Всех приветствую. Эта статья является дополнением к видео. Рассмотрим мы мощный лабораторный блок питания, который пока не полностью завершен, но функционирует очень хорошо.

Лабораторный источник одноканальный, полностью линейный, с цифровой индикацией, защитой по току, хотя тут имеется еще и ограничение выходного тока.

Блок питания может обеспечить выходное напряжение от нуля до 20 вольт и ток от нуля до 7,5-8 Ампер, но можно и больше, хоть 15, хоть 20 А, а напряжение может быть до 30 Вольт, мой же вариант имеет ограничение в связи с трансформатором.

На счет стабильности и пульсаций - очень стабильный, на видео видно, что напряжение при токе в 7Ампер не проседает даже на 0,1В, а пульсации при токах 6-7Ампер около 3-5мВ! по классу он может тягаться с промышленными профессиональными источниками питания за пару-тройку сотен долларов.

При токе в 5-6 Ампер пульсации всего 50-60 милливольт, у бюджетных китайских блоков питания промышленного образца - такие же пульсации, но при токах всего в 1-1,5 ампера, то есть наш блок гораздо стабильней и по классу может тягаться с образцами за пару тройку сотен долларов

Не смотря на то, что бок линейный, у него высокий кпд, в нем предусмотрена система автоматического переключения обмоток, что позволит снизить потери мощности на транзисторах при малых выходных напряжениях и большом токе.

Эта система построена на базе двух реле и простой схемы управления, но позже плату убрал, поскольку реле не смотря на заявленный ток более 10 Ампер не справлялись, пришлось купить мощные реле на 30 Ампер, но плату для них пока не сделал, но и без системы переключения блок работает отлично.

Кстати, с системой переключения блок не будет нуждаться в активном охлаждении, хватит и громадного радиатора сзади.

Корпус от промышленного сетевого стабилизатора, стабилизатор куплен новый, с магазин, только ради корпуса.

Оставил только вольтметр, сетевой тумблер, предохранитель и встроенную розетку.

Под вольтметром два светодиода, один показывает то, что на плату стабилизатора поступает питание, второй, красный, показывает, что блок работает в режиме стабилизации тока.

Индикация цифровая, разработана моим хорошим другом. Это именной индикатор, о чем свидетельствует приветствие, прошивку с платой найдете в конце статьи, а ниже схема индикатора

А по сути это вольт/ампер ваттметр, под дисплеем три кнопки, которые позволят выставить ток защиты и сохранить значение, максимальный ток 10 Ампер, Защита релейная, реле опять же слабенькое, и при больших токах наблюдается довольно сильное нагревание контактов.

Снизу клеммы питания, и предохранитель по выходу, тут к стати реализована защита от дурака, если использовать БП в качестве зарядного устройства и случайно перепутать полярность подключения, диод откроется спалив предохранитель.

Теперь о схеме. Это очень популярная вариация на базе трех ОУ, также китайцы штампуют массово, в этом источнике применена именно китайская плата, но с большими изменениями.

Вот схема, которая у меня получилась, красным выделено то, что было изменено.

Начнем с диодного моста. Мост двухполупериодный, выполнен на 4-х мощных сдвоенных диодах шоттки типа SBL4030, на 40 вольт 30 ампер, диоды в корпусе TO-247.

В одном корпусе два диода, я их запараллелил, в итоге получил мост, на котором очень малое падение напряжение, следовательно и потерь, при максимальных токах "тот мост еле теплый, но не смотря на это диоды установлены на алюминиевый теплоотвод, в лице массивной пластины. Диоды изолированы от радиатора слюдяной прокладкой.

Была создана отдельная плата для этого узла.

Далее силовая часть. Родная схема всего на 3 Ампера, переделанная спокойно может отдать 8 Ампер с таким раскладом. Ключей уже два Это мощные составные транзисторы 2SD2083 с током коллектор 25 Ампер. уместно замена на КТ827, они покруче.
Ключи, по сути запараллеляны, в эмиттерной цепи стоят выравнивающие резисторы на 0,05 Ом 10 ватт, а точнее для каждого транзистора использовано 2 резистора по 5 ватт 0,1Ом параллельно.

Оба ключа установлены на массивный радиатор, их подложки изолированы от радиатора, этого можно не сделать, поскольку коллекторы общие, но радиатор прикручен к корпусу, а любое короткое замыкание может иметь плачевные последствия.

Сглаживающие конденсаторы после выпрямителя имеют суммарную емкость около 13.000 мкФ, подключены параллельно.
Токовый шунт и указанные конденсаторы расположены на одной печатной плате.

Поверх (на схеме) переменного резистора, отвечающего за регулировку напряжения, был добавлен постоянный резистор. Дело в том, что при подачи питания (скажем 20Вольт) от трансформатора, мы получаем некоторое падение на диодном выпрямителе, но затем конденсаторы заряжаются до амплитудного значения (около 28 Вольт), то есть на выходе блока питания максимальное напряжение будет больше, чем напряжение отдаваемое трансформатором. Поэтому при подключении нагрузки на выход блока будет большая просадка, это неприятно. Задача ранее указанного резистора ограничить напряжение до 20 Вольт, то есть если даже крутить переменник на максимум, более 20Вольт выставить на выходе невозможно.

Трансформатор - переделанный ТС-180, обеспечивает переменное напряжение около 22-х вольт и ток не менее 8 А, имеются отводы на 9 и 15 вольт для схемы переключения. К сожалению, под рукой не было нормального обмоточного провода, поэтому новые обмотки были намотаны монтажным, многожильмым медным проводом 2,5кв.мм, Такой провод имеет толстую изоляцию, поэтому мотать обмотку на напряжение более 20-22В было невозможно (это с учетом того, что оставил родные обмотки накала на 6,8В, а новую подключил параллельно с ними).

С тех пор как возобновил свою радиолюбительскую деятельность, меня часто посещала мысль о качественном и универсальном . Имевшийся в наличии и произведенный лет 20 назад блок питания имел лишь два напряжения на выходе - 9 и 12 вольт при токе порядка одного Ампера. Остальные необходимые в практике напряжения приходилось «выкручивать» добавляя разные стабилизаторы напряжения, а для получения напряжений выше 12 Вольт - использовать трансформатор и разные преобразователи.

Такая ситуация порядком надоела и стал присматривать схему лабораторника в интернете для повторения. Как оказалось многие из них это одна и та же схема на операционных усилителях, но в разных вариациях. При этом на форумах обсуждения этих схем на тему их работоспособности и параметров напоминали тему диссертаций. Повторять и тратиться на сомнительные схемы не хотелось, и во время очередного похода на Алиэкспресс вдруг набрел на набор конструктора линейного блока питания с вполне приличными параметрами: регулируемым напряжением от 0 до 30 Вольт и током до 3 Ампер. Цена в 7,5 $, делала процесс самостоятельной покупки компонентов, разработки и травлением платы просто бессмысленным. В итоге, получил по почте вот такой набор:

Не взирая на цену набора, качество изготовления платы могу назвать отменным. В комплекте даже оказалось два лишних конденсатора на 0,1 мкф. Бонус - пригодятся)). Все что нужно сделать самому - это «включив режим внимания», расставить компоненты по своим местам и спаять. Китайские товарищи позаботились о том, чтобы перепутать, что либо смог только человек, впервые узнавший о батарейке и лампочке - на плату нанесена шелкография с номиналами компонентов. В финале получается вот такая плата:

Характеристики лабораторного блока питания

• входное напряжение: 24 В переменного тока;
• выходное напряжение: от 0 до 30 В (регулируемое);
• выходной ток: 2 мА - 3 А (регулируемый);
• пульсации выходного напряжения: менее 0.01%
• размер платы 84 х 85 мм;
• защита от короткого замыкания;
• защита по превышению установленной величины тока.
• О превышении установленного тока сигнализирует светодиод.

Для получения полноценного блока следует добавить лишь три компонента - трансформатор с напряжением на вторичной обмотке 24 вольта при 220 вольтах на входе (важный момент, о котором подробно ниже) и током 3,5-4 А, радиатор для выходного транзистора и кулер на 24 Вольта для охлаждения радиатора при большом токе нагрузки. Кстати, в интернете нашлась и схема данного блока питания:

Из основных узлов схемы можно выделить:

• диодный мост и фильтрующий конденсатор;
• регулирующий узел на транзисторах VT1 и VT2;
• узел защиты на транзисторе VT3 отключает выход, пока питание операционных усилителей не будет нормальным
• стабилизатор питания вентилятора на микросхеме 7824;
• на элементах R16, R19, C6, C7, VD3, VD4, VD5 построен узел формирования отрицательного полюса питания операционных усилителей. Наличие этого узла обуславливает питание всей схемы именно переменным током от трансформатора;
• выходные конденсатор С9 и защитный диод VD9.

Отдельно нужно остановиться на некоторых компонентах примененных в схеме:

• выпрямительные диоды 1N5408, выбраны впритык - максимальный выпрямленный ток 3 Ампера. И хоть диоды в мосте работают попеременно, все же не будет лишним заменить их более мощными, например диодами Шотки на 5 А;
• стабилизатор питания вентилятора на микросхеме 7824 выбран на мой взгляд не совсем удачно - под рукой у многих радиолюбителей наверняка найдутся вентиляторы на 12 вольт от компьютеров, а вот куллеры на 24 В встречаются гораздо реже. Покупать такой не стал, решив заменить 7824 на 7812, но в процессе испытаний БП отказался от этой идеи. Дело в том, что при входном переменном напряжении в 24 В, после диодного моста и фильтрующего конденсатора получаем 24*1,41=33,84 Вольта. Микросхема 7824 прекрасно справится с задачей рассеивания лишних 9, 84 Вольта, а вот 7812 приходится тяжко, рассеивая в тепло 21,84 Вольта.

Кроме того, входное напряжение для микросхем 7805-7818 регламентировано производителем на уровне 35 Вольт, для 7824 на уровне 40 Вольт. Таким образом, в случае простой замены 7824 на 7812, последняя будет работать на грани. Вот ссылка на даташит .

Учитывая вышеприведенное, имевшийся в наличии кулер на 12 Вольт подключил через стабилизатор 7812, запитав ее от выхода штатного стабилизатора 7824. Таким образом, схема питания кулера получилась хоть и двухступенчатой, но надежной.

Операционные усилители TL081, согласно даташита требуют двуполярное питание +/- 18 Вольт - в целом 36 Вольт и это максимальное значение. Рекомендуемое +/- 15.

И вот тут начинается самое интересное относительно переменного входного напряжения величиной 24 Вольта! Если взять трансформатор, который при 220 В на входе, выдает 24 В на выходе, то опять же после моста и фильтрующего конденсатора получаем 24*1,41=33,84 В.

Таким образом, до достижения критической величины остается всего 2,16 Вольта. При увеличении напряжения в сети до 230 Вольт (а такое бывает в нашей сети), с фильтрующего конденсатора снимем уже 39,4 Вольта постоянного напряжения, что приведет к гибели операционных усилителей.

Выхода тут два: либо заменить операционные усилители другими, с более высоким допустимым напряжением питания, либо уменьшить количество витков во вторичной обмотке трансформатора. Я пошел по второму пути, подобрав количество витков во вторичной обмотке на уровне 22-23 Вольта при 220 В на входе. На выходе БП получил 27,7 Вольта, что меня вполне устроило.

В качестве радиатора для транзистора D1047 нашел в закромах радиатор процессора. На нем же закрепил стабилизатор напряжения 7812. Дополнительно установил плату контроля оборотов вращения вентилятора. Ею со мной поделился донорский компьютерный блок питания ПК. Терморезистор закрепил между ребер радиатора.

При токе в нагрузке до 2,5 А вентилятор вращается на средних оборотах, при повышении тока до 3 А в течении длительного времени вентилятор включается на полую мощность и снижает температуру радиатора.

Индикатор цифровой для блока

Для визуализации показаний напряжения и тока в нагрузке применил вольтамперметр DSN-VC288, который обладает следующими характеристиками:

• диапазон измерений: 0-100 В 0-10A;
• рабочий ток: 20mA;
• точность измерения: 1%;
• дисплей: 0.28 " (Два цвета: синий (напряжение), красный (сила тока);
• минимальный шаг измерения напряжения: 0,1 В;
• минимальный шаг измерения силы тока: 0,01 A;
• рабочая температура: от -15 до 70 °С;
• размер: 47 х 28 х 16 мм;
• рабочее напряжение, необходимое для работы электроники ампервольтметра: 4,5 - 30 В.

Учитывая диапазон рабочего напряжения существует два способа подключения:

• Если источник измеряемого напряжения работает в диапазоне от 4,5 до 30 Вольт , то тогда схема подключения выглядит так:

• Если источник измеряемого напряжения работает в диапазоне 0-4,5 В или выше 30 Вольт , то до 4,5 Вольт ампервольтметр не запустится, а при напряжении более 30 Вольт он просто выйдет из строя, во избежание чего следует воспользоваться следующей схемой:

В случае с данным блоком питания, напряжение для питания ампервольтметра есть из чего выбрать. В блоке питания есть два стабилизатора - 7824 и 7812. До 7824 длина провода получалась короче, поэтому запитал прибор от него, подпаяв провод к выходу микросхемы.

О проводах из комплекта

• провода трехконтактного разъема тонкие и выполнены проводом 26AWG - толще тут и не нужно. Цветная изоляция интуитивно понятна - красный это питание электроники модуля, черный это масса, желтый — измерительный провод;
• провода двухконтрактного разъема - это провода токоизмерительные и выполнены толстым проводом 18AWG.

При подключении и сравнении показаний с показаниями мультиметра, расхождения составили 0,2 Вольта. Производитель предусмотрел подстроечные сопротивления на плате для калибровки показаний напряжения и тока, что является большим плюсом. В некоторых экземплярах наблюдается отличные от нуля показания амперметра без нагрузки. Оказалось, что решить проблему можно сбросом показаний амперметра, как показано ниже:

Картинка из интернета, потому прошу простить за грамматические ошибки в надписях. В общем со схемотехникой закончили -

Собираем лабораторный БП 0-30В 3(5)А.

В этой статье мы представляем вам схему регулируемого от нуля до 30 вольт блока питания для домашней лаборатории радиолюбителя, способного отдавать в нагрузку ток 3 ампера и больше. Рассмотрим принципиальную схему устройства:

В схеме блока питания применяется микросхема TLC2272 (операционный усилитель), которая получает питание от однополярного источника, собранного на элементах VT1, VD2. По схеме этот узел выдает напряжение 6,5 вольт, но можно применить и 5-ти вольтовое питание, при этом номинал резистора R9 необходимо будет уменьшить примерно до 1,6 кОм, на схеме он помечен звездочкой, это означает, что путем его подбора необходимо будет задать опорное напряжение, которое должно быть равно 2,5 вольта.

Резистор R11 – определяет максимальный уровень напряжения диапазона регулирования.

Переменным резистором R14 производится плавная регулировка выходного напряжения блока питания, а резистором R7 настраивается ограничение по току (0…3 Ампера). В принципе, параметры ограничения можно расширить, и сделать регулировку, например, от 0 до 5А. Для этого необходимо будет пересчитать номиналы резисторов делителя R6 и R8.

Светодиод VD4 применен как индикатор наличия перегрузки или короткого замыкания.

Печатная плата блока питания:

Вид на печатную плату со стороны установленных элементов:

Печатная плата рассчитана на установку панельки для микросхемы DA1. Это пригодится при налаживании блока питания после его сборки.

Первое включение и как настроить блок питания:

Микросхема DA1 в панельку не вставлена, резистор R14 в нижнем по схеме положении.
Включаем питание, меряем напряжение на емкости С1, оно должно быть в пределах 35…38 вольт.
Резистором R2 (серия СП5) устанавливаем на 8-ом контакте панельки микросхемы DA1 напряжение 6,5 вольта.
Выключаем питание, вставляем DA1 в панельку, включаем питание, и еще раз замеряем напряжение питания микросхемы. Если оно отлично от 6,5В, производим подстройку.
Устанавливаем опорное U = 2,5 вольта на верхнем по схеме выводе потенциометра R14 (как уже написано выше, он находится в нижнем по схеме положении), то есть подбираем номинал R9.
Выкручиваем потенциометр R14 в верхнее по схеме положение, производим настройку верхнего предела регулирования напряжения путем подстройки резистора R11 (серия СП5), устанавливаем 30 вольт.
Резистор R16 на схеме обозначен пунктирной линией. Если его не ставить, U выходное минимальное будет равно 3,3 мВ, в принципе это практически нуль. При установке R16 номиналом 1,3 МОм минимальное напряжение должно составлять 0,3 мВ. Печатная плата предусматривает установку этого резистора.
Последним этапом настройки является проверка узла защиты, реализованной на элементе DA1.2. При необходимости подберите номиналы резисторов R6 и R8.

Возможные изменения схемы.

Как уже было написано выше, вместо узла, формирующего напряжение питания микросхемы DA1 величиной 6,5 В, можно применить 5-ти вольтовый источник. Его можно собрать на микросхеме интегрального стабилизатора 7805 по следующей схеме (при этом не забудьте подобрать R9):

Еще можно сделать преобразование узла, выдающего опорное напряжение 2,5 вольта, то есть вместо VD3 (TL431) поставить TLE2425, у которой напряжение на входе может быть от 4 до 40 вольт, а на выходе у нее будут стабильные 2,5 вольта. Схема на TLE2425 ниже:

Вместо операционного усилителя TLC2272 можно поставить TLC2262 без каких-либо изменений схемы.
Отечественным аналогом микросхемы TL431 является 142ЕН19.
Вместо 2N2222A можно поставить ВС109, BSS26, ECG123A, 91L14, 2114 или похожие по характеристикам.

Можно довольно легко сделать источник питания, который имеет стабильное напряжение на выходе и регулировку от 0 до 28В. Основа - дешёвая , усиленная с помощью двух транзисторов 2N3055. В таком схемном включении она становится более чем в 2 раза мощнее. Вы можете при необходимости использовать эту конструкцию для получения и 20 ампер (почти без переделок, но с соответствующим трансформатором и огромным радиатором с вентилятором), просто в своём проекте не нуждался в таком большом токе. Ещё раз напоминаю: убедитесь, что вы установили транзисторы на большой радиатор, 2N3055 могут очень сильно нагреваться при полной нагрузке.

Список использованных в схеме деталей:

Трансформатор 2 x 15 вольт 10 ампер

D1...D4 = четыре MR750 (MR7510) диода или 2 x 4 1N5401 (1N5408).

F1 = 1 ампер

F2 = 10 ампер

R1 2k2 2,5 ватт

R3,R4 0.1 Ом 10 ватт

R9 47 0.5 ватт

C2 two times 4700uF/50v

C3,C5 10uF/50v

D5 1N4148, 1N4448, 1N4151

D11 светодиод

D7, D8, D9 1N4001

Два транзистора 2N3055

P2 47 или 220 Ом 1 ватт

P3 10k подстроечник

Хотя LM317 и имеет защиту от короткого замыкания, перегрузки и перегрева, предохранители в цепи сети трансформатора и предохранитель F2 на выходе не помешают. Выпрямленное напряжение: 30 х 1.41 = 42.30 вольт, измеренное на С1. Так что все конденсаторы должны быть рассчитаны на 50 вольт. Внимание: 42 вольт-это напряжение, что может быть на выходе, если один из транзисторов будет пробит!

Регулятор P1 позволяет изменять выходное напряжение на любое значение между 0 и 28 вольт. Так как в LM317 минимальное напряжение 1,2 вольта, то чтобы получить нулевое напряжение на выходе БП - поставим 3 диода, D7,D8 и D9 на выходе LM317 к базе 2N3055 транзисторов. У микросхемы LM317 максимальное выходное напряжение - 30 вольт, но с использованием диодов D7, D8 и D9 произойдёт наоборот падение выходного напряжения, и оно составит около 30 - (3х0,6В) = 28.2 вольта. Калибровать встроенный вольтметр нужно с помощью подстроечника P3 и, конечно, хорошего цифрового вольтметра.

Примечание . Помните, что нужно изолировать транзисторы от шасси! Это делается изоляционными и теплопроводными прокладками или, по крайней мере, тонкой слюдой. Можно применить термоклей и термопасту. При сборке мощного регулируемого блока питания не забывайте использовать толстые соединительные провода, которые подходят для передачи большого тока. Тонкие проводки нагреются и поплавятся!

Простейший блок питания 0-30 Вольт для радиолюбителя.

Схема.

В этой статье мы продолжаем тему схемотехники блоков питания для радиолюбительских лабораторий. На сей раз речь пойдет о самом простом устройстве, собранном из радиодеталей отечественного производства, и с минимальным их количеством.

И так, принципиальная схема блока питания:

Как видите, все просто и доступно, элементная база имеет широкое распространение и не содержит дефицитов.

Начнем с трансформатора. Мощность его должна быть не менее 150 Ватт, напряжение вторичной обмотки - 21…22 Вольта, тогда после диодного моста на емкости С1 вы получите порядка 30 Вольт. Рассчитывайте так, чтобы вторичная обмотка могла обеспечивать ток 5 Ампер.

После понижающего трансформатора стоит диодный мост, собранный на четырех 10-ти амперных диодах Д231. Запас по току конечно хороший, но конструкция получается довольно громоздкая. Наилучшим вариантом будет использование импортной диодной сборки типа RS602, при небольших габаритах она рассчитана на ток 6 Ампер.

Электролитические конденсаторы рассчитаны на рабочее напряжение 50 Вольт. С1 и С3 можно ставить от 2000 до 6800 мкФ.

Стабилитрон Д1 - он задает верхний предел регулировки выходного напряжения. На схеме мы видим надпись Д814Д х 2 , это значит, что Д1 состоит из двух последовательно соединенных стабилитронов Д814Д. Напряжение стабилизации одного такого стабилитрона составляет 13 Вольт, значит два последовательно соединенных дадут нам верхний предел регулировки напряжения 26 вольт минус падение напряжения на переходе транзистора Т1. В результате вы получите плавную регулировку от нуля до 25 вольт.
В качестве регулирующего транзистора в схеме применен КТ819, они выпускаются в пластиковых и металлических корпусах. Расположение выводов, размеры корпусов и параметры этого транзистора смотрите на следующих двух изображениях.