Блок питания с регулируемым выходным напряжением
Для питания различных транзисторных и микросхемных конструкций требуются разные напряжения : 1,5В, 3В, 4,5В; 9В; 12В. Для этого я собрал блок питания с регулируемым выходным напряжением от 0,5в до 15в. Причем это напряжение будет оставаться стабильным не только при изменении сетевого напряжения, но и при изменении тока нагрузки от нескольких миллиампер до 0,5А . Кроме того, блок питания не боится коротких замыканий в цепи нагрузки, которые нередки в практике радиолюбителя. А теперь подробнее о работе этого блока , схема которого показана на фото
Включается он при помощи вилки ХР1. При замыкании контактов выключателя Q1 сетевое напряжение подается через плавкий предохранитель FU1 на первичную обмотку понижающего трансформатора Т1 . О наличии сетевого напряжения на трансформаторе свидетельствует световой индикатор – светодиод, подключенный к 3-ей обмотке трансформатора. На выводе вторичной обмотки появляется переменное напряжение 20в. Оно выпрямляется диодами VD1- VD4, включенными по мостовой схеме.
Для сборки этого блока нам нужны следующие детали и инструменты: 1 – один тумблер; Держатель для предохранителя, предохранитель на 0,25А; Светодиод ; диоды Д226 -2 шт; Д229Ж – 4 шт; трансформатор понижающий 220в/ 20в/ 6,3в; транзисторы МП42Б -2шт; П213Б; конденсатор оксидный 2000 мкф на 25в ; стабилитроны Д814А – 2шт; резисторы 2вт -560 ом; 0,25 вт 10к; 1 к; 0,5 вт 1к; 1 вт 360 ом; переменный –СП -1 47к; выходные зажимы -2 шт; сетевой шнур с вилкой ; радиатор для транзистора VT3 из алюминиевой пластины толщиной 2 -3 мм и размером 55 на 50 мм ; монтажную плату. 2 – паяльник ; припой; монтажные провода ; пинцет ; кусачки ; пассатижи ; отвертка ; винты и гайки М3 ; корпус нужных нам размеров, мультиметр. Собираю блок следующим образом. Шаг -1. Перед сборкой проверяю все радиодетали на исправность , так как среди них есть Б/У. Проверяю при помощи мультиметра и своего блока для проверки радиоэлементов. Как проверять , я думаю многие «Самоделкины» знают.
Шаг 2.
На передней стенке корпуса закрепляю трансформатор , тумблер , держатель под предохранитель ,переменный резистор , выходные зажимы , светодиод , монтажную плату , конденсатор С1. Так как у меня оказался готовый алюминиевый корпус, я разместил транзистор VT3 на задней стенке корпуса.
Транзистор изолировал от корпуса при помощи радиолюбительской слюды и текстолитовых втулочек. Диоды разместил на алюминиевом уголке размером 30 на 30 на 60 мм, тоже изолировав их от корпуса. Затем закрепил их наверху внутри корпуса.
Все это показано на фото.
Шаг -3.
Спаиваю схему на монтажной плате ,затем все остальные радиодетали
Шаг 4. Теперь приступаем к проверке блока питания при помощи мультиметра. Подав питание на блок сразу же проверяем постоянное напряжение на конденсаторе С1 – оно должно быть 22-25в. Затем движок резистора R4 устанавливаем в верхнее по схеме положение и измеряем напряжение на зажимах – оно должно быть около 15 в. Если оно намного меньше , проверьте работу стабилитронов – подключаем вольтметр к выводам стабилитронов и измеряем напряжение . оно должно быть равно напряжению стабилизации двух стабилитронов ,но не менее 15 в. В противном случае проверьте сопротивление резистора R3 . Если напряжение на стабилитронах нормальное , а на выходе блока сильно занижено, проверьте исправность VT2 ,VT3 и правильность распайки их выводов. Когда появится нужное напряжение (около 15 в), перемещаем движок резистора R4 вниз по схеме – выходное напряжение должно плавно уменьшатся почти до нуля. Проверяем работу блока под нагрузкой .Подключаем к зажимам резистор сопротивлением 30 -35 ом и мощностью не менее 8 вт. Теперь при верхнем положении движка резистора R4 выходное напряжение блока не должно быть ниже 15 в. Если оно ниже, уменьшите сопротивление резистора R3 (установите вместо него резистор сопротивлением 300 или 330 ом). Проверяем действие автомата защиты. Установите на выходе блока напряжение 5 -6 в и быстро коснитесь зажимов щупами амперметра или миллиамперметра с пределом измерения не менее750 ма .
Доставка новых самоделок на почтуПолучайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!
*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных
Простой источник питания с регулируемым напряжением
Привет! Это моя первая инструкция! Все мы окружены электрическими приборами с разными спецификациями. Большинство их них работает напрямую от сети 220 В переменного тока. Но что делать, если вы придумываете какой-либо нестандартный прибор, или выполняете проект, для которого требуется конкретное напряжение, да к тому же и с постоянным током. Поэтому у меня и появилось желание изготовить источник питания, выдающий различное напряжение, и использующий регулятор напряжения lm317 на интегральной схеме.
Что делает источник питания?
Вначале необходимо понять назначение источника питания.
• Он должен преобразовывать переменный ток, полученный из сети переменного тока, в постоянный ток.
• Он должен выдавать напряжение по выбору пользователя, в диапазоне от 2 В до 25 В.
Основные преимущества:
• Недорогой.
• Простой и удобный в применении.
• Универсальный.
Список необходимых компонентов
1. Понижающий трансформатор на 2 А (с 220 В до 24 В).
2. Регулятор напряжения lm317 IC с радиатором теплообменника.
3. Конденсаторы (поляризованные):
2200 микрофарад 50 В;
100 микрофарад 50 В;
1 микрофарада 50 В.
(замечание: номинал напряжения конденсаторов должен быть выше напряжения, подаваемого на их контакты).
4. Конденсатор (неполяризованный): 0.1 микрофарад.
5. Потенциометр 10 кОм.
6. Сопротивление 1 кОм.
7. Вольтметр с ЖК-дисплеем.
8. Плавкий предохранитель 2.5 А.
9. Винтовые зажимы.
10. Соединительный провод с вилкой.
11. Диоды 1n5822.
12. Монтажная плата.
Составление электрической схемы
• В верхней части рисунка трансформатор подключен к сети переменного тока. Он понижает напряжение до 24 В, но при этом ток остается переменным с частотой 50 Гц.
• В нижней половине рисунка показано соединение четырех диодов в мост выпрямителя. Диоды 1n5822 пропускают ток при прямом смещении, и блокируют прохождение тока при обратном смещении. В результате выходное напряжение постоянного тока пульсирует с частотой в 100 Гц.
• На этом рисунке добавлен конденсатор емкостью в 2200 микрофарад, который фильтрует выходной ток и обеспечивает устойчивое напряжение в 24 В постоянного тока.
• На этом этапе можно последовательно включить в схему плавкий предохранитель для обеспечения ее защиты.
• Итак, мы имеем:
1. Понижающий трансформатор переменного тока до 24 В.
2. Преобразователь перемененного тока в пульсирующий постоянный ток с напряжением до 24 В.
3. Отфильтрованный ток для получения чистого и стабильного напряжения 24 В.
• Все это будет подключено к схеме регулятора напряжения lm317, описанной ниже
Введение в Lm317
• Теперь наша задача заключается в управлении выходным напряжением, изменяя его в соответствие с нашими нуждами. Для этого мы используем регулятор напряжения lm317.
• Lm317, как показано на рисунке, имеет 3 контакта. Это контакт регулировки (pin1 — ADJUST), контакт вывода (pin2 — OUNPUT), и контакт ввода (pin3 — INPUT).
• Регулятор lm317 во время работы выделяет тепло, поэтому ему требуется радиатор теплообменника
• Радиатор теплообменника представляет собой металлическую пластину, соединенную с интегральной схемой для рассеивания выделяемого ею тепла в окружающее пространство.
Объяснение схемы подключения Lm317
• Это продолжение предыдущей электрической схемы. Для лучшего понимания, схема подключения lm317 показана здесь подробно.
• Для обеспечения фильтрации на входе рекомендуется использовать конденсатор емкостью в 0.1 микрофарады. Очень желательно не размещать его вблизи основного фильтрующего конденсатора (в нашем случае, это конденсатор емкостью 2200 микрофарад).
• Использование конденсатора в 100 микрофарад рекомендуется для улучшения гашения ряби. Он предотвращает усиление ряби, возникающее при увеличении устанавливаемого напряжения.
• Конденсатор емкостью в 1 микрофараду улучшает переходную характеристику, но не является необходимым для стабилизации напряжения.
• Диоды защиты D1 и D2 (оба — 1n5822) обеспечивают путь разряда с низким импедансом, предотвращая разряд конденсатора в выход регулятора напряжения.
• Сопротивления R1 и R2 нужны для установки выходного напряжения
• На рисунке приведено уравнение управления. Здесь сопротивление R1 равно 1 кОм, а сопротивление R2 (потенциометр с сопротивлением 10 кОм) является переменным. Поэтому получаемое на выходе напряжение, согласно данному аппроксимированному уравнению, задается изменением сопротивления R2.
• При необходимости получить дополнительную информацию по характеристикам lm317 на интегральной схеме, такую информацию найти в Интернете.
• Теперь выходное напряжение можно подключить к вольтметру с ЖК-дисплеем, или можно использовать мультиметр для замера напряжения.
• Замечание: Величины сопротивлений R1 и R2 выбираются из соображений удобства. Другими словами, нет какого-либо твердого правила, которое говорило бы, что сопротивление R1 должно всегда быть 1 кОм, а сопротивление R2 должно быть переменным до 10 кОм. Кроме того, если нужно фиксированное выходное напряжение, то можно установить фиксированное сопротивление R2 вместо переменного. Используя приведенную управляющую формулу, можно выбирать параметры R1 и R2 по своему усмотрению.
Завершение составления электрической схемы
• Окончательная электрическая схема выглядит так, как показано на рисунке.
• Теперь, пользуясь потенциометром (т.е. R2), можно получать требуемое напряжение на выходе.
• На выходе будет получено чистое, свободное от ряби, стабильное и постоянное напряжение, требуемое для питания конкретной нагрузки.
Пайка печатной платы
• Эта часть работы выполняется «руками».
• Необходимо убедиться, что все компоненты соединены в точности, как показано на электрической схеме.
• На входе и выходе используются винтовые зажимы
• Перед включением изготовленного источника питания в электрическую сеть нужно дважды проверить схему.
• В целях безопасности перед подключением устройства в электрическую сеть необходимо надеть изолированную или резиновую обувь.
• Если все выполнено правильно, то отсутствует вероятность какой-либо опасности. Однако вся ответственность лежит исключительно на вас!
• Окончательная электрическая схема показана выше. (Диоды я припаял с обратной стороны монтажной платы. Простите меня за непрофессиональную пайку!).
Original article in English
| Схема регулируемого блока питания, приведённого в этой статье, обладает отличными характеристиками и выдерживает максимальный ток нагрузки до 10 Ампер. Для поддержания стабильности на высоком уровне, хорошей фильтрации помех и максимального упрощения схемы, в блоке применён интегрированный стабилизатор напряжения на 15 Вольт и добавлены два транзистора, для усиления тока после регулировочного резистора. Отсутствие защиты от короткого замыкания на выходе, компенсируется применением выходного транзистора с двойным запасом мощности и установкой предохранителя на 10 Ампер. В этой схеме блока питания, применяются очень распространённые радиодетали, но они легко заменяются на элементы с похожими параметрами. Трансформатор можно устанавливать любой, но достаточной мощности, с напряжением на вторичной обмотке от 15 до 20 Вольт и током не менее 10 Ампер. Конденсаторы подойдут с минимальным граничным напряжением не менее 50 Вольт, резисторы любые, мощностью 0,25 Ватт, переменный резистор R1 в схеме, желательно применять с линейной характеристикой регулировки, для того, чтобы на корпусе блока питания можно было нанести равномерную шкалу напряжений. Диодный мост можно заменить четырьмя диодами, на ток не менее 10 Ампер, микросхема стабилизатора имеет много аналогов, главным параметром при её выборе будет выходное напряжение 15 Вольт. Мощные транзисторы можно заменить импортными аналогами, с достаточным коэффициентом передачи h31э, для обеспечения максимального тока на выходе схемы. Налаживания блок питания не требует, хорошо работает сразу после сборки схемы, при включении, напряжение на выходе должно плавно регулироваться переменным резистором R1 от 0 до 15 Вольт. Для обеспечения надёжной работы на большую нагрузку, установите выходной транзистор VT2 и диодный мост VDS-1 на радиатор охлаждения достаточной площади, остальные радиоэлементы практически не нагреваются, и могут эксплуатироваться без охлаждения. Каждый радиолюбитель и конструктор найдёт применение для данного устройства, блок питания построенный по такой схеме очень пригодиться при наладке различных радио схем, испытании низковольтной аппаратуры, которая меняет свои параметры при регулировке напряжения питания, и так далее… Если подключить к выходу устройства амперметр, то его с успехом можно использовать для зарядки автомобильных аккумуляторов, контролируя при этом ток зарядки. |
Простой регулируемый стабилизированный блок питания
Этот блок питания на микросхеме LM317, не требует каких – то особых знаний для сборки, и после правильного монтажа из исправных деталей, не нуждается в наладке. Несмотря на свою кажущуюся простоту, этот блок является надёжным источником питания цифровых устройств и имеет встроенную защиту от перегрева и перегрузки по току. Микросхема внутри себя имеет свыше двадцати транзисторов и является высокотехнологичным устройством, хотя снаружи выглядит как обычный транзистор.
Питание схемы рассчитано на напряжение до 40 вольт переменного тока, а на выходе можно получить от 1.2 до 30 вольт постоянного, стабилизированного напряжения. Регулировка от минимума до максимума потенциометром происходит очень плавно, без скачков и провалов. Ток на выходе до 1.5 ампер. Если потребляемый ток не планируется выше 250 миллиампер, то радиатор не нужен. При потреблении большей нагрузки, микросхему поместить на теплопроводную пасту к радиатору общей площадью рассеивания 350 – 400 или больше, миллиметров квадратных. Подбор трансформатора питания нужно рассчитывать исходя из того, что напряжение на входе в блок питания должно быть на 10 – 15 % больше, чем планируете получать на выходе. Мощность питающего трансформатора лучше взять с хорошим запасом, во избежание излишнего перегрева и на вход его обязательно поставить плавкий предохранитель, подобранный по мощности, для защиты от возможных неприятностей.
Нам, для изготовления этого нужного устройства, потребуются детали:
- Микросхема LM317 или LM317T.
- Выпрямительная сборка почти любая или отдельные четыре диода на ток не менее 1 ампер каждый.
- Конденсатор C1 от 1000 МкФ и выше напряжением 50 вольт, он служит для сглаживания бросков напряжения питающей сети и, чем больше его ёмкость, тем более стабильным будет напряжение на выходе.
- C2 и C4 – 0.047 МкФ. На крышке конденсатора цифра 104.
- C3 – 1МкФ и больше напряжением 50 вольт. Этот конденсатор, так же можно применить большей ёмкости для повышения стабильности выходящего напряжения.
- D5 и D6 – диоды, например 1N4007, или любые другие на ток 1 ампер или больше.
- R1 – потенциометр на 10 Ком. Любого типа, но обязательно хороший, иначе выходное напряжение будет «прыгать».
- R2 – 220 Ом, мощностью 0.25 – 0.5 ватт.
Перед подключением к схеме питающего напряжения, обязательно проверьте правильность монтажа и пайки элементов схемы.
Сборка регулируемого стабилизированного блока питания
Сборку я произвел на обычной макетной платы без всякого травления. Мне этот способ нравится из-за своей простоты. Благодаря ему схему можно собрать за считанные минуты.
Проверка блока питания
Вращением переменного резистора можно установить желаемое напряжение на выходе, что очень удобно.
Видео испытаний блока питания прилагается
Строительство регулируемого блока питания с измерением напряжения и тока
Сегодня я хочу вам показать, как я сделал блок питания для своей мастерской с довольно хорошими параметрами. Блок питания получился не дорогими, изготовленный из имеющихся в моем распоряжении деталей и готовых модулей.
Требования к будущему блоку питания были следующими:
- простая конструкция, состоящая в основном из готовых элементов и модулей.
- источник питания должен иметь ограничение по току, а также регулируемый диапазон от 0А до 3А
- регулирование напряжения от 0В до 24В (чем выше, тем лучше).
- я бы хотел, чтобы весь блок питания был компактным, чтобы его легко было транспортировать.
- желательно дополнительные вкусности, как то светодиоды, обозначающие работу ограничителя тока и т.д.
Требования довольно высоки, и я боялся, что затраты тоже будут не малые, поэтому сначала я отправился на поиск детали, из которых я буду строить блок питания.
Как известно, что основным элементом любого источника питания (и самым дорогим) является трансформатор, будь то электронный или обычный.
Как уже упоминалось, я отправился на поиски и нашел старый распределительный щит от серводвигателей к двухстворчатым раздвижным воротам. Электроника была испорчена, но внутри было бесценное сокровище… Классический трансформатор, питающий серводвигатели, с надписью 24V. Это хороший трофей! Выходное напряжение составляло 24 В, и ток около 4 А (на глазок).
После извлечения из корпуса мне показалась наклейка с техническими характеристиками:
Имея на руках трансформатор, я сразу проверил его — не была ли повреждена первичная обмотка во время его эксплуатации. После проверки первичная и вторичная обмотки были в хорошем состоянии.
Я также обнаружил выпрямительный мост и после подключения к сети на вторичной обмотке переменное напряжение достигло 24 В, а после выпрямительного моста 36 В (без нагрузки).
Есть небольшая разница, потому что после умножения 24 В на квадратный корень из 2 (1,44) он должен был выдать 34 В, а прибор мультиметр показал 36 В, почему?
Как вы можете видеть на паспортной табличке трансформатора, напряжение питания составляет 230 В, при этом выпрямленное напряжении на вторичной обмотке должно быть 34 В. Однако после измерения сетевого напряжения оно оказалось 240 В и все стало ясно.
Что касается выходного тока, то я столкнулся с обозначением 110VA что означает 110Вт. Таким образом, выходной ток может достигать: 110 Вт / 24 = 4,58 А.
Теперь, когда у нас есть трансформатор и диодный мост, пришло время подобрать преобразователь с правильными параметрами. Преобразователь на основе модуля XL4015 наилучшим образом соответствует этим параметрам: пиковый ток 5А и напряжение до 35В.
Кроме того, этот преобразователь появился в продаже с накладкой в виде светодиодного дисплея, отображающего напряжение и ток на его выходе. Преобразователь имеет возможность плавного регулирования напряжения и тока с помощью многооборотных потенциометров 10 кОм.
Дополнительным преимуществом является то, что преобразователь информирует о срабатывании защиты по току через светодиод.
Конвертер имеет небольшие размеры, что является большим преимуществом. Приобретая преобразователь, я также купил толстые провода, банановые розетки и вилки, потенциометры HX2S 2 x 10 кОм и 2 x 1 кОм (для грубой и точной регулировки), а также радиатор для модуля XL4015E и еще некоторые мелочи.
Имея все необходимые элементы, пришло время для кожуха, но я не нашел того что хотел. В голове у меня был образ того, как должно все выглядеть. И я сделал крышку к трансформатору на 3D принтере, в которую поместились все элементы блока питания.
Задняя крышка имеет паз, благодаря чему она идеально подходит к корпусу.
Я также разметил места, в которые прикручены инвертор и дисплей.
Регулируемый БП — из нерегулируемого
Электропитание
Главная Радиолюбителю Электропитание
В статье предложен способ, как из блока питания с фиксированным выходным напряжением сделать регулируемый источник.
В радиолюбительской практике зачастую требуется регулируемый источник питания 3,5…12 В с выходным током до 1,5…2 А. Чтобы не делать такой БП заново, можно доработать уже имеющийся с фиксированным выходным напряжением. В зависимости от схемы БП его доработка может быть очень простой.
Таким блоком оказался БП JTA0302E-E (рис. 1), который представляет собой обратноходовый преобразователь напряжения, собранный на специализированной микросхеме UC3843B и полевом транзисторе STP4NK60ZFP. На входе и выходе БП установлены LC-фильтры, стабилизация выходного напряжения осуществляется с помощью микросхемы TL431AC (параллельный стабилизатор напряжения) и оптопары PC817 (или аналогичной). Согласно заявленным производителем параметрам БП JTA0302E-E при сетевом напряжении 110…240 В обеспечивает выходное стабилизированное напряжение 5 В при токе нагрузки до 2,5 А. На самом деле выходное напряжение без нагрузки было немногим более 5,2 В. Сделано это, видимо, для компенсации падения напряжения на выходном двухпроводном кабеле при максимальном токе нагрузки. Логично предположить, что при напряжении сети 230 ± 5 % В он сможет «выдать» 12 В при токе до 1 А. Небольшая доработка позволит превратить его в регулируемый с выходным напряжением от 3,5 до 10…12 В.
Рис. 1. БП JTA0302E-E
Фрагмент выходной цепи дорабатываемого БП показан на рис. 2. Все доработки и вновь введённые элементы выделены цветом. Обозначения штатных элементов приведены в соответствии с печатной платой, а должены. Особенность оригинального БП — значение выходного напряжения задано с помощью резистивного делителя R15R16 в цепи управляющего входа микросхемы U3. Если в этот делитель ввести переменный резистор (в нашем случае — R18), это позволит плавно регулировать выходное напряжение. В этом случае стабилитрон ZD2 (на напряжение стабилизации 6,2 В) удаляют, резистор RLзаменяют другим, с вдвое большим сопротивлением. Для индикации наличия выходного напряжения установлен светодиод HL1 с токоограничивающим резистором R19. Чтобы свечение светодиода было заметно во всём интервале выходного напряжения, он должен быть с повышенной яркостью свечения.
Рис. 2. Фрагмент выходной цепи дорабатываемого БП
Доработка БП — несложная. Переменный резистор (СП4-1 или аналогичный по размерам) и светодиод устанавливают на задней стенке корпуса БП (рис. 3). Для них просверлены отверстия соответствующего диаметра. Сглаживающий конденсатор С1 (см. рис. 1) на выходе мостового выпрямителя разворачивают на плате в про-тивоположую сторону. Освободившееся место займёт переменный резистор. Резисторы R15 и R16 установлены перпендикулярно плате, поэтому их можно не выпаивать, а просто перекусить по одному выводу, к которым припаивают изолированные провода, соединяющие их с выводами переменного резистора R18. Стабилитрон ZD2 (он расположен рядом с резисторами R15, R16) также можно не выпаивать, а перекусить один из его выводов — в авторском варианте было сделано именно так. В результате с переменным резистором R18 сопротивлением 10 кОм интервал регулировки выходного напряжения получился 3,5…8 В. Если применить резистор R18 с большим сопротивлением, интервал регулировки расширится в обе стороны. При этом нижний предел можно скорректировать подборкой резистора R15, верхний — резистора R16. После проверки и налаживания переменный резистор снабжают шкалой (рис. 3), которую градуируют с помощью вольтметра постоянного тока. Но следует учесть, что минимальный нижний предел — 3,3…3,5 В. Обусловлено это тем, что минимальное падение напряжения на микросхеме U3 — около 2 В, а на излучающем диоде оптопары U1.2 — 1,1…1,2 В.
Рис. 3. Внешний вид доработанного БП
Были проведены испытания доработанного БП для различных выходных напряжений от 3,5 до 10 В. При изменении выходного тока от 0 до 1,5 А (при выходном напряжении до 10 В) и 2,5 А (при напряжении до 5 В) выходное напряжение уменьшалось на несколько милливольт (измерение проводилось непосредственно на выходе БП), амплитуда пульсаций не превысила 15 мВ, а полевой транзистор нагревался умеренно. Однако при установке выходного напряжения менее 3,3 В на выходе наблюдались релаксационные колебания с амплитудой пульсаций около 1 В. Причина этого — недостаточное напряжение на микросхеме U3 и излучающем диоде оптопары U1.2.
Следует учесть, что в выходной цепи БП применены конденсаторы С9-С11 с номинальным напряжением 10 В, поэтому выходное напряжение не должно превышать этого значения, а с учётом падения напряжения на дросселе L2 должно быть даже меньше. Если планируется увеличить верхний предел до 12 В, эти конденсаторы необходимо заменить другими с такой же ёмкостью и большим номинальным напряжением.
Автор:class=»strong-analog»> И. Нечаев, г. Москва
Дата публикации: 16.02.2018
Мнения читателей
Нет комментариев. Ваш комментарий будет первый.
Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному вышематериалу: