ЛУЧШИЙ САМОДЕЛЬНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ
Доброго времени суток форумчане и гости сайта Радиосхемы! Желая собрать приличный, но не слишком дорогой и крутой блок питания, так чтоб в нём всё было и ничего это по деньгам не стоило, перебрал десятки вариантов. В итоге выбрал лучшую, на мой взгляд, схему с регулировкой тока и напряжения, которая состоит всего из пяти транзисторов не считая пары десятков резисторов и конденсаторов. Тем не менее работает она надёжно и имеет высокую повторяемость. Эта схема уже рассматривалась на сайте, но с помощью коллег удалось несколько улучшить её.
Я собрал эту схему в первоначальном виде и столкнулся с одним неприятным моментом. При регулировке тока не могу выставить 0.1 А — минимум 1.5 А при R6 0.22 Ом. Когда увеличил сопротивление R6 до 1.2 Ом — ток при коротком замыкании получился минимум 0.5 А. Но теперь R6 стал быстро и сильно нагреваться. Тогда задействовал небольшую доработку и получил регулировку тока намного более шире. Примерно от 16 мА до максимума. Также можно сделать от 120 мА если конец резистора R8 перекинуть в базу Т4. Суть в том, что до падения напряжения резистора добавляется падения перехода Б-Э и это дополнительное напряжение позволяет раньше открыть Т5, и как следствие — раньше ограничить ток.
Рекомендуем такой вариант схемы с мультисима. Добавлен резистор (R9 100 Ом) в базу Т5 (Q5) для ограничения тока при крайнем левом положении резистора R8 (470 Ом). Регулирует от 10 мА до максимума.
На базе этого предложения провёл успешные испытания и в итоге получил простой лабораторный БП. Выкладываю фото моего лабораторного блока питания с тремя выходами, где:
Также помимо платы регулировки выходного напряжения устройство было дополнено платой фильтра питания с блоком предохранителей. Что получилось в итоге — смотрите далее:
Отдельная благодарность за улучшение схемы — Rentern. Сборка, корпус, испытания — aledim.
Форум по обсуждению материала ЛУЧШИЙ САМОДЕЛЬНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ
Самодельный функциональный генератор сигналов 0,1 Гц — 100 кГц на микросхеме ICL8038.
Приводится несколько рабочих схем электромагнитных Gauss Gun. Первая часть сборника.
Обзор китайского устройства для электролиза воды — фото, видео, описание работы.
Микрофоны MEMS — новое качество в записи звука. Подробное описание технологии.
Линейный блок питания для компьютера своими руками
Часовой пояс: UTC + 3 часа
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group
Русская поддержка phpBB
Extended by Karma MOD © 2007—2012 m157y
Extended by Topic Tags MOD © 2012 m157y
Работоспособность сайта проверена в браузерах:
IE8.0, Opera 9.0, Netscape Navigator 7.0, Mozilla Firefox 5.0
Адаптирован для работы при разрешениях экрана от 1280х1024 и выше.
При меньших разрешениях возможно появление горизонтальной прокрутки.
По всем вопросам обращайтесь к Коту: kot@radiokot.ru
©2005-2022
Пайка и тестирование
Блок питания у меня получился таким:
Стенд сделан из оргстекла, склеенного прозрачным эпоксидным клеем. В качестве LDO был использован L4941BV. Он выдает напряжение 5 В и ток до 1 А. Согласно даташиту PDF, при токе 200 мА падение напряжения составляет лишь 0.15 В. Сам же стабилизатор при этом потребляет около 10 мА. Ожидалось, что в итоге БП сможет выдавать 150-180 мА.
Полная схема (кликабельно):
Блок питания тестировался при помощи 5-ваттных резисторов. Их номиналы уменьшались, то есть, ток увеличивался, до тех пор, пока на осциллографе не появилась рябь (ripple) в 60 мВ:
Произошло это на нагрузке 23 Ом. Соответственно, ток составил 217 мА, а мощность — 1.085 Вт.
Для измерения потребляемой мощности и коэффициента мощности был использован ваттметр МЕГЕОН 71017:
Согласно прибору, на такой нагрузке БП потребляет 2.75 Вт. Эффективность составила:
Мы можем посчитать активную мощность (active power) в LTspice, как среднее от произведения входного тока на входное напряжение. Эта величина уже учитывает коэффициент мощности вместе с любыми искажениями в кривой потребляемого тока. Выходная мощность нам известна, она составляет 5 В умножить на 200 мА, или 1 Вт. Но такие расчеты дают эффективность не более 32%.
Также при использовании директивы .four 50 I(V1) модель выводит коэффициент мощности в SPICE Error Log:
Однако прибор показывает PF равный 0.925. В общем, такая упрощенная модель не подходит для оценки эффективности и коэффициента мощности.
Все своими руками
Здравствуйте. На днях решил, что мне срочно не хватает еще одного блока питания. Буду собирать давно проверенную схему регулируемого стабилизированного блока питания и использовать в качестве лабораторного блока питания.
Выбрал эту схему, так как собираю ее 4 раз и не разу не удалось сжечь силовой транзистор, запаса хватает с головой.
Преимущества самодельного лабораторного блока питания:
Плавная регулировка напряжения от 0 до 30В, а при доработке вытянет до 50В
Стабилизация тока от 0 до 1А, а при параллельной установке силовых транзисторов, ток ограничен вашей фантазией.
Есть защита от короткого замыкания. Блок питания в режиме стабилизации тока с нулем на выходе
Радует низкий уровень пульсаций на выходе БП
Схема лабораторного блока питания
Может кто-то узнает эту схему, это схема регулируемого блока питания со стабилизацией напряжения, именуемый ПиДБП V14 с форума Паяльник.
Подобную схему, очень-очень давно, я собирал для зарядного устройства из двух компараторов, но были проблемы со стабилизацией напряжения из-за того, что у меня компараторы работали паралельно. В поисках решения проблемы я нашел эту схему лабораторного БП, переделал под свои детали и полюбил ее за простоту и надежность. Кстати, спустя время вышла версия 16, в которой ребята тоже использовали параллельное включение и решили проблему со стабилизацией.
16 версию потом соберу, а пока V14 вкратце. Напряжение с моста фильтруется конденсаторами, емкость чем больше тем лучше. Источник опорного напряжения собран на стабилизаторе TL431 усиленный транзистором.
Ток стабилизируется компаратором DA1.2. Напряжение с токового шунта сравнивается с опорным с резисторного делителя R16R17R18.
Напряжение стабилизируется компаратором DA1.1 сравнивая напряжения с делителя R12R14R15 и делителя R10R11. ИОН-ом для питания R10R11 служит выход компаратора DA1.2.
Ну и остался транзисторный каскад. Я использовал 2SC945, КТ814 и КТ803А на массивный радиатор
Была изготовлена компактная печатная плата под LM358, в оригинальной схеме LM324.
Печатная плата лабораторного блока питания
Плата протравилась быстро, потом просверлилась самодельным сверлильным станком и начался процес сборки лабораторного блока питания
Для безопасной сборки буду собирать схему частями. Для начала собрал на плате все компоненты кроме транзистора VT3 и операционного усилителя LM358. Временно устанавливаю перемычку паралельно резистору R8 и подаю питание 21В от другого лабораторного блока питания. Блок питания не ушел в защиту и это уже радует, потребление миллиамперы и можно что то попробовать замерять. А мерять буду опорное напряжение которое в норме 12.6В, а так же отсутствие напряжение на выходе схемы БП.
Вот схематически изобразил, где ставить перемычку и карта напряжений.
Так же можно замерить напряжение на делителе R16R17R18, оно должно регулироваться от 30мВ до 500мВ.
Теперь установлю перемычку от ИОН к R7 как показано на схеме
Должно появиться напряжение почти равное напряжению питания, если так то все нормально.
Ну если все хорошо работает, то запаиваю компаратор и транзистор. Транзистор на проводах вывел на радиатор. Установил конечно через термопасту.
Подключаю опять 21В от лабораторного блока питания и пробую менять напряжение на выходе и если все регулируется пора к серьезным испытаниям.
Добавляю в схему диодный мостик и трансформатор со вторичкой 30В. Включаю в сеть через лампу, после моста 42В, на ИОН как и было 12.6В. Напряжение регулируется от 0 до 31В, исключу из цепи защитную лампу и ток проверю самодельной электронной нагрузкой.
Ток регулируется от 35мА и максимальный ток 1А при напряжении на выходе 31В.
При этом на диодном мосте под нагрузкой 33В, как раз 2В хватает на падение на транзисторах. К тому же заменю один кондей 2200мкФ на 4700мкФ и картина будет еще краше. На фото напряжение на диодном мосте под нагрузкой и без
Ну и еще один тест который на пену выведет диванных экспертов — это КЗ блока питания через амперметр.
Если не в курсе, то ток во всей цепи одинаковый и при таком включении амперметра, амперметр покажет ток проходящий по резистору, которым в данной ситуации являются все проводники, от транзистора до шунта.
Настройка регулируемого лабораторного блока питания
Что касаемо настройки, так тут делов на 5 сек. Подстроечным резистором R15 устанавливается максимальное выходное напряжение. Я только щас заметил, что этот резистор на фото отсутствует. В пробном варианте платы вместо него установил обычный резистор и что бы сократить время на подбор, я его паял с другой стороны платы.
Максимальный ток определяется шунтом R20. При максимальном токе на нем падение должно быть 500мВ. Что бы долго не считать: 0.5Ом-1А, 0.33Ом-1.5А, 0.25Ом-2А, 0.16Ом-3А, 0.1Ом-5А. Чем больше ток, тем больше силовых транзисторов и больше размер радиатора
Ну на этом наверное всем удачи с повторением схемы лабораторного блока питания.
Хотите такое же устройство?
Напишите мне на внутреннюю почту Вконтакте.
Если вам нравятся мои статьи подписывайтесь на обновления, кнопки вверху страницы. А так же добавьте эту статью в закладки, что бы не потерять, кнопки под статьей справа
Уважаемые читатели. Дело в том, что сборка моих проектов занимает очень много времени, не простительно много удерживаю средств из семейного бюджета и больше этого делать не буду. Если вам нравиться то, чем я тут занимаюсь и хотите продолжения, то прошу поддержки с вашей стороны. Будет поддержка, будет много нового(чертежи и схемы уже лежат).Поддержать можно тут
Индикация
Для индикации обычно используются устройства индикации и модуль измерения на микроконтроллерах. Питание таких контроллеров лежит в пределах 3-5 В.
Лабораторный бп должен простоять под нагрузкой не менее 2 часов. После этого проверяют температуру корпусов трансформаторов, работу теплоотводов. При намотке трансформаторов для снижения шума при работе намотку обмоток осуществляют плотно виток к витку. Готовую конструкцию заливают парафином. При установке элементов на радиаторы места контактов промазывают теплопроводящей пастой.
В корпусе просверливают ряд отверстий, напротив теплоотводов, сверху дополнительно устанавливают кулер.
Линейные блоки питания — проектирование
Разработка линейного блока питания похожа на чтение на иврите: вы начинаете с конца и продвигаетесь к началу. Ключевая спецификация — это напряжение на выходе, которое мы хотим иметь, и какую величину тока мы можем получить от него без падения напряжения. В этом проекте давайте нацелимся на 12V при токе 1 А и 3V на регуляторе. У любого регулятора должна быть определенная необходимая разница между входным и выходным напряжениями для правильной работы. Если не указано иное, предположите, что это минимум 3V. Некоторые из используемых здесь регуляторов рассчитаны только на 2V.
Если на выходе нам нужно 12V, то на конденсаторе нужно 12 + 3 = 15V. Теперь, когда этот конденсатор заряжается и разряжается, в нем должна присутствовать переменная составляющая, то есть пульсация напряжения. Чем больше ток, потребляемый конденсатором, тем хуже пульсации, и это тоже нужно учитывать. При выборе значения 10%, т.е. 1,2V (размах), ограничение рассчитывается следующим образом:
где f равно 50 или 60 в зависимости от частоты вашей сети. Следовательно, нам необходимы:
Это возвращает нас к диодам. Поскольку диоды подают не только ток нагрузки, но и ток заряда конденсатора, они будут использовать больший ток.
В двухполупериодном мосту ток составляет 1,8*I нагрузки. На центральном отводе, это 1,2*I нагрузки. Учитывая это, мы должны использовать диоды не менее 2 А.
Теперь мы переходим обратно к вторичной обмотке трансформатора и ее удельному напряжению. В любой надежной системе мы должны учитывать допуски. Если мы будем следовать только минимальным требованиям к конструкции, вход регулятора может упасть ниже уровня падения напряжения, что окажет значительное влияние на сеть. В коммерческих проектах обычно указывается ± 10%, поэтому, если у нас напряжение 230 В, это означает, что оно может упасть до 207V.
Таким образом, необходимое напряжение на вторичной обмотке будет следующим:
где 0,92 — КПД трансформатора, а 0,707 — 1/√2.
Vreg — падение напряжения регулятора, Vrect — падение напряжения на 2 диодах, которое составляет 2*0,7 для цепи центрального отвода и 4*0,7 для полного моста. Пульсации напряжения V было указано как 10% от 12V или 1,2V, поэтому:
Это означает, что готового трансформатора на 15V должно хватить. Бывает, что вы не можете найти подходящий трансформатор, но есть в наличии другой, с более высоким напряжением. Обратной стороной этого является то, что на стабилизаторе будет более высокое напряжение и, как следствие, большая мощность, рассеиваемая его радиатором.
Последнее, что нужно сейчас указать, — это габаритная мощность трансформатора в ВА. Это простая и распространенная ошибка — думать, что ВА будет Vsec*Iload, т.е. 15*1 = 15VA. Но мы не должны забывать, что трансформатор также заряжает конденсатор, поэтому в зависимости от конфигурации, нагрузка 1,2 или 1,8*I означает большую разницу, то есть 1,8*1*15 = 27 ВА.
На этом конструирование завершается. А как насчет предохранителя? Это целая наука, но для этого простого блока питания я бы оценил его в 2 раза больше первичного входного тока. Таким образом, в данном случае ВА равно 27, а напряжение сети составляет 230V, а I=2*27/230 = 250 мА.
Теперь мы можем добавить в регулятор последние несколько компонентов:
Для C1 мы рассчитали его на 4200 мкФ. Но поскольку регулятор удалит большую часть пульсации, она может быть меньше или вдвое меньше той, что составляет 2200 мкФ. Назначение C2 и C3 — обеспечение стабильности и помехоустойчивости регулятора. Конденсаторы C2 10 мкФ и C1 1 мкФ. В идеале эти емкости должны быть танталового типа, но если вы вынуждены использовать алюминий, вам следует удвоить значение.
Шунтирующим диодом D3 часто пренебрегают, но он важен. Если произойдет короткое замыкание на входе регулятора, любая накопленная емкость в нагрузке Vcc, включая C3, разрядится на заднюю часть регулятора и, возможно, спалит его. Но D3 спасает от такой ситуации.
Теперь давайте заменим фиксированный регулятор на регулируемый на основе популярного и простого в использовании LM317 и добавим дополнительную отрицательную версию LM337, чтобы сформировать двойной регулируемый блок питания. Обратите внимание, что мы использовали трансформатор с центральным отводом, а также полный мостовой выпрямитель. Следующие примечания в равной степени относятся к отрицательной половине блока питания. Единственное, что осталось рассчитать — это R6 и R7.
Если вы сделаете R6 = 220, тогда для любого напряжения между Vmax и Vmin, R7 = (176*Vout) — 220. Итак, если вы хотите 9V, R7 будет 176*9 — 220 = 1k4. Вы также можете использовать двойной подстроечный резистор от 5 до 10kОм (линейный) для одновременной регулировки обеих сторон. Трансформатор с вторичной обмоткой 25/0/25 подойдет. C8 и C9 обеспечивают помехоустойчивость и могут составлять 10 мкФ. C10 и C11 — 1 мкФ, а C4 и C7 — 1000 мкФ. Минимальное выходное напряжение составляет около 1,25V.
