СХЕМА ЛАБОРАТОРНОГО ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ

СХЕМА ЛАБОРАТОРНОГО ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ

Необходимость в лабораторном источнике питания с возможностью регулировки выходного напряжения и порога срабатывания защиты по току потребления нагрузкой возникла давно. Проработав кучу материала на просторах интернета и набив шишки на собственном опыте, остановился на нижеследующей конструкции. Диапазон регулирования напряжения 0-30 Вольт, ток отдаваемый в нагрузку определяется в основном примененным трансформатором, в моём варианте спокойно снимаю более 5-ти Ампер. Есть регулировка порога срабатывания защиты по току потребляемого нагрузкой, а также от короткого замыкания в нагрузке. Индикация выполнена на ЖК дисплее LSD16х2. Единственным недостатком данной конструкции считаю невозможность трансформации данного источника питания в двуполярный и некорректность показания потребляемого тока нагрузкой в случае объединения полюсов — вместе. В мои цели ставилась задача питать в основном схемы однополярного питания по сему даже двух каналов, как говорится, с головой. Итак, схема узла индикации на МК с его вышеописанными функциями:

Измерения силы тока и напряжения I — до 10 А, U — до 30 В, схема имеет два канала, на фото показания напряжения до 78L05 и после, имеется возможность калибровки под имеющиеся шунты в наличии. Несколько прошивок для ATMega8 есть на форуме, проверенны мной не все. В схеме в качестве операционного усилителя использована микросхема МСР602, ее возможная замена — LM2904 или LM358, тогда подключать питание ОУ нужно к 12 вольтам. На плате заменил перемычкой диод по входу стабилизатора и дроссель по питанию, стабилизатор необходимо ставить на радиатор — греется значительно.

цифровая индикация на ЖК и контроллере ATMega8

Для корректного отображения величин токов необходимо обратить внимание на сечение и длину проводников включенных от шунта к измерительной части. Совет такой — длина минимальная, сечение максимальное. Для самого лабораторного источника питания, была собрана схема:

Радиосхема лабораторного источника питания

Завелась сразу же, регулировка выходного напряжения плавная, так же, как и порог защиты по току. Печать под ЛУТ пришлось подгонять, вот что получилось:

Подключение переменных резисторов:

Подключение переменных резисторов к блоку питания

Цоколевка некоторых полупроводников ЛИП

R2 = 82 Ohm 1/4W
R3 = 220 Ohm 1/4W
R4 = 4,7 KOhm 1/4W
R5, R6, R13, R20, R21 = 10 KOhm 1/4W
R7 = 0,47 Ohm 5W
R8, R11 = 27 KOhm 1/4W
R9, R19 = 2,2 KOhm 1/4W
R10 = 270 KOhm 1/4W
R12, R18 = 56KOhm 1/4W
R14 = 1,5 KOhm 1/4W
R15, R16 = 1 KOhm 1/4W
R17 = 33 Ohm 1/4W
R22 = 3,9 KOhm 1/4W
RV1 = 100K trimmer
P1, P2 = 10KOhm
C1 = 3300 uF/50V
C2, C3 = 47uF/50V
C4 = 100nF polyester
C5 = 200nF polyester
C6 = 100pF ceramic
C7 = 10uF/50V
C8 = 330pF ceramic
C9 = 100pF ceramic
D1, D2, D3, D4 = 1N5402,3,4 diode 2A — RAX GI837U
D5, D6 = 1N4148
D7, D8 = 5,6V Zener
D9, D10 = 1N4148
D11 = 1N4001 diode 1A
Q1 = BC548, NPN transistor or BC547
Q2 = 2N2219 NPN transistor
Q3 = BC557, PNP transistor or BC327
Q4 = 2N3055 NPN power transistor
U1, U2, U3 = TL081
D12 = LED

Готовые платы выглядят в моём варианте так:

Готовые платы лабораторного источника питания

С дисплеем проверял, работает отлично — как вольтметр, так и амперметр, проблема тут в другом, а именно: иногда возникает необходимость в двухполярном напряжении питания, у меня вторичные обмотки трансформатора отдельные, видно из фото стоят два моста, то есть полностью два независимых друг от друга канала. Но вот канал измерения общий и имеет общий минус, посему создать среднюю точку в блоке питания не получится, из-за общего минуса через измерительную часть. Вот и думаю либо делать на каждый канал собственную независимую измерительную часть, или может не так уж часто мне нужен источник с двухполярным питанием и общим нулем. Далее привожу печатную плату, та что пока вытравилась:

привожу печатную плату источника питания

После сборки, первое: выставляем фьюзы именно так:

выставляем фьюзы для ЛИП

Собрав один канал, убедился в его работоспособности:

Сборка блока цифровой индикации, на ЖК и контроллере

Сборка цифровой индикации, на ЖК и контроллере

Пока сегодня включен левый канал измерительной части, правая висит в воздухе, посему ток показыват почти максимум. Кулер правого канала ещё не поставил, но суть ясна из левого.

