимальное выходное напряжение определяется напряжением вторичной обмотки трансформатора, рабочим напряжением стабилитрона VD1, допустимым напряжением транзисторов Т1 и Т2.

Максимальный ток нагрузки определяется мощностью трансформатора Tr1, соответственно диаметром провода вторичной обмотки, током диодов выпрямителя, максимальным током К-Э транзистора Т1, его коэффициентом усиления и как следствие, его током базы и параметрами транзистора Т2, который должен увеличить малый ток от стабилитрона до необходимого значения тока базы силового транзистора Т1, иначе Т1 полностью не откроется и на выходе не будет увеличения напряжения и тока при повороте соответствующих регуляторов (R4, R5).

Учитывая изложенный выше принцип работы схемы, был изготовлен вариант на силовом транзисторе n-p-n по следующей схеме.

В качестве транзисторов были опробованы несколько вариантов:

Т1 – КТ819, КТ805, КТ829, КТ8109, КТ8101

Т2 – КТ814, КТ816, КТ973

Сочетания транзисторов использовались разные. Наилучшие результаты получены на транзисторах Т1 КТ805БМ и Т2 КТ814В1.

Вот как выглядят детали, примененные в этой схеме:

Диапазон регулировки напряжения и тока самый широкий, падение напряжения на силовом транзисторе Т1 самое низкое и соответственно его нагрев меньше.

Что еще важно учитывать при изготовлении этой, и других подобных схем линейных стабилизаторов.

  1. Так как все лишнее напряжение падает на силовом транзисторе Т1, он греется. Больше всего он греется при больших тока и низких напряжениях на выходе. Например, при входном напряжении 16В, выходном 5В и токе 2А на транзисторе Т1 будет падать напряжение 11В. При токе 2А мощность, рассеиваемая на этом транзисторе будет равна 2А х 11В = 22Вт. При приблизительной оценке площади радиатора для Т1 получаем значение более 400 см кв. Это пластина 20х20 см или ребристый радиатор с такой же площадью охлаждения.

  1. Это понижает КПД устройства и делает его применение невыгодным при больших мощностях. Самый простой выход для повышения КПД, подобрать трансформатор с отводами на вторичной обмотке и поставить переключатель. В таком случае при нужном напряжении на выходе 5В на входе можно установить 7В. В этом случае, при том же токе 2А, на транзисторе Т1 будет рассеиваться мощность 4Вт. Это более чем в 4 раза меньше, чем в предыдущем случае.
  2. Схемапростого блока питания не имеет эффективной защиты от короткого замыкания в нагрузке и при неблагоприятных ситуациях (большом токе и нагретом Т1) силовой транзистор Т1 может выйти из строя.
  3. Вывод. Данная схема удобна при использовании для токов в нагрузке до 1А. Наиболее рациональным в этом случае является изготовление металлического корпуса для блока питания и использования его в качестве радиатора для транзистора Т1. Главное достоинство – простота, отсутствие дефицитных деталей, а также плавная регулировка напряжения и тока делает схему привлекательной.

Материал статьи продублирован на видео:

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector