Все мастера, занимающиеся ремонтом электронной аппаратуры, знают о важности наличия лабораторного блока питания, с помощью которого можно получать различные значения напряжения и тока для использования при зарядке устройств, питании, тестировании схем и т. д. В продаже имеется много разновидностей таких аппаратов, но опытным радиолюбителям вполне по силам изготовить лабораторный блок питания своими руками. Использовать для этого можно бывшие в употреблении детали и корпуса, дополнив их новыми элементами.
Простое устройство
Самый простой блок питания состоит всего из нескольких элементов. Начинающим радиолюбителям будет несложно разработать и собрать эти легкие схемы. Главный принцип – создать выпрямительную схему для получения постоянного тока. При этом уровень напряжения на выходе меняться не будет, он зависит от коэффициента трансформации.
Основные компоненты для схемы простого блока питания:
- Понижающий трансформатор;
- Выпрямительные диоды. Можно включить их по схеме моста и получить полноволновое выпрямление либо использовать полуволновое устройство с одним диодом;
- Конденсатор для сглаживания пульсаций. Выбирается электролитический тип емкостью 470-1000 мкФ;
- Проводники для монтажа схемы. Их поперечное сечение определяется величиной нагрузочного тока.
Для конструирования 12-вольтового БП нужен трансформатор, который понижал бы напряжение с 220 до 16 В, так как после выпрямителя напряжение немного уменьшается. Такие трансформаторы можно найти в бывших в употреблении компьютерных блоках питания или приобрести новые. Можно встретить рекомендации о самостоятельной перемотке трансформаторов, но на первых порах лучше обойтись без этого.
Диоды подойдут кремниевые. Для устройств небольших по мощности есть в продаже уже готовые мосты. Важно их правильно подсоединить.
Это основная часть схемы, пока еще не совсем готовая к использованию. Надо поставить дополнительно после диодного моста стабилитрон для получения лучшего выходного сигнала.
Получившееся устройство является обычным блоком питания без дополнительных функций и способно поддерживать небольшие нагрузочные токи, до 1 А. При этом возрастание тока может повредить компоненты схемы.
Чтобы получить мощный блок питания, достаточно в этой же конструкции установить один или более усилительных каскадов на транзисторных элементах TIP2955.
Важно! Для обеспечения температурного режима схемы на мощных транзисторах необходимо предусмотреть охлаждение: радиаторное или вентиляционное.
Регулируемый блок питания
Блоки питания с регулировкой по напряжению помогут решать более сложные задачи. Имеющиеся в продаже устройства различаются по параметрам регулирования, показателям мощности и др. и подбираются с учетом планируемого использования.
Простой регулируемый блок питания собирается по примерной схеме, представленной на рисунке.
Первая часть схемы с трансформатором, диодным мостом и сглаживающим конденсатором похожа на схему обычного БП без регулирования. В качестве трансформатора также можно использовать аппарат из старого блока питания, главное, чтобы он соответствовал выбранным параметрам по напряжению. Этот показатель для вторичной обмотки ограничивает регулирующий предел.
Как работает схема:
- Выпрямленное напряжение выходит к стабилитрону, который определяет максимальную величину U (можно взять на 15 В). Ограниченные параметры этих деталей по току требуют установки в схему транзисторного усилительного каскада;
- Резистор R2 является переменным. Меняя его сопротивление, можно получить разные величины выходного напряжения;
- Если регулировать также ток, то второй резистор устанавливается после транзисторного каскада. В данной схеме его нет.
Если требуется другой диапазон регулирования, надо установить трансформатор с соответствующими характеристиками, что потребует также включения другого стабилитрона и т. д. Для транзистора необходимо радиаторное охлаждение.
Измерительные приборы для простейшего регулируемого блока питания подойдут любые: аналоговые и цифровые.
Соорудив регулируемый блок питания своими руками, можно применять его для устройств, рассчитанных на различные значения рабочего и зарядного напряжения.
Двухполярный блок питания
Устройство двуполярного блока питания более сложное. Заниматься его конструированием могут опытные электронщики. В отличие от однополярных, такие БП на выходе обеспечивают напряжение со знаком «плюс» и «минус», что необходимо при питании усилителей.
Хотя изображенная на рисунке схема является простой, ее исполнение потребует определенных навыков и знаний:
- Потребуется трансформатор со вторичной обмоткой, разделенной на две половины;
- Одними из главных элементов служат интегральные транзисторные стабилизаторы: КР142ЕН12А – для прямого напряжения; КР142ЕН18А – для обратного;
- Для выпрямления напряжения используется диодный мост, можно его собрать на отдельных элементах или применить готовую сборку;
- Резисторы с переменным сопротивлением участвуют в регулировании напряжения;
- Для транзисторных элементов обязательно монтировать радиаторы охлаждения.
Двухполярный лабораторный блок питания потребует установки также контролирующих приборов. Сборка корпуса производится в зависимости от габаритов устройства.
Защита блока питания
Самый простой метод защиты БП – установка предохранителей с плавкими вставками. Есть предохранители с самостоятельным восстановлением, не требующие замены после перегорания (их ресурс ограничен). Но они не обеспечивают полноценной гарантии. Зачастую происходит повреждение транзистора до перегорания предохранителя. Радиолюбители разработали различные схемы с применением тиристоров и симисторов. Варианты можно найти в сети.
Для изготовления кожуха устройства каждый мастер использует доступные ему способы. При достаточном везении можно найти готовое вместилище для прибора, но все равно придется менять конструкцию фронтальной стенки, чтобы поместить туда контролирующие приборы и регулирующие ручки.
Некоторые идеи для изготовления:
- Измерить габариты всех компонентов и вырезать стенки из алюминиевых листов. На фронтальной поверхности нанести разметку и проделать необходимые отверстия;
- Скрепить конструкцию уголком;
- Нижнее основание БП с мощными трансформаторами должно быть усилено;
- Для внешней обработки прогрунтовать поверхность, покрасить и закрепить лаком;
- Схемные компоненты надежно изолируются от внешних стенок во избежание появления напряжения на корпусе при пробое. Для этого возможно проклеить стенки изнутри изолирующим материалом: толстым картоном, пластиком и т. д.
Многие устройства, особенно большой мощности, требуют установки охлаждающего вентилятора. Его можно сделать с функционированием в постоянном режиме либо изготовить схему автоматического включения и выключения по достижении заданных параметров.
Схема реализуется установкой термодатчика и микросхемы, обеспечивающей управление. Чтобы охлаждение было эффективным, необходим свободный доступ воздуха. Значит, задняя панель, около которой монтируют кулер и радиаторы, должна иметь отверстия.
Важно! Во время сборки и ремонта электротехнических устройств надо помнить об опасности поражения электрическим током. Конденсаторы, находившиеся под напряжением, разряжать обязательно.
Собрать качественный и надежный лабораторный блок питания своими руками возможно, если использовать исправные компоненты, четко просчитывать их параметры, пользоваться проверенными схемами и необходимыми приборами.
Видео
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, . 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.
На базе этого предложения провёл успешные испытания и в итоге получил простой лабораторный БП. Выкладываю фото моего лабораторного блока питания с тремя выходами, где:
- 1-выход 0-22в
- 2-выход 0-22в
- 3-выход +/- 16в
Также помимо платы регулировки выходного напряжения устройство было дополнено платой фильтра питания с блоком предохранителей. Что получилось в итоге - смотрите далее.
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!
В частные дома и квартиры подается однофазное переменное напряжение 220 В. Оно идеально подходит для работы электрических лампочек накаливания, освещающих жилище. Однако для бытовой техники необходимо питание от постоянного тока и с гораздо меньшим напряжением.
Общие понятия о сети
Всем известно, чтобы заработал телевизор или компьютер необходимо его подключить к электрической розетке. Однако не все знают, что блоки и узлы телевизора не могут включаться напрямую от электросети 220В.
И этому есть две причины:
- В розетке переменный ток, а компонентам телевизора необходим постоянный;
- Различные узлы и схемы телевизора для своей работы используют напряжения различной величины. А для этого понадобится несколько линий с различным показателями.
К примеру, для работы радиоприемника необходимо постоянное напряжение 9В. А для компьютера 5В и 12 В.
Для того чтобы получить напряжение необходимой величины существуют блоки питания, которые расположены в корпусе бытовой техники.
Что такое блок питания?
Блоком питания называется электронное устройство , преобразующее переменное напряжение в постоянное. Оно обеспечивает отдельные компоненты, током и напряжением необходимого номинала.
Блок питания – это источник электроэнергии для всех компонентов прибора.
Можно ли обойтись без блока питания? Можно, но не всегда.
Вместо БП можно использовать аккумуляторы или батарейки .
Такой принцип приемлемый в ноутбуках, приемниках или плеерах, где потребляемая мощность не слишком велика.
Для стационарного компьютера или телевизора такое включение нецелесообразно.
В бытовой технике используют два типа:
- Трансформаторные;
- Импульсные.
Каждый из этих блоков идеально подходит для тех или иных электронных приборов, согласно заданным техническим характеристикам.
Выделить лучший или худший тип невозможно. Они имеют свои преимущества и недостатки и успешно решают поставленную перед ними задачу.
Трансформаторный БП состоит из понижающего трансформатора с первичной обмоткой под сетевое напряжение. И вторичной обмоткой из расчета необходимого напряжения и тока.
Преобразование переменного напряжения в постоянное осуществляется с помощью выпрямителя. Затем пульсирующее напряжение сглаживается с помощью конденсаторов большой емкости. В схему трансформаторного блока могут входить фильтры от высокочастотных помех, защита от короткого замыкания, стабилизаторы тока и напряжения.
Трансформаторные блоки питания отличаются простотой конструкции, высокой надежностью, доступностью элементной базы и низким уровнем собственных помех. Собираются по простым схемам.
Однако такие БП имеют большой вес и габариты, низкий коэффициент полезного действия.
Импульсные блоки питания основаны на принципе первоначального выпрямления входящего напряжения, с последующим преобразованием в импульсы повышенной частоты.
В импульсных блоках с гальванической развязкой, питание сети подается на трансформатор (с гораздо меньшими размерами, чем в трансформаторном БП).
Если гальваническая развязка от питающей сети не нужна, то импульсы сразу подаются на низкочастотный выходной фильтр.
Благодаря использованию отрицательной обратной связи, импульсные блоки питания выдают стабильные характеристики независимо от колебаний входящего напряжения и величины нагрузки.
Импульсные БП имеют сравнительно небольшие габариты и вес. Они охватывают широкий диапазон входящего напряжения и частоты, отличаются высоким показателем коэффициента полезного действия.
К недостаткам следует отнести высокочастотный уровень помех, вызванный принципом работы импульсных блоков питания.
Как правило, блоки питания уже встроены в аппаратуру , и нет необходимости в этом что-то менять. Однако в отдельных случаях возникает необходимость иметь обособленный блок питания на определенное напряжение.
Например: радиоприемник рассчитан на работу от батареек и не имеет встроенного регулирующего устройства. Резонно использовать отдельно стоящий БП. Это избавит от хлопот, связанных с частой заменой элементов питания.
В случае когда радиолюбитель занимается изготовлением или ремонтом радиоэлектронных устройств, ему приходится работать с аппаратурой, использующей различные напряжения питания. Тогда полезным будет блок питания с регулируемым выходным напряжением.
Конечно, такое устройство можно приобрести в магазине электроники . Однако творческому человеку куда приятнее изготовить такой прибор своими руками. Тем более что в продаже может не оказаться блока питания с необходимыми мастеру характеристиками.
В радиожурналах и на просторах интернета можно найти огромное количество всевозможных схем регулируемых блоков питания.
Но в радиолюбительской практике вполне достаточно иметь простой регулируемый БП от 0 до 12В. Такой прибор под силу изготовить своими руками как опытному, так и начинающему радиолюбителю.
Преимущества блока питания
Схема простого, но надежного блока питания с плавной регулировкой состоит из двух частей:
- Основная часть (сам блок питания);
- Транзисторная схема регулятора выходного напряжения.
В основную часть входит:
- Понижающий трансформатор мощностью до 30Вт. Необходим трансформатор с первичной обмоткой, рассчитанной на переменный ток 220В и вторичной обмоткой с выходным напряжением 15В и током 2-3 ампера;
- Выпрямитель, собранный на четырех диодах КД202 (или аналогичных) для преобразования постоянного напряжения из переменного;
- Электролитический конденсатор емкостью не менее 1000 микрофарад. Благодаря своей способности накапливать и отдавать напряжение он выполняет функцию сглаживающего фильтра. Чем выше номинал конденсатора, тем меньше скачки напряжения.
В транзисторную схему входит:
- Параметрический стабилизатор, состоящий из резистора и стабилитрона. На стабилитроне образуется постоянная величина с малым коэффициентом отклонения;
- Переменный резистор, осуществляющий плавное изменение выходного напряжения;
- Эмиттерный повторитель, состоящий из двух транзисторов работающих в режиме усиления тока.
При правильном монтаже, устройство начинает работать сразу, без каких-либо настроек в схеме.
Проверяем в работе
Подключаем вольтметр к выходу БП. Поворачиваем регулятор напряжения на минимум. Показания вольтметра должны равняться нулю. Плавно переводим регулятор в правое положение. Показания вольтметра должны плавно увеличиваться вплоть до максимума +12В.
Параллельно вольтметру включаем нагрузку в пол-ампера . Просадка выходного напряжения должна быть минимальной.
При всей простоте конструкции, БП выдает неплохие характеристики и параметры.
Небольшие доработки своими руками позволят улучшить конструкцию. К примеру, можно установить узел защиты от перегрузок, или установить внутренний вольтметр.
При занятиях каким-либо делом регулярно, люди стремятся облегчить себе труд, путем создания различных приспособлений и устройств. Это в полной мере относится и к радиоделу. При сборке электронных устройств одним из важных вопросов, остается вопрос питания. Поэтому, одно из первых устройств, которое часто собирает начинающий радиолюбитель, это .
Важными характеристиками блока питания, являются его мощность, стабилизация напряжения на выходе, отсутствие пульсаций, что может проявиться, например, при сборке и запитывании усилителя, от этого блока питания в виде фона или гула. И наконец, нам важно, чтобы блок питания был универсальным, чтобы его можно было применить для питания множества устройств. А для этого необходимо, чтобы он мог выдавать различное напряжение на выходе.
Частичным решением проблемы, может стать китайский адаптер с переключением напряжения на выходе. Но такой блок питания не имеет возможности плавной регулировки и в нем отсутствует стабилизация напряжения. Иными словами напряжение на его выходе “скачет” в зависимости от величины питающего напряжения 220 вольт, которое часто проседает по вечерам, особенно если вы живете в частном доме. Также напряжение на выходе блока питания (БП), может уменьшиться при подключении более мощной нагрузки. Всех этих недостатков, лишен предлагаемый в этой статье блок питания, со стабилизацией и регулировкой напряжения на выходе. Вращением ручки переменного резистора мы можем выставить любое напряжение в пределах от 0 и до 10.3 вольт, с возможностью плавной регулировки. Напряжение на выходе блока питания, мы выставляем по показаниям мультиметра в режиме вольтметра, постоянный ток (DCV).
Это может пригодиться не раз, например, при проверке светодиодов, которые, как известно не любят, когда на них подают завышенное, по сравнению с номинальным напряжение. От этого их срок службы может резко сократиться, а в особо тяжелых случаях светодиод может сразу же сгореть. Ниже приведена схема этого блока питания:
Схема данного РБП является стандартной и не претерпела существенных изменений с 70-х годов прошлого века. Первые варианты схем были с применением германиевых транзисторов, более поздние варианты были с применением современной элементной базы. Данный блок питания способен выдавать мощность до 800 - 900 миллиампер, при наличии трансформатора обеспечивающего нужную мощность.
Ограничение в схеме по применяемому диодному мосту, который допускает токи максимум до 1 ампера. Если потребуется увеличить мощность данного блока питания, нужно взять боле мощный трансформатор, диодный мост и увеличить площадь радиатора, либо если размеры корпуса не позволяют это сделать, можно применить активное охлаждение (кулер). Ниже приведен на рисунке список деталей необходимых для сборки:
В данном блоке питания применен отечественный мощный транзистор КТ805АМ. На фото ниже можно ознакомиться с его внешним видом. На соседнем рисунке приведена его цоколевка:
Данный транзистор необходимо будет прикрепить на радиатор. В случае крепления радиатора к металлическому корпусу блока питания, например как это сделано у меня, нужно будет поставить слюдяную прокладку между радиатором и металлической пластиной транзистора, к которой должен прилегать радиатор. Для улучшения теплоотдачи от транзистора к радиатору, нужно применить термопасту. Подойдет в принципе любая, применяемая для нанесения на процессор ПК, например та же КПТ-8.
Трансформатор должен выдавать на вторичной обмотке напряжение 13 вольт, но в принципе допустимо напряжение в пределах 12-14 вольт. В блоке питания установлен фильтрующий электролитический конденсатор, ёмкостью 2200 мкф, (можно больше, меньше нежелательно), на напряжение 25 вольт. Можно взять конденсатор, рассчитанный на большее напряжение, но следует помнить, что у таких конденсаторов обычно и размеры больше. На рисунке ниже приведена печатная плата для программы sprint-layout, которую можно скачать в общем архиве, прикрепленном архиве .
Я собрал блок питания не совсем по этой плате, так как у меня трансформатор с диодным мостом и фильтрующим конденсатором шли на отдельной плате, но сути это не меняет.
Переменный резистор и мощный транзистор, в моем варианте подключены навесным монтажом, на проводках. На плате обозначены контакты переменного резистора R2, R2.1 - R2.3, R2.1 это левый контакт переменного резистора, остальные отсчитываются от него. Если все-таки при подключении были спутаны левый и правый контакты потенциометра, и регулировка осуществляется не слева - минимум, направо - максимум, нужно поменять местами провода, идущие к крайним выводам переменного резистора. В схеме предусмотрена индикация включения на светодиоде. Включение - отключение осуществляется тумблером, путем коммутации питания 220 вольт, подводимого к первичной обмотке трансформатора. Так выглядел блок питания на этапе сборки:
Питание подается на блок питания через родной разъем блока питания АТХ компьютера, с помощью стандартного отсоединяемого кабеля. Такое решение позволяет избежать путаницы проводов, которая часто возникает на столе у радиолюбителя.
Напряжение на выходе блока питания снимается с лабораторных зажимов, под которые можно зажать любой провод. Также в эти зажимы, можно подключить, воткнув сверху, стандартные щупы от мультиметра с крокодилами на концах, для более удобной подачи напряжения на собранную схему.
Хотя при желании сэкономить, можно ограничиться простыми проводками на концах с крокодилами, зажимаемыми с помощью лабораторных зажимов. В случае использования металлического корпуса, наденьте кембрик подходящего размера на винт крепления зажима, во избежание замыкания зажима на корпус. Подобный блок питания трудится у меня уже не меньше 6 лет, и доказал оправданность его сборки, и удобство применения в повседневной практике радиолюбителя. Всем удачной сборки! Специально для сайта "Электронные схемы " AKV.