включен левый канал измерительной части источника питания

Вместо диодов пока что в левом канале (он снизу под платой правого) диодного моста который в ходе экспериментов выкинул, хоть и 10А, поставил мост на 35А на радиатор под кулер.

Задняя панель ЛАБОРАТОРНОГО ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ

Провода второго канала вторички трансформатора пока висят в воздухе.

ФОТО СХЕМЫ ЛАБОРАТОРНОГО ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ

Итог: напряжение стабилизации прыгает в пределах 0.01 вольт во всем диапазоне напряжений, максимальный ток который смог снять — 9.8 А, хватит с головой, тем более, что рассчитывал получить не больше трёх ампер. Погрешность измерения — в пределах 1%.

Недостаток: данный блок питания не могу трансформировать в двухполярный из-за общего минуса измерительной части, да и поразмыслив решил, что оконечники мне не настраивать, поэтому отказался от схемы полностью независимых каналов. Ещё одним из недостатков, на мой взгляд, данной измерительной схемы считаю то, что если соединить полюса — вместе по выходу мы теряем информативность по току потребления нагрузкой из-за общего корпуса измерительной части. Происходит это в следствии запараллеливания шунтов обоих каналов. А в общем источник питания получился совсем не плохой и скоро будет статья о его модернизации. Автор конструкции: ГУБЕРНАТОР

Форум по обсуждению материала СХЕМА ЛАБОРАТОРНОГО ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ

Схема, плата и фото готового самодельного усилителя 100W на транзисторах Дарлингтона.

Ещё один самодельный стереоусилитель на TDA2030, TDA2050, TDA2040 или LM1875T, с возможностью мостового включения.

Радиоприемники — обзор базовых конфигураций приёмной аппаратуры, этапы развития схемотехники.

Схема профессионального лабораторного БП

Очень популярная схема блока питания для лабораторного источника питания, который может обеспечить питание 0-30 В вызвала такой интерес, что несколько китайских поставщиков выпустили набор со всеми деталями, включая печатную плату, по вполне привлекательной цене около 10 долларов. Вот оригинальная схема этого регулируемого БП:

Схема профессионального лабораторного БП

Схема конечно хороша, но слишком устарела, поэтому проведена её модернизация: добавлен ЖК-дисплей, изменен механизм настройки тока, использующий дисплей, так что можно установить режим ограничения тока перед подключением проверяемого устройства. Собраны сразу два стабилизатора чтоб при надобности соединить их параллельно, чтобы получить больший ток, или последовательно, чтобы получить регулируемое двойное напряжение +0-30 В / масса / -0-30 В или напряжение 0-60 В. Также разработана простая система двойного слежения, когда один источник контролирует другой.

Список деталей схемы поставляемый с комплектом, приведен в конце статьи, со всеми изменениями и дополнениями. Из этого списка не будем использовать D7, а D8 — стабилитрон 1N4733A 5V1, требующий смещения 60 мА. Заменим этот тип стабилитроном BZX55C5V6 или BZX79C5V6, для обоих требуется ток смещения всего 5 мА. ОУ U1 установит опорное напряжение в два раза больше напряжения стабилитрона — 11,2 В. При необходимом смещении 5 мА для D8, R4 должен быть 1K, а не 4K7.

Поскольку надо ограничить максимальный ток до 1 или 1,5 А, необходимо пересчитать R18. Этот резистор в любом случае имел неправильное значение (56К) в оригинальной конструкции.

Также необходимо поставить цифровой дисплей напряжения и тока. Их диапазон рабочего напряжения где-то между 3,5 и 30 В постоянного тока. Обратите внимание, что эти дисплеи должны быть гальванически развязаны от источника питания во избежание лишнего шума. Альтернативой является хорошая фильтрация в цепи напряжения питания, чтобы избежать этого дела.

Эти дисплеи способны работать с большими токами — до 10 А с внутренним шунтом. Красный провод подключен к выходу блока питания и является входом для измерения напряжения. Это устройство имеет внутренний шунтирующий резистор, который подключен между желтым и черным проводом. Чтобы было проще, подключим черный провод к выходу минуса блока питания (4), а желтый провод станет новым выходом минуса.

На задней панели индикатора есть два подстроечных резистора, которые можно использовать для регулировки (подстройки) напряжения и тока. Чтобы точно установить напряжение питания блока питания, используйте эталонный прибор.

  1. Есть еще два дополнения. Одним из них является добавление светодиода, показывающего что устройство имеет основное питание. Этот зеленый светодиод подключен к 12 В через резистор 4K7 к земле.
  2. Вторым дополнением является еще один конденсатор 3300 мкФ / 50 В (C12), параллельный C1, чтобы обеспечить большую стабильность исходного питания и уменьшить пульсации при более высоких токах.

Конечно использован большой радиатор, на него размещена LM7812, Q2 и Q4. Существует достаточно места для добавления другого выходного транзистора, параллельного Q4, если надо увеличить ток. С этим радиатором не понадобится вентилятор (с токами ниже 1,5 А).

Можете использовать трансформаторы разных размеров и использовать их для нескольких стабилизаторов (при двухполярной сборке БП).

Читайте также  АВТОМАТИЧЕСКИЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ ПИТАНИЯ ПРИБОРОВ

После всех модификаций и экспериментов с источником питания, возникла необходимость добавить способ отображения настройки ограничения тока, поэтому я добавлена небольшая цепь к БП, чтобы можно было установить постоянный ток / ограничение тока.

Вот улучшенная схема:

Схема профессионального лабораторного БП

А это оригинальный список деталей, поставляемых с комплектом, но с изменениями и дополнениями:

R1 = 2K2 1W Заменено на версию 2W
R2 = 82R Заменен на версию 2W
R3 = 220R Не требуется (заменен на LM337)
R4 = 4K7 Значение изменено на 1K
R5, R6, R13, R20, R21 = 10K R13 не требуется
R7 = 0,47R 5 Вт
R8, R11 = 27K
R9, R19 = 2K2
R10 = 270K Значение изменено на 1K
R12, R18 = 56K R18 см. Текст
R14 = 1K5 Не требуется
R15, R16 = 1K
R17 = 33R Значение изменено на 68R
R22 = 3K9 Значение изменено на 1K5
RV1 = 100K 10 подстроечник заменен на 5K 10-ти оборотный подстроечник
P1, P2 = 10K линейный P1 заменен на 10-ти оборотный подстроечник

C1 = 3300 мкФ / 50 В
C2, C3 47 мкФ / 50 В
C4 = 100 нФ
C5 = 220 нФ
C6 = 100 пФ
C7 = 10 мкФ / 50 В
C8 = 330 пФ
C9 = 100 пФ

D1, D2, D3, D4 = 1N5408
D5, D6, D9, D10 = 1N4148
D7, D8 = 1N4733A, стабилитрон 5V1, D8 = BCX55C5V6, D7 не требуется
D11 = 1N4004

Q1 = 2SD9014
Q2 = 2SD882
Q3 = 2SD9015
Q4 = 2SD1047 Не требуется

U1, U2, U3 = TL081 Заменяется на 3x TLE2141
U4 = LM7824 Заменено на LM7812
D12 = красный светодиод

Дополнительные детали:

R23, R27 = 4K7
R24 = 1K
R25 = 240R
R26 = 10R
RV2 = 2K
RV3 = 200K или 250K (необязательно)
U5 = TLE 2141
U6 = LM337
C 11 = 47 мкФ / 25 В
C12 = 3300 мкФ / 50 В
C13 = 22 мкФ / 10 В
D13 = 10 В 1 Вт
D14 = зеленый светодиод
D15 = красный светодиод
Индикатор вольт / ампер
S1 двухпозиционный переключатель
S2 кнопка

Испытания блока питания

Как оказалось, большая часть измеренного шума исходит от дисплея V/A метр. Импульсный регулятор, который стоит в этом дисплее, подает много шума обратно в источник питания. Для решения этих проблем вернемся к использованию LM7824, который был частью набора, и применим его вместо D10, стабилитрона 10 В, который использовался для создания питания для U3, U5 и Q3.

Чтобы противодействовать просачиванию шума с дисплея, используем D10 для уменьшения питания и для питания дисплея.

Также переместим токовый шунт дисплея с выходной клеммы за пределы токовой петли обратной связи. Это уменьшило еще немного шума и сделало настройку более точной. Поскольку шунт находился внутри контура обратной связи, напряжение на шунте при более высоких токах создавало ошибку. Небольшое, потому что шунт всего 25 мОм, но все же создавало.

Чтобы максимально устранить большие токи на печатной плате, подключим коллекторы Q4 и Q3 непосредственно к точке, где объединяются катоды D1 и D2 и конденсаторы фильтра C1 и C2.

Ещё установим дополнительные подстроечники, чтобы установить максимальное выходное напряжение (RV2) и максимальный выходной ток (RV3). Важно установить максимальный предел тока. Конденсатор C16 используется тоже для устранения шума.

Поскольку светодиоды D14 и D15 теперь подключены к шинам 24 В, их резисторы ограничения тока (R27 и R23) должны удвоиться в значении.

Наконец, выходной конденсатор C7 был увеличен с 10 мкФ до 470 мкФ. Вот окончательная схема с последними изменениями:

Схема профессионального лабораторного БП

Время нарастания питания теперь составляет около 5 мсек, а время спада составляет чуть более 2 мсек при максимальном напряжении и токе, измеренных с помощью динамической электронной нагрузки.

Со всеми этими модификациями выходной шум теперь составляет 18 мВ по всему спектру напряжения и тока и, что более важно, остается на этом уровне в режиме CC / CL.

И еще одно дополнение: установлен параллельный транзистор (2SD1047) и модифицирован источник питания, чтобы он мог выдерживать больший ток. При более высоких токах также понадобится вентилятор для охлаждения, так что это тоже было добавлено в основную схему.

Трансформатор, который в итоге установлен, это 15-0-15 В при 3,5 А. Выбран диодный мост с напряжением 600 В на 10 A, который можно установить на радиатор охлаждения. Немного излишне, но это из-за пусковых токов к конденсаторам основного фильтра. Два 3300 мкФ не подходят для таких токов, поэтому установлены 2 х 10 000 мкФ на напряжение 63 В.

Корпус укомплектован главным выключателем, предохранителем и индикатором питания. Также подается с трансформатора AC 15-0-15 на гнезда на передней панели, чтобы использовать переменку для различных целей.

Схема профессионального лабораторного БП

Позже удалось найти простой, но эффективный способ объединить два стабилизатора и создать источник питания с напряжением +30 0 -30 В или источник +60 В.

Принцип прост: если вы подключите выход 0 В одного источника питания к выходу +0-30 В второго, то фактически можете создать источник питания +30 0 -30 В или 0-60 В. Нужно отрегулировать оба измерителя напряжения для установки таких значений, но если хотите измерить цепь с переменным напряжением, нужен механизм отслеживания.

Хитрость заключается в том, чтобы сделать настройку напряжения одного источника в зависимости от настройки другого. После экспериментов с разными способами в итоге остановились на следующей схеме:

Схема профессионального лабораторного БП

Переключатель R41 должен быть установлен так, чтобы настройка напряжения на главном устройстве совпадала с выходным напряжением на ведомом устройстве. Сигнал идущий к выключателю будет близко к опорному напряжению 11V2.

Схема профессионального лабораторного БП

Слева направо: Q4, Q3 и LM7812. Q4 и Q3 изолированы, радиатор LM заземлен, поэтому не нуждается в нем.

Наилучшая точность отслеживания может быть достигнута, если оба источника питания установлены на 30 В в режиме +/-, как на схеме. Затем можно переключить переключатель в режим слежения и настраивать R41 до тех пор, пока ведомый не покажет 30 В. Вы заметите, что отслеживание является довольно точным (около 1%) до тех пор, пока не опуститесь ниже 5 В, затем оно все больше рассинхронизируется до примерно 200 мВ при 1 В. Это должно быть связано с разницей в линейности усиления обоих операционных усилителей U2. В принципе эта точность достаточно хороша.

Также добавлен R43 в качестве меры безопасности, чтобы убедиться что ведомое питание не будет иметь неопределенного выхода, если связь между чувствительным резистором в ведущем устройстве не подключена к ведомому или когда переключатель перемещен из одного положения в другое.

Учтите, что нужно установить оба предела тока независимо для обоих источников, но если стабилизатор «мастер» переходит в режим ограничения тока, ведомый будет следовать его примеру независимо от своей настройки.

Лабораторный блок питания с защитой от КЗ

Здравствуйте, друзья! Лабораторный блок питания является прибором первой необходимости для начинающего радиолюбителя и по этому я хочу представить вашему вниманию свою новую самоделку. Очень простой и надежный лабораторный блок питания с регулятором напряжения от 1,5 до 30 вольт, максимальной силой тока 5А и защитой от короткого замыкания с звуковой сигнализацией. Источником питания для приведенной ниже схемы может служить любой трансформатор или импульсный блок питания, например от ноутбука с выходным напряжением от 16 до 40 вольт и максимальной силой тока до 5А.

Схема лабораторного блока питания 1,5-30В 5А с защитой от КЗ

Схема лабораторного блока питания 1,5-30В 5А с защитой от КЗ

Как работает блок питания?

Напряжение от источника питания проходя через диодный мост Br1 выпрямляется и поступает на регулятор напряжения состоящий из транзистора Т1, резистора R1 и переменного резистора Р1. На выходе из регулятора получается 12 вольт. Этим напряжением постоянно питается вентилятор, реле К1 и вольт амперметр V/A1.

В режиме ожидания от диодного моста Br1 через постоянно замкнутые контакты реле К1 подается напряжение на звуковой сигнализатор короткого замыкания в результате чего в бипере SP1 раздается постоянный звуковой сигнал, что свидетельствует о исправной системе защиты от короткого замыкания.

При кратковременном нажатии кнопки START S1 подается напряжение через резистор R2 на базу транзистора Т2 в результате, чего транзистор Т2 открывается и подает питание на обмотку реле К1, контакты реле К1 переключаются и происходит самоблокировка реле К1. В момент срабатывания реле К1 отключается звуковой сигнализатор короткого замыкания, а в место него подключается регулятор напряжения на микросхеме LM338T. Далее напряжение через шунтирующий диод D2 поступает на выход блока питания. Регуляция напряжения на выходе из блока питания выполняется переменным резистором Р2. Контроль напряжения и силы тока осуществляется вольт амперметром V/A1. В случае короткого замыкания происходит падение напряжения на базе транзистора Т2, транзистор закрывается в следствии чего, контакты реле переключаются. Нагрузка отключается, а на звуковой сигнализатор короткого замыкания подается питание и раздается звуковой сигнал. После устранения короткого замыкания следует кратковременно нажать кнопку START S1 и блок питания снова перейдет в рабочий режим. И так может продолжаться до бесконечности.

Читайте также  ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ОБМОТКА ПИТАНИЯ У ТРАНСФОРМАТОРА

Список радиодеталей для сборки лабораторного блока питания:

  • Источник питания любой подходящий трансформатор или импульсный блок питания от 16 до 40 вольт
  • Транзисторы Т1, Т2 TIP41C, КТ819Г и их аналоги
  • Микросхема LM338T на 5А или LM350T на 3А, LM317T на 1,5А все зависит от мощности источника питания
  • Микросхема NE555
  • Диодный мост Br1 любой не менее 6А можно заменить диодами.
  • Диоды любые D1 0,5А, D2 от 1,5А до 10А зависит от нагрузки возможно параллельное соединение диодов
  • Конденсаторы С1, С2, С4 100нф, С3 470мкф 35в, С5 1000мкф 50в
  • Резисторы R1, R4 1k, R2 5,1k, R3 270, R5 10k, R6 330, R7 150, R8 200
  • Переменные резисторы Р1 10К, Р2 5К
  • Реле SRD12VDC-SL-C 12В 10А
  • Кнопка START S1 без фиксации на замыкание
  • Вентилятор М1 от компьютера
  • Бипер SP1 от компьютера или маленький динамик
  • Вольт амперметр китайский универсальный с Alliexpress

Внимание: При сборке лабораторного блока питания не изменяйте номиналы конденсаторов С1, С4, С5 иначе не будет срабатывать система защиты от короткого замыкания.

Цоколевка применяемых транзисторов

Возможно вам это пригодиться…

Распиноавка регулятора напряжения LM338T, транзисторов MJE13009, TIP41C, КТ819Г

Все детали следует разместить на печатной плате изготовленной по лазерно-утюжной технологии.

Печатная плата лабораторного блока питания 1,5-30В 5А с защитой от КЗ

Печатная плата лабораторного блока питания 1,5-30В 5А с защитой от КЗ

Как настроить блок питания?
Схема лабораторного блока очень простая, но все равно требуется небольшая настройка. Поставьте переменный резистор Р1 в среднее положение. Включите блок питания в сеть, подключите мультиметр параллельно вентилятору, резистором Р1 установите напряжение 12 вольт. Резистором R3 регулируется напряжение питания звукового сигнализатора короткого замыкания, смотрите по схеме напряжение на входе сигнализатора должно быть 12 вольт.

Тональность сигнализатора изменяется резистором R4 и конденсатором С2. Громкость регулируется подбором резистора R6. Порог срабатывания системы защиты от короткого замыкания подбирается резистором R2. Напряжение на выходе из блока питания изменяется переменным резистором Р2 его ручка выведена на лицевую панель блока питания.

Настройка лабораторного блока питания

В процессе работы транзистор Т1, микросхема LM338T и диодный мост будут сильно нагреваться, поэтому их следует установить на радиатор, перед установкой обязательно изолировать от радиатора. Как это сделать читайте здесь: Как изолировать транзисторы от радиатора?

Установка транзисторов на радиатор

Для контроля напряжения и силы тока лучше всего установить вот такой универсальный вольт амперметр.

Универсальный вольт амперметр

Кстати, его надо откалибровать. С обратной стороны прибора находится два маленьких переменных резистора один отвечает за вольтаж, второй за ампераж. Делаем так, подключаем параллельно к выходу блока питания мультиметр, включаем в режим вольтметра и сравниваем показания приборов, если показания не соответствуют крутим переменный резистор в разные стороны, чтобы добиться наиболее точных показаний прибора. Чтобы откалибровать амперметр переключите мультиметр в режим амперметра. К блоку питания подключите лампочку последовательно с мультиметром и сверьте показания приборов.

Настройка вольт амперметра

Все компоненты лабораторного блока питания легко помещаются в корпусе от компьютерного блока питания.

Все компоненты лабораторного блока питания легко помещаются в корпусе от компьютерного блока питания

Так выглядит готовое устройство. Для чего я установил два выключателя и кнопку на крыше блока питания? Красный выключатель сеть, он отключает трансформатор от сети 220В. Синяя кнопка START предназначена для перевода блока питания в рабочий режим.

Черный выключатель линия, чтобы отключать потребители от блока питания без откручивания проводов от разъемов. Справа два разъема типа «Banana» для подключения потребителей. На передней панели находится переменный резистор Р2 для регулировки выходного напряжения. И очень важная деталь это универсальный вольт амперметр.

Лабораторный блок питания в корпусе от компьютерного блока питания

В своем лабораторном блоке питания я установил трансформатор на 1,5 ампера. Его мощности вполне хватает, чтобы зарядить небольшой 12 вольтовый аккумулятор от бесперебойника емкостью 7А, его я установил на аккумуляторный шуруповерт. Если вы хотите собрать мощное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками, тогда надо увеличить мощность лабораторного блока питания до 10 ампер.

Как увеличить мощность лабораторного блока питания до 10 ампер?

Чтобы увеличить мощность лабораторного блока питания достаточно параллельно микросхеме LM388T подключить мощный 12 амперный транзистор MJE13009. И соответственно заменить источник питания на более мощный трансформатор или импульсный блок питания. Схема будет выглядеть так.

Схема лабораторного блока питания 1,5-30В 10А с защитой от КЗ

Схема лабораторного блока питания 1,5-30В 10А с защитой от КЗ

Печатная плата будет выглядеть так.

Печатная плата лабораторного блока питания 1,5-30В 10А с защитой от КЗ

Печатная плата лабораторного блока питания 1,5-30В 10А с защитой от КЗ

А для любителей чего либо измерять, я решил снять пару осциллограмм в разных режимах работы блока питания.

На этой осциллограмме напряжение на выходе из блока питания снижено до 12 вольт.

Осциллограмма трансформаторного лабораторного блока питания. Напряжение на выходе 12 вольт.

Осциллограмма трансформаторного лабораторного блока питания. Напряжение на выходе 12 вольт.

А здесь максимальное напряжение на выходе из блока питания 25 вольт.

Осциллограмма трансформаторного лабораторного блока питания. Напряжение на выходе 25 вольт.

Осциллограмма трансформаторного лабораторного блока питания. Напряжение на выходе 25 вольт.

P. S. Все схемы и печатные платы в этой статье я разработал самостоятельно. И прежде чем написать я убедился в 100% работоспособности лабораторного блока питания во всех режимах. Если у вас, что то не получилось, проверьте все ли вы сделали правильно…

Друзья, желаю вам удачи и хорошего настроения! До встречи в новых статьях!

Рекомендую посмотреть видеоролик о том, как работает лабораторный блок питания.

Как сделать лабораторный блок питания своими руками?

Как выглядит лабораторный блок питания

Пошаговая инструкция по созданию лабораторного блока питания — схема, необходимые детали, советы по монтажу, видео.

Преимущества лабораторного блока питания

Лабораторный блок питания крупным планом

Сначала отметим особенности БП, который мы собираемся изготовить:

    Выходное напряжение регулируется в пределах 0–30 В.

Лабораторный блок питания — схема

Схема для создания лабораторного блока питания

Схема лабораторного блока питания

Теперь рассмотрим по порядку схему. Она есть в Сети уже давно. Поговорим отдельно о некоторых нюансах.

Итак, цифры в кружочках — это контакты. К ним надо припаивать провода, которые пойдут на радиоэлементы.

  • Смотрите также, как сделать блок питания на низкие напряжения
  • 1 и 2 — к трансформатору.
  • 3 (+) и 4 (-) — выход постоянного тока.
  • 5, 10 и 12 — на P1.
  • 6, 11 и 13 — на P2.
  • 7 (К), 8 (Б), 9 (Э) — к транзистору Q4.

Диоды D1…D4 соединены в диодный мост. Можно взять 1N5401…1N5408, какие-нибудь другие диоды и даже готовые диодный мосты, которые могут выдержать прямой ток до 3 А и выше. Мы использовали диоды таблетки КД213.

Диод таблетка КД213 на белом фоне

Микросхемы U1, U2, U3 представляют собой операционные усилители. Их расположение выводов, если смотреть сверху:

Схематическое расположение выводов на операционном усилителе

На восьмом выводе написано «NC» — это значит, что его не надо цеплять ни к минусу, ни к плюсу питания. В схеме выводы 1 и 5 также никуда не цепляются.

  • Смотрите также пошаговую инструкцию по созданию блока питания в ящике для инструментов

Распиновка транзистора Q1

Схема распиновки транзистора Q1

Транзистор Q2 лучше взять советский КТ961А. Но не забудьте его поставить на радиатор

Транзистор Q2 на белом фоне

Транзистор Q3 марки BC557 или BC327:

Транзистор Q3 на белом фоне

Транзистор Q4 исключительно КТ827!

Транзистор Q4 крупным планом

Вот его распиновка:

Распиновка транзистора Q4

Схема распиновки транзистора Q4

Переменные резисторы в этой схеме ввести в замешательство — это. Они здесь обозначены следующим образом:

Схема ввода переменных резисторов

У нас они обозначаются так:

Обозначение переменных резисторов

Приведём также список компонентов:

  • R1 = 2,2 кОм 1W
  • R2 = 82 Ом 1/4W
  • R3 = 220 Ом 1/4W
  • R4 = 4,7 кОм 1/4W
  • R5, R6, R13, R20, R21 = 10 кОм 1/4W
  • R7 = 0,47 Ом 5W
  • R8, R11 = 27 кОм 1/4W
  • R9, R19 = 2,2 кОм 1/4W
  • R10 = 270 кОм 1/4W
  • R12, R18 = 56кОм 1/4W
  • R14 = 1,5 кОм 1/4W
  • R15, R16 = 1 кОм 1/4W
  • R17 = 33 Ом 1/4W
  • R22 = 3,9 кОм 1/4W
  • RV1 = 100K многооборотный подстроечный резистор
  • P1, P2 = 10KOhm линейный потенциометр
  • C1 = 3300 uF/50V электролитический
  • C2, C3 = 47uF/50V электролитический
  • C4 = 100нФ
  • C5 = 200нФ
  • C6 = 100пФ керамический
  • C7 = 10uF/50V электролитический
  • C8 = 330пФ керамический
  • C9 = 100пФ керамический
  • D1, D2, D3, D4 = 1N5401…1N5408
  • D5, D6 = 1N4148
  • D7, D8 = стабилитроны на 5,6V
  • D9, D10 = 1N4148
  • D11 = 1N4001 диод 1A
  • Q1 = BC548 или BC547
  • Q2 = КТ961А
  • Q3 = BC557 или BC327
  • Q4 = КТ 827А
  • U1, U2, U3 = TL081, операционный усилитель
  • D12 = светодиод

Как сделать лабораторный блок питания своими руками — печатная плата и пошаговая сборка

Теперь рассмотрим пошагово сборку лабораторного блока питания своими руками. Трансформатор у нас есть уже готовый от усилителя. Напряжение на его выходах составило порядка 22 В. Подготавливаем корпус для БП.

Читайте также  Схемы подключения люминесцентных ламп без дросселя и стартера

Корпус для создания блока питания

Делаем с помощью ЛУТа печатную плату:

Как должна выглядеть печатная плата для блока питания

Схема печатной платы для лабораторного блока питания

Протравливание печатной платы для блока питания

Печатная плата без тонера

В печатной плате проделаны отверстия

Запаиваем кроватки для операционных усилителей и остальные радиоэлементы, кроме переменных резисторов и двух мощных транзисторов (они будут лежать на радиаторе):

Радиоэлементы припаяны к печатной плате

Вот, как плата должна выглядеть уже с полным монтажом:

Печатная плата для блока питания с полным монтажом

Теперь нужно подготовить место под плату в корпусе нашего лабораторного блока питания:

Место в корпусе под печатную плату

Приделываем к корпусу радиатор:

Радиатор приделан к корпусу блока питания

Не забываем и про кулер для охлаждения транзисторов:

Кулер для охлаждения блока питания

Вот наш лабораторный блок питания уже в готовом виде.

Лабораторный блок питания готов к работе

Видеоинструкция по сборке лабораторного блока питания своими руками:

ЛАБОРАТОРНЫЙ БП С ИНДИКАЦИЕЙ НА МИКРОКОНТРОЛЛЕРЕ

Представляю для вашего внимания проверенную схему хорошего лабораторного источника питания, опубликованного в журнале "Радио" №3, с максимальным напряжением 40 В и током до 10 А. Блок питания оснащён цифровым блоком индикации, с микроконтроллерным управлением. Схема БП показана на рисунке:

Описание работы устройства. Оптопара поддерживает падение напряжения на линейном стабилизаторе примерно 1,5 В. Если падение напряжения на микросхеме увеличивается (например, вследствие увеличения входного напряжения), светодиод оптопары и, соответственно, фототранзистор открываются. ШИ-контроллер выключается, закрывая коммутирующий транзистор. Напряжение на входе линейного стабилизатора уменьшится.

Плата лабораторного блока питания 0-40В

Для повышения стабильности резистор R3 размещают как можно ближе к микросхеме стабилизатора DA1. Дроссели L1, L2 — отрезки ферритовых трубок, надетых на выводы затворов полевых транзисторов VT1, VT3. Длина этих трубок равна примерно половине длины вывода. Дроссель L3 наматывают на двух сложенных вместе кольцевых магнитопроводах К36х25х7,5 из пермаллоя МП 140. Его обмотка содержит 45 витков, которые намотаны в два провода ПЭВ-2 диаметром 1 мм, уложенных равномерно по периметру магнитопровода. Транзистор IRF9540 допустимо заменить на IRF4905, а транзистор IRF1010N — на BUZ11, IRF540.

Изготовление лабораторного блока питания 0-40В

Если потребуется блок питания с выходным током, превышающим 7,5 А, необходимо добавить еще один стабилизатор DA5 параллельно DA1. Тогда максимальный ток нагрузки достигнет 15 А. В этом случае дроссель L3 наматывают жгутом, состоящим из четырех проводов ПЭВ-2 диаметром 1 мм, и увеличивают примерно в два раза емкость конденсаторов С1—СЗ. Резисторы R18, R19 подбирают по одинаковой степени нагрева микросхем DA1, DA5. ШИ-контроллер следует заменить другим, допускающим работу на более высокой частоте, например, КР1156ЕУ2.

САМОДЕЛЬНЫЙ ЛАБОРАТОРНЫЙ БП - ОБЩИЙ ВИД

Модуль цифрового измерения напряжения и тока лабораторного БП

Основа устройства — микроконтроллер PICI6F873. На микросхеме DA2 собран стабилизатор напряжения, которое используется и как образцовое для встроенного АЦП микроконтроллера DDI. Линии порта RA5 и RA4 запрограммированы как входы АЦП для измерения напряжения и тока соответственно, a RA3 — для управления полевым транзистором. Датчиком тока служит резистор R2, а датчиком напряжения — резистивный делитель R7 R8. Сигнал датчика тока усиливает ОУ DAI. 1. а ОУ DA1.2 использован как буферный усилитель.

Схема цифрового измерения напряжения и тока лабораторного БП

  • Измерение напряжения, В — 0..50.
  • Измерение тока, А — 0.05..9,99.
  • Пороги срабатывания защиты:
  • — по току. А — от 0,05 до 9.99.
  • — по напряжению. В — от 0,1 до 50.
  • Напряжение питания, В — 9…40.
  • Максимальный потребляемый ток, мА — 50.

Работа цифрового измерения напряжения и тока: при нажатии на кнопку SB3 "Авто в режиме установки выполняется выход на рабочий режим, а в рабочем режиме — автоматическая установка защиты. В последнем случае значения тока и напряжения, при которых срабатывает защита, автоматически устанавливаются больше текущих значений напряжения и потребляемого тока на две единицы младшего разряда. Подробнее о работе модуля читайте на форуме.

Модуль цифрового измерения напряжения и тока

Светодиодные семиэлементные индикаторы могут быть любые с общим катодом, кнопки — малогабаритные с самовозвратом, например DTST-6, постоянные резисторы — МЛТ, С2-22. Резистор R2 изготовлен из отрезка высокоомного провода, в авторском варианте использован резистор от вышедшего из строя мультиметра М-830. Полевой транзистор — мощный переключательный с n-каналом, желательно с буквой L в первой части названия, так как для его открывания достаточно напряжения 4-5 В. При токах нагрузки более 5 А сопротивление открытого канала должно быть не более 0,01 Ом. Необходимо обратить внимание на то, чтобы максимально допустимый ток стока был больше тока нагрузки.

цифровой измеритель напряжения и тока на микроконтроллере

Налаживание блока индикации начинают с установки подстроенным резистором R4 выходного напряжения (5,12 В) стабилизатора на микросхеме DA2. при этом предварительно микроконтроллер удаляют. Затем его устанавливают и подают на вход напряжение 10…15 В. Измеряя это напряжение цифровым вольтметром, сравнивают его показания с показаниями индикатора устройства и при небольших отличиях добиваются их совпадения резистором R4. При этом следует учесть, что напряжение питания микроконтроллера не должно превышать 5,5 В. В случае необходимости подбирают резистор R7.

Передняя панель лабораторного блока питания 0-40В, с цифровой индикацией тока и напряжения

Для налаживания измерителя тока к выходу устройства подключают нагрузку с последовательно включенным амперметром. При токе 100мА сравнивают показания и добиваются их совпадения подбором резистора R5. Затем проверяют точность показаний при токе в несколько ампер. Плата и прошивка индикатора — в архиве.

лабораторный блок питания 0-40В, с цифровой индикацией тока и напряжения собранный своими руками

После срабатывания защиты устраняют причину, ее вызвавшую. Возвращают устройство в исходное состояние, отключив и включив источник или включив режим "Установка", а затем нажимая на кнопку SB3 "Авто".

фотографии лабораторного блока питания радиолюбителя

Необходимо отметить, что устройство реагирует на нажатие кнопок после их отпускания. Если присутствует дребезг контактов, то параллельно кнопