Меню

Лабораторный блок питания 1 2 30В 4А с цифровой индикацией



Мощный блок питания с защитой по току

Каждому человеку, собирающему электронные схемы, необходим универсальный источник питания, позволяющий в широких пределах изменять напряжение на выходе, контролировать ток и при необходимости отключать питаемое устройство. В магазинах подобные лабораторные блоки питания стоят весьма недёшево, но зато собрать такой можно самостоятельно из распространённых радиодеталей. Представленный блок питания включает в себя:

  • Регулировку напряжения до 24 вольт;
  • Максимальный ток, отдаваемый в нагрузку, до 5 ампер;
  • Защиту по току с выбором нескольких фиксированных значений;
  • Активное охлаждение для работы при больших токах;
  • Стрелочные индикаторы тока и напряжения;

Схема регулятора напряжения

Самый простой и доступный вариант регулятора напряжения – схема на специальной микросхеме, называемой стабилизатором напряжения. Наиболее подходящим вариантом является LM338, она обеспечивает максимальный ток в 5 А и минимум пульсаций на выходе. Также сюда подойдут LM350 и LM317, но максимальный ток в этом случае составит 3 А и 1,5 А соответственно. Переменный резистор служит для регулировки напряжения, его номинал зависит от того, какое максимальное напряжение необходимо получить на выходе. Если максимальное выходное требуется 24 вольта – необходим переменный резистор сопротивлением 4,3 кОм. В этом случае нужно взять стандартный потенциометр на 4.7 кОм и соединить параллельно с ним постоянный на 47 кОм, общее сопротивление получится примерно 4.3 кОм. Для питания всей схемы необходим источник постоянного тока с напряжением 24-35 вольт, в моём случае это обычный трансформатор со встроенным выпрямителем. Также можно применять зарядные устройства ноутбуков или другие различные импульсные источники, подходящие по току.
Данный регулятор напряжения является линейным, а значит, вся разница между входным и выходным напряжением приходится на одну микросхему и рассеивается на ней в виде тепла. При больших токах это весьма критично, поэтому микросхема должна быть установлена на большом радиаторе, лучше всего для этого подойдёт радиатор от процессора компьютера, работающий в паре с вентилятором. Для того, чтобы вентилятор не вращался всё время зря, а включался только при нагреве радиатора, необходимо собрать небольшой датчик температуры.

Схема управления вентилятором

В его основе лежит NTC термистор, сопротивление которого меняется в зависимости от температуры — при увеличении температуры сопротивление значительно уменьшается, и наоборот. Операционный усилитель выполняет роль компаратора, регистрируя изменение сопротивление термистора. При достижении порога срабатывания на выходе ОУ появляется напряжение, транзистор отпирается и запускает вентилятор, вместе с которым загорается светодиод. Подстроечный резистор служит для настройки порога срабатывания, его номинал стоит выбирать исходя из сопротивления термистора при комнатной температуре. Допустим, термистор имеет сопротивление 100 кОм, подстроечный резистор в этом случае должен иметь номинал примерно 150-200 кОм. Главное преимущество этой схемы – наличие гистерезиса, т.е. разницы между порогами включения и выключения вентилятора. Благодаря гистерезису не происходит частого включения-выключения вентилятора при температуре, близкой к пороговой. Термистор выводится на проводках непосредственно на радиатор и устанавливается в любое удобное место.

Источник

Блок питания 0…30В/5А с цифровой индикацией напряжения и тока

Описываемый блок питания предназначен для использования в радиолюбительской лаборатории. Несмотря на то, что в радиолюбительской литературе печаталось множество схем подобных устройств, данный блок питания не требователен к специализированным микросхемам и импортным элементам. В настоящее время вопрос приобретения микросхем по-прежнему актуален и в некоторых регионах, доставать их проблематично. Данный блок питания является модернизацией блока питания, описанным в ( II ). Блок питания собран только из доступных деталей.

Характеристики блока питания:
Выходное напряжение регулируется от 0 до 30 В.
Выходной ток 5 А.
Падение напряжения при токе от 1 А до 6 А ничтожно мало и на выходных показателях не отражается.

Схема блока питания показана на рис.1 ниже

Схема блока питания
Рис. 1

Данный блок питания содержит три основных узла: внутренний сетевой узел питания VD 1- VD 4, C 1- C 7, DA 1, DA 2, узел защиты от перегрузки и КЗ VS 1, R 1- R 4, VD 3 и основной узел – регулируемый стабилизатор напряжения VT 2- VT 7, VD 4- VD 5, R 4- R 14, C 8.

А так же к блоку питания добавляется цифровая панель, т.е. блок индикации, который показан на рис.5.

Внутренний сетевой узел питания построен по традиционной схеме с сетевым трансформатором Т1.

Узел защиты особенностей не имеет. Датчик тока рассчитывался на ток 3А, но можно его рассчитать и на 5А. Длительное время блок питания эксплуатировался с током 5А. Никаких сбоев в его работе не наблюдалось. Диод HL 1 индицирует перегрузку по току или КЗ в нагрузке.

Основной узел – регулируемый стабилизатор напряжения компенсационного типа. Он содержит входную дифференциальную ступень на транзисторах VT 5, VT 7, две ступени усиления на транзисторах VT 3 и VT 2, и регулирующий транзистор VT 1. Элементы VT 4, VT 6, VD 4, VD 5, R 5 — R 8, R 10 образуют стабилизаторы тока. Конденсатор С8 предотвращает самовозбуждение блока. Т.к. транзисторы VT 5 и VT 7 не подбирались одинаковыми, то имеется определенное «смещение нуля» этого каскада, которое и является минимальным напряжением блока питания. В небольших пределах оно регулируется с помощью подстроечного резистора R 7 и, в авторском варианте достигало на выходе блока питания приблизительно 47 m V . Выходное напряжение регулируется резистором R 13. Верхняя граница напряжения – подстроечным резистором R 14.

5-107-2.jpg
Рис. 2

Конструкция и детали. Мощность трансформатора Т1 должна быть не менее 100 – 160вт, ток обмотки II – не менее 4 – 6А. Ток обмотки III – не менее 1…2А. Диодную сборку RS 602 можно заменить на сборку RS 603 или диодами, рассчитанными на ток 10А. Диодный мост VD 2 можно заменить на любой из серии КЦ402 – КЦ405, которые приклеиваются со стороны печатных дорожек, зеркально конденсатору С1 и соединяются гибкими проводниками с контактными площадками VD 2 на плате. Транзистор VT 1 следует устанавливать на теплоотводе площадью не менее 1500см 2 . Площадь радиатора рассчитывается по формуле S = 10 I n ( U вх. – U вых. ), где S – площадь поверхности радиатора (см 2 ); I n – максимальный ток, потребляемый нагрузкой; U вх. – входное напряжение (В); U вых. – выходное напряжение (В).

Транзистор КТ825А – составной. Его можно заменить парой транзисторов, как показано на рисунке 2.

Данные транзисторы, соединенные по схеме Дарлингтона. Резистор R 4 подбирают экспериментально, по току срабатывания защиты. Резисторы R 7 и R 14 – многооборотные СП5-2. Резистор — R 13 любой переменный с линейной функциональной характеристикой (А). В авторском варианте применен переменный резистор ППБ-3А на 2,2К — 5% . Микросхемы DA 1 и DA 2 можно заменить аналогичными отечественными КР142ЕН5А и КР1162ЕН5А. Их мощность позволяет стабилизированное напряжение ± 5 В для питания внешних нагрузок с током потребления до 1А. Данной нагрузкой является цифровая панель, которая используется для цифровой индикации напряжения и тока в блоках питания. Если не использовать цифровую панель, то микросхемы DA 1 и DA 2 можно заменить микросхемами 78 L 05 и 79 L 05.

Печатная плата блока питания показана на рис.3 и рис.4.

Схема расположения элементов блока питания
Рис. 3

Печатная плата блока питания
Рис. 4

Налаживание. Так как конструкция расположена на двух печатных платах, сначала настраивают блок питания, затем блок цифровой индикации.

Блок питания. При исправных деталях и отсутствие ошибок в монтаже устройство начинает работать сразу после включения. Его налаживание заключается в установлении необходимых пределов изменения выходного напряжения и тока срабатывания защиты. Движки резисторов R 7 и R 13 должны находиться в среднем положении. Резистором R 14 по вольтметру добиваются показания 15 вольт. Затем движок резистора R 13 переводят в минимальное положение и по вольтметру резистором R 7 устанавливают 0 вольт. Теперь движок резистора R 13 переводят в максимальное положение и резистором R 14 по вольтметру устанавливают напряжение 30 вольт. Резистор R 14 можно заменить постоянным, для этого в плате предусмотрено место – резистор R 15. В авторском варианте это резистор 360 Ом. Размер печатной платы блока питания 110 х 75 мм . Диоды VD 3 – VD 5 можно заменить на диоды КД522Б.

Цифровая панель состоит из входного делителя напряжения и тока, микросхемы КР572ПВ2А и индикации из четырех семисегментных светодиодных индикаторов, показанных на рис 5. Резистор R 4 цифровой панели состоит из двух отрезков константанового провода ? =1мм и длиной 50мм. Разница в номинале резистора должна превышать 15 — 20%. Резисторы R 2 и R 6 марки СП5-2 и СП5-16ВА. Переключатель режимов индикации напряжения и тока типа П2К. Микросхема КР572ПВ2А представляет собой преобразователь на 3,5 десятичных разрядов, работающий по принципу последовательного счета с двойным интегрированием, с автоматической коррекцией нуля и определением полярности входного сигнала.

Читайте также:  Переделка блока питания для машины

Для индикации использовались импортные светодиодные семисегментные индикаторы KINGBRIGT DA 56 – 11 SRWA с общим анодом. Конденсаторы С2 – С4 желательно применять пленочные типа К73-17. Вместо импортных семисегментных светодиодов можно применить отечественные с общим анодом типа АЛС324Б.

Цифровая панель индикации напряжения и тока
Рис. 5

Цифровая панель индикации напряжения и тока. После включения питания и безошибочном монтаже, при исправных деталях должны засветиться сегменты индикации HG 1- HG 3. По вольтметру резистором R 2 на ножке 36 микросхемы КР572ПВ2 выставляется напряжение 1 вольт. К ножкам (а) и ( b ) подключают блок питания. На выходе блока питания устанавливают напряжение 5 … 15 вольт и подбирают резистор R 10 (грубо), заменив его, на время, переменным. С помощью резистора R8 устанавливают более точное показание напряжения. После чего, к выходу блока питания подсоединяют переменный резистор мощностью 10 … 30 ватт, по амперметру выставляют ток равным 1А и резистором R 6 выставляют значение на индикаторе. Показание должно быть 1,00. При токе 500 мА – 0,50, при токе 50мА – 0,05. Таким образом, индикатор может индицировать ток от 10мА, т.е. 0,01. Максимальное значение индикации тока 9,99А.

Для большей разрядности индикации можно применить схему на КР572ПВ6. Размер печатной платы цифровой панели 80 х 50 мм ., рис.6 и рис.7. Контактные площадки U и I на печатной плате цифровой панели, с помощью гибких проводников подключаются к точкам соответствующих индикаторов HG 2 и HG 1. Микросхему КР572ПВ2А можно заменить на импортную микросхему ICL7107CPL.

5-107-6.jpg
Рис. 6

5-107-7.jpg
Рис. 7

Литература:

• Стабилизированный выпрямитель тока типа ТЭС 12 – 3 – НТ. г Горце Делчев. Болгария. 1984г.
• А.Патрин Лабораторный блок питания 0…30 В. РАДИО №10 2004г., стр.31.
• Импульсный блок питания на базе ПК. С.Митюрев. РАДИО №10 2004г. стр.33.
• Ануфриев А. Сетевой блок пита­ ния для домашней лаборатории. — Радио, 1992, N 5, С.39-40.
• Стабилизатор напряжения с двойной защитой Ю. КУРБАКОВ , РАДИО февраль 2004г. стр.39.
• Бирюков С. Портативный цифровой мультиметр. — В помощь радиолюбителю, вып. 100 — ДОСААФ, 1988. с. 71-90.
• Бирюков С. Цифровые устройства на МОП интегральных микросхемах. — М.: Радио и связь, 1990:1996 (второе издание).
• Радио N 8 1998г. с.61-65
• Digital Voltmeter

Источник

Блок питания с индикатором своими руками

Программирование микроконтроллеров Курсы

Простой и надежный блок питания своими руками при нынешнем уровне развития элементной базы радиоэлектронных компонентов можно сделать очень быстро и легко. При этом не потребуются знания электроники и электротехники на высоком уровне. Вскоре вы в этом убедитесь.

Изготовление своего первого источника питания довольно интересное и запоминающееся событие. Поэтому важным критерием здесь является простота схемы, чтобы после сборки она сразу заработала без каких-либо дополнительных настроек и подстроек.

Следует заметить, что практически каждое электронное, электрическое устройство или прибор нуждаются в питании. Отличие состоит лишь в основных параметрах – величина напряжения и тока, произведение которых дают мощность.

Изготовить блок питания своими руками – это очень хороший первый опыт для начинающих электронщиков, поскольку позволяет прочувствовать (не на себе) различные величины токов, протекающих в устройствах.

Современный рынок источников питания разделен на две категории: трансформаторные и безтрансформаторные. Первые достаточно просты в изготовлении для начинающих радиолюбителей. Второе неоспоримое преимущество – это сравнительно низкий уровень электромагнитных излучений, а соответственно и помех. Существенным недостатком по современным меркам является значительная масса и габариты, вызванные наличием трансформатором – самого тяжелого и громоздкого элемента в схеме.

Безтрансформаторные блоки питания лишены последнего недостатка ввиду отсутствия трансформатора. Вернее он там есть, но не в классическом представлении, а работает с напряжением высокой частоты, что позволяет снизить число витков и размеры магнитопровода. В результате снижаются вцелом габариты трансформатора. Высокая частота формируется полупроводниковыми ключами, в процессе из включения и выключения по заданному алгоритму. Вследствие этого возникают сильные электромагнитные помехи, поэтому такие источник подлежат обязательному экранированию.

Мы будем собирать трансформаторный блок питания, который никогда не утратит своей актуальности, поскольку и поныне используется в аудиотехнике высокого класса, благодаря минимальному уровню создаваемых помех, что очень важно для получения качественного звука.

Устройство и принцип работы блока питания

Стремление получить как можно компактнее готовое устройство примело к появлению различных микросхем, внутри которых находятся сотни, тысячи и миллионы отдельных электронных элементов. Поэтому практически любой электронный прибор содержит микросхему, стандартная величина питания которой 3,3 В или 5 В. Вспомогательные элементы могут питаться от 9 В до 12 В постоянного тока. Однако мы хорошо знаем, что розетке переменное напряжение 220 В частотою 50 Гц. Если его подать непосредственно на микросхему или какой-либо другой низковольтный элемент, то они мгновенно выйдут из строя.

Блок питания своими руками

Отсюда становится понятным, что главная задача сетевого блока питания (БП) состоит в снижении величины напряжения до приемлемого уровня, а также преобразование (выпрямление) его из переменного в постоянное. Кроме того, его уровень должен оставаться постоянным независимо от колебаний входного (в розетке). Иначе устройство будет работать нестабильно. Следовательно, еще одна важнейшая функция БП – это стабилизация уровня напряжения.

В целом структура блока питания состоит из трансформатора, выпрямителя, фильтра и стабилизатора.

Функциональная схема блока питания

Помимо основных узлов еще используется ряд вспомогательных, например, индикаторные светодиоды, которые сигнализируют о наличие подведенного напряжения. А если в БП предусмотрена его регулировка, то естественно там будет вольтметр, а возможно еще и амперметр.

Трансформатор

В данной схеме трансформатор применяется для снижения напряжения в розетке 220 В до необходимого уровня, чаще всего 5 В, 9 В, 12 В или 15 В. При этом еще осуществляется гальваническая развязка высоковольтных с низковольтными цепями. Поэтому при любых внештатных ситуациях напряжение на электронном устройстве не превысит значение величины вторичной обмотки. Также гальваническая развязка повышает безопасность обслуживающего персонала. В случае прикосновения к прибору, человек не попадет под высокий потенциал 220 В.

Конструкция трансформатора довольно проста. Он состоит из сердечника, выполняющего функцию магнитопровода, который изготовляется из тонких, хорошо проводящих магнитный поток, пластин, разделенных диэлектриком, в качестве которого служит нетокопроводящий лак.

На стержень сердечника намотаны минимум две обмотки. Одна первичная (еще ее называют сетевая) – на нее подается 220 В, а вторая – вторичная – с нее снимается пониженное напряжение.

Принцип работы трансформатора

Принцип работы трансформатора заключается в следующем. Если к сетевой обмотке приложить напряжение, то, поскольку она замкнута, в ней начнет протекать переменный ток. Вокруг этого тока возникает переменное магнитное поле, которое собирается в сердечнике и протекает по нему в виде магнитного потока. Поскольку на сердечнике расположена еще одна обмотка – вторичная, то поде действием переменного магнитного потока в ней навидится электродвижущая сила (ЭДС). При замыкании этой обмотки на нагрузку, через нее будет протекать переменный ток.

Радиолюбители в своей практике чаще всего применяют два вида трансформаторов, которые главным образом отличатся типом сердечника – броневой и тороидальный. Последний удобнее в применении тем, что на него достаточно просто можно домотать нужное количество витков, тем самым получить необходимое вторичное напряжение, которое прямопропорционально зависит от количества витков.

Трансформатор тороидальный | Трансформатор броневой

Основными для нас являются два параметра трансформатора – напряжение и ток вторичной обмотки. Величину тока примем равной 1 А, поскольку на такое же значение мы возьмем стабилитроны. О чем немного далее.

Диодный мост

Продолжаем собирать блок питания своими руками. И следующим порядковым элементом в схеме установлен диодный мост, он же полупроводниковый или диодный выпрямитель. Предназначен он для преобразования переменного напряжения вторичной обмотки трансформатора в постоянное, а точнее говоря, в выпрямленное пульсирующее. Отсюда и происходит название «выпрямитель».

Существуют различные схемы выпрямления, однако наибольшее применение получила мостовая схема. Принцип работы ее заключается в следующем. В первый полупериод переменного напряжения ток протекает по пути через диод VD1, резистор R1 и светодиод VD5. Далее ток возвращается к обмотке через открытый VD2.

Принцип работы мостового выпрямителя

К диодам VD3 и VD4 в этот момент приложено обратное напряжение, поэтому они заперты и ток через них не протекает (на самом деле протекает только в момент коммутации, но этим можно пренебречь).

Читайте также:  ASUS представила новые блоки питания ROG на 850 Вт в черной и белой расцветках

В следующий полупериод, когда ток во вторичной обмотке изменит свое направление, произойдет все наоборот: VD1 и VD2 закроются, а VD3 и VD4 откроются. При этом направление протекания тока через резистор R1 и светодиод VD5 останется прежним.

Мостовой выпрямитель

Диодный мост можно спаять из четырех диодов, соединенных согласно схемы, приведенной выше. А можно купить готовый. Они бывают горизонтального и вертикального исполнения в разных корпусах. Но в любом случае имеют четыре вывода. На два вывода подается переменное напряжение, они обозначаются знаком «

», оба одинаковой длины и самые короткие.

Диодный мост

С двух других выводов снимается выпрямленное напряжение. Обозначаются они «+» и «-». Вывод «+» имеет наибольшую длину среди остальных. А на некоторых корпусах возле него делается скос.

Конденсаторный фильтр

После диодного моста напряжение имеет пульсирующий характер и еще непригодно для питания микросхем и тем более микроконтроллеров, которые очень чувствительны к различного рода перепадам напряжения. Поэтому его необходимо сгладить. Для этого можно применяется дроссель либо конденсатор. В рассматриваемой схеме достаточно использовать конденсатор. Однако он должен иметь большую емкость, поэтому следует применять электролитический конденсатор. Такие конденсаторы зачастую имеют полярность, поэтому ее необходимо соблюдать при подключении в схему.

Схема сглаживания выпрямленного напряжения

Отрицательный вывод короче положительного и на корпусе возле первого наносится знак «-».

Конденсатор электролитический

Стабилизатор напряжения LM7805, LM7809, LM7812

Вы наверное замечали, что величина напряжения в розетке не равна 220 В, а изменяется в некоторых пределах. Особенно это ощутимо при подключении мощной нагрузки. Если не применять специальных мер, то оно и на выходе блока питания будет изменяться в пропорциональном диапазоне. Однако такие колебания крайне не желательны, а иногда и недопустимы для многих электронных элементов. Поэтому напряжение после конденсаторного фильтра подлежит обязательной стабилизации. В зависимости от параметров питаемого устройства применяются два варианта стабилизации. В первом случае используются стабилитрон, а во втором – интегральный стабилизатор напряжения. Рассмотрим применение последнего.

В радиолюбительской практике широкое применение получили стабилизаторы напряжения серии LM78xx и LM79xx. Две буквы указывают на производителя. Поэтому вместо LM могут быть и другие буквы, например CM. Маркировка состоит из четырех цифр. Первые две – 78 или 79 означают соответственно положительно или отрицательное напряжение. Две последние цифры, в данном случае вместо них два икса: хх, обозначают величину выходного U. Например, если на позиции двух иксов будет 12, то данный стабилизатор выдает 12 В; 08 – 8 В и т.д.

Для примера расшифруем следующие маркировки:

LM7805 → 5 В, положительное напряжение

LM7912 → 12 В, отрицательное U

Стабилизатор напряжения LM7805 | LM7809 | LM7812

Интегральные стабилизаторы имеют три вывода: вход, общий и выход; рассчитаны на ток 1А.

LM7805 обозначение выводов

Если выходное U значительно превышает входное и при этом потребляется предельный ток 1 А, то стабилизатор сильно нагревается, поэтому его следует устанавливать на радиатор. Конструкция корпуса предусматривает такую возможность.

Если ток нагрузки гораздо ниже предельного, то можно и не устанавливать радиатор.

Схема блока питания

Схема блока питания в классическом исполнении включает: сетевой трансформатор, диодный мост, конденсаторный фильтр, стабилизатор и светодиод. Последний выполняет роль индикатора и подключается через токоограничивающий резистор.

Схема блока питания

Поскольку в данной схеме лимитирующим по тока элементов является стабилизатор LM7805 (допустимое значение 1 А), то все остальные компоненты должны быть рассчитаны на ток не менее 1 А. Поэтому и вторичная обмотка трансформатора выбирается на ток от одного ампера. Напряжение ее должно быть не ниже стабилизированного значения. А по хорошему его следует выбирать из таких соображений, что после выпрямления и сглаживания U должно быть на 2 – 3 В выше, чем стабилизированное, т.е. на вход стабилизатора следует подавать на пару вольт больше его выходного значения. Иначе он будет работать некорректно. Например, для LM7805 входное U = 7 – 8 В; для LM7805 → 15 В. Однако следует учитывать, что при слишком завышенном значении U, микросхема будет сильно нагреваться, поскольку «лишнее» напряжение гасится на ее внутреннем сопротивлении.

Диодный мост можно сделать из диодов типа 1N4007, или взять готовый на ток не менее 1 А.

Сглаживающий конденсатор C1 должен иметь большую емкость 100 – 1000 мкФ и U = 16 В.

Конденсаторы C2 и C3 предназначены для сглаживания высокочастотных пульсаций, которые возникают при работе LM7805. Они устанавливаются для большей надежности и носят рекомендательный характер от производителей стабилизаторов подобных типов. Без таких конденсаторов схема также нормально работает, но поскольку они практически ничего не стоят, то лучше их поставить.

Блок питания своими руками на 78L05, 78L12, 79L05, 79L08

Часто необходимо питать только одну или пару микросхем или маломощных транзисторов. В таком случае применять мощный блок питания не рационально. Поэтому лучшим вариантом будет применение стабилизаторов серии 78L05, 78L12, 79L05, 79L08 и т.п. Они рассчитаны на максимальный ток 100 мА = 0,1 А, но при этом очень компактные и по размерам не больше обычного транзистора, а также не требует установки на радиатор.

78L05 обозначение выводов

Маркировка и схема подключения аналогичны, рассмотренной выше серии LM, только отличается расположением выводов.

LM7805 | 78L05

Для примера изображена схема подключения стабилизатора 78L05. Она же подходит и для LM7805.

LM7805 | 78L05 схема включения

Схема включения стабилизаторов отрицательно напряжения приведена ниже. На вход подается -8 В, а на выходе получается -5 В.

Блок питания с отрицательным напряжением

Как видно, сделать блок питания своими руками очень просто. Любое напряжение можно получить путем установки соответствующего стабилизатора. Следует также помнить о параметрах трансформатора. Далее мы рассмотри, как сделать блок питания с регулировкой напряжения.

Источник

Блок питания с регулировкой напряжения и тока

Друзья, сегодня хочу рассказать вам о своей новой самоделке, это блок питания с регулировкой напряжения и тока о котором мечтают все без исключения начинающие и опытные радиолюбители. Устройство можно использовать, как в качестве лабораторного блока для питания различных самоделок, так и в качестве зарядного устройства для зарядки автомобильных аккумуляторов. Блок питания имеет стабилизированный регулятор напряжения и систему ограничения силы тока, защиту от переполюсовки клейм аккумулятора со световой индикацией, а также автоматический регулятор скорости вентилятора, изменяющий обороты в зависимости от нагрева радиатора. На этом рисунке изображена схема блока питания с регулировкой напряжения и тока рассчитанная на ток до 10А. К этой схеме можно подключать любой трансформатор или импульсный источник питания от 12 до 30В. Для тех кто любит по мощнее, в этой статье вы также найдете схему рассчитанную на ток до 25А. Не буду торопить события. Внимательно читайте статью до конца.

Регулируемый стабилизатор напряжения LM317 позволяет плавно регулировать напряжение в диапазоне от 1.2 до 30В. Регулировка напряжения выполняется переменным резистором Р1. Транзистор Т1 MJE13009 выполняет роль ключа пропускающего через себя большой ток.

Система ограничения силы тока выполнена на полевом транзисторе Т2 IRFP260, позволяет ограничивать ток от 0 до 10А, управление током осуществляется переменным резистором Р2, что позволяет использовать данный блок питания в качестве зарядного устройства для зарядки автомобильных аккумуляторов. Мощный резистор R6 с сопротивлением 0.1 Ом 20 Вт выполняет роль шунта. Купить его не проблема в Китае на Али Экспресс. Если не хочется долго ждать можно соединить несколько резисторов параллельно тогда получится один мощный резистор. Обратите внимание на то, что при параллельном соединении резисторов применяется специальная формула.

Общее сопротивление резисторов делится на количество резисторов. Как определить общее сопротивление, одинаковых резисторов? Надо просто взять сопротивление одного резистора и разделить на количество резисторов. Например, у меня есть 4 резистора, сопротивление каждого резистора 1 Ом и рассеиваемая мощность 10 Вт, следовательно общее сопротивление всех резисторов 1 Ом, если их соединить параллельно, то получится общее сопротивление четырех резисторов 0.25 Ом 40 Вт. Мощность всех резисторов суммируется. Таким образом можно сделать резистор любой мощности. На фотографиях и в видеоролике в моем блоке питания вы увидите сборку из 4 резисторов по 1 Ом 10 Вт с общим сопротивлением 0.25 Ом и мощностью 40 Вт. Сделал я так потому, что в тот момент у меня не было под рукой, да и в магазине тоже мощного резистора на 0.1 Ом 20 Вт. Но вот чудо, оказалось, что регулировка тока в данной схеме отлично работает даже с сопротивлением в 0.25 Ом. Мне стало интересно и я решил провести серию экспериментов с резисторами пришедшими через пару недель из Китая, с сопротивлением в 0.1 Ом, 0.25 Ом, 0.5 Ом, и пришел к выводу, что с любым из этих сопротивлений регулировка тока работает отлично. То есть, в данную схему можно поставить резисторы с любым сопротивлением в диапазоне от 0.1 Ом до 0.5 Ом, что делает эту схему доступной для сборки начинающим радиолюбителям. Ведь не всегда можно найти в магазине резисторы с нужным сопротивлением и мощностью. Ещё я пробовал заменить резистор куском нихромовой спирали от электроплитки, все тоже самое на работу регулировки тока это никак не повлияло, единственный минус в том, что спираль сильно нагревалась и её пришлось залить в бетон.

Читайте также:  Модуль для сборки регулируемого блока питания с АлиЭкспресс

В схеме имеется встроенная защита от переполюсовки. При правильном подключении блока питания к аккумулятору загорается зеленый светодиод Led1. В случае не правильного подключения загорается красный светодиод Led2, сигнализирующий о ошибке подключения. Система корректно работает только при выключенном питании блока питания. То есть сначала подключаем аккумулятор, когда загорится зеленый светодиод включаем блок питания в сеть.

Автоматический регулятор оборотов вентилятора предназначен для уменьшения уровня шума возникающего в процессе работы блока питания. Стабилизатор напряжения L7812CV поддерживает постоянное напряжение 12В поступающее на делитель состоящий из терморезистора R8 установленного на радиаторе и подстроечного резистора Р3. Напряжение с делителя поступает на базу транзистора Т3. В процессе работы блока питания от большой нагрузки радиатор нагревается, сопротивление терморезистора R8 установленного в радиаторе становится меньше сопротивления подстроечного резистора Р3, напряжение на базе транзистора увеличивается и транзистор приоткрывается, тем самым увеличивая скорость вращения вентилятора. Настройка чувствительности регулятора осуществляется подстроечным резистором Р3.

В данной схеме регулируемого блока питания имеется возможность подключения разных моделей вольтметров и амперметров, стрелочных и электронных. С аналоговой классикой обозначенной на схеме буквами V вольтметр и A амперметр все понятно подключаем согласно схеме. Амперметр лучше покупать со встроенным шунтом, так гораздо компактней и дешевле. Класс точности вольтметра и амперметра с Али Экспресс должен быть 2.5 эти приборы работают нормально. А вот с китайскими электронными придется повозиться. На данный момент существует две модели китайских универсальных измерительных приборов (КУИП). Первая модель с синим проводом со встроенным шунтом более точная менее глючная, в последнее время её трудно найти на Али Экспресс. Вторая модель с желтым проводом и встроенным шунтом не точная и очень глючная с прыгающими показаниями амперметра от 0 до 0.25А на холостом ходу без нагрузки. Не понятно зачем её вообще продают? Если вы будете ставить электронный КУИП, тогда надо разорвать участок электрической цепи отмеченный на схеме красным крестиком. По другому в данной схеме электронный КУИП работать правильно не будет .

А эта схема для тех, кто любит мощные блоки питания. Как и обещал до 25А.

Источник

PicHobby.lg.ua

Полезные изобретения на микроконтроллерах

Лабораторный блок питания 1,2 … 30В/4А с цифровой индикацией.

Задумка.

В лаборатории каждого радиолюбителя должен быть лабораторный блок питания с возможностью регулировки выходного напряжения и тока, с защитой от коротких замыканий и индикацией «на борту». Идеальным решением может стать покупной блок питания. Однако многие, ради спортивного интереса, собирают блоки питания самостоятельно. Вот и у меня появилась необходимость в блоке питания. Решил собрать самостоятельно. В качестве основы выбрал набор Мастер Кит NK037. Подробнее ознакомиться с набором можно на сайте masterkit.ru. В качестве индикации выбрал вольтметр на PIC16F676. Проверить автомобильные форсунки совсем не сложно. В статье — Устройство проверки форсунок на PIC12F615 описывается электроника для стенда.

Технические характеристики блока питания:

  1. Выходное напряжение – 1.1 … 25В;
  2. Максимальный выходной ток – 4А;
  3. Защита от короткого замыкания;
  4. Цифровая индикация.

О схеме.

Принципиальная схема стабилизатора напряжения из набора NK037 показана на рисунке 1

 Принципиальная схема стабилизатора напряжения

Рисунок 1 – Принципиальная схема стабилизатора напряжения

Основа схемы – интегральный стабилизатор напряжения LM317. Схема набора NK037 не сильно отличается от типового включения микросхемы LM317 из даташита. Отличие выделено красным контуром. Транзистор VT2 – это токовый ключ, а на транзисторе VT1 собрана защита от превышения тока. Как показала практика, защита от превышения тока сразу не запускается и нуждается в наладке. Сам не стал возиться с этой защитой и просто ее исключил. На рисунке 2 показана схема стабилизатора напряжения с моими корректировками.

Принципиальная схема стабилизатора напряжения + небольшие корректировки

Рисунок 2 – Принципиальная схема стабилизатора напряжения + небольшие корректировки.

В набор NK037 не входит понижающий сетевой трансформатор, так что придется покупать отдельно. Напряжение на вторичной обмотке должно быть не менее 27-28В. Ну, а ток не менее 4А. Перечень всех компонентов, необходимых для сборки набора, приведен в таблице 1.

Таблица 1 – Перечень компонентов для стабилизатора напряжения.

Позиционное обозначение Наименование Аналог/замена
С1 Конденсатор электролитический – 4700мкФх50В
С2 Конденсатор керамический – 0,1мкФх50В
С3,С4 Конденсатор электролитический – 10мкФх50В
DA1 Интегральный стабилизатор LM317
G Диодный мост RS405 KBL06
R1 Резистор 5 Вт 0,22 Ом
R2 Резистор 2Вт 1,8…2,7 Ом
R3 Резистор 0,125Вт 4,7 кОм
R4 Резистор 0,125Вт 22 Ом
R5 Резистор 0,125Вт 220 Ом
VD Диод 1N4007
VT1 Транзистор КТ814
VT2 Транзистор КТ818

О печатной плате.

На рисунках 3, 4 показана печатная плата и размещение компонентов.

Рисунок 3 – Печатная плата стабилизатора напряжения.

Рисунок 4 – Размещение компонентов.

Внешний вид готовой платы показан на рисунке 5.

Внешний вид готовой платы набора NK037

Рисунок 5 – Внешний вид готовой платы набора NK037.

Транзистор VT2, микросхема DA1 и переменный резистор с платы вынесены.

На рисунке 6 можно посмотреть внешний вид вольтметра на PIC16F676. Вольтметр будет использоваться для последующей индикации выходного напряжения.

Внешний вид вольтметра на PIC16F676

Рисунок 6 – Внешний вид вольтметра на PIC16F676.

О сборке.

А теперь самое интересное — сборка лабораторного блока питания.

В качестве основы, для крепления двух плат и радиаторов, выбрал обычный ламинат толщиною около 8мм.

Основа для двух плат и радиаторов

Рисунок 7 – Основа для двух плат и радиаторов.

Саму основу, чуть позже, буду крепить к металлическому корпусу, а пока, чтоб не мешались шляпки винтов, засверливаю их под потай.

Засверливаем ламинат под потай

Рисунок 8 – Засверливаем ламинат под потай.

Засверливаем ламинат под потай

Рисунок 9 – Засверливаем ламинат под потай.

Вот что получилось – рисунок 10.

Две платы и радиаторы на основании из ламината

Рисунок 10 – Две платы и радиаторы на основании из ламината.

В качестве сетевого понижающего трансформатора использовал трансформатор с тороидальным сердечником, который закрепил к корпусу при помощи мебельной петли и длинного винта. Под трансформатор наклеил двухсторонний скотч, исключающий скольжение. Рисунки 11,12.

Крепление трансформатора к корпусу блока питания

Рисунок 11 – Крепление трансформатора к корпусу блока питания.

Снизу трансформатора приклеен двухсторонний скотч

Рисунок 12 – Снизу трансформатора приклеен двухсторонний скотч.

Сам корпус состоит из двух г-образных пластин, которые винтами скрепляются между собою. Передняя и задняя панели сделаны из гетинакса.

В задней панели насверлил отверстий для вентиляции, а также отверстие для сетевого шнура и предохранителя — рисунок 13.

Внешний вид задней панели

Рисунок 13 – Внешний вид задней панели.

Отверстия сверлил, используя шаблон — рисунок 14.

Шаблон для задней панели

Рисунок 14 – Шаблон для задней панели.

Сетевой шнур к задней панели прикрепил, используя небольшой хомут — рисунок 15.

Крепление сетевого шнура к задней панели

Рисунок 15 – Крепление сетевого шнура к задней панели.

На передней панели лабораторного блока питания закрепил индикатор, переменный резистор, клеммы для проводов питания, кнопку включения сети и светодиод. Рисунки 16-18.

Крепление индикатора на передней панели

Рисунок 16 – Крепление индикатора на передней панели.

Крепление индикатора на передней панели

Рисунок 17 – Крепление индикатора на передней панели.

Крепление сетевого выключателя и светодиода

Рисунок 18 – Крепление сетевого выключателя и светодиода.

Внешний вид передней панели — рисунок 19.

Внешний вид передней панели лабораторного блока питания

Рисунок 19 – Внешний вид передней панели лабораторного блока питания.

Ко дну корпуса прикрутил резиновые ножки, чтоб не скользил по столу – рисунок 20.

Резиновые ножки, чтоб блок питания не скользил

Рисунок 20 – Резиновые ножки, чтоб блок питания не скользил.

Фото готового лабораторного блока питания можно посмотреть на рисунках 21, 22

Готовый лабораторный блок питания

Рисунок 21 – Готовый лабораторный блок питания.

Готовый лабораторный блок питания

Рисунок 22 – Готовый лабораторный блок питания.

Источник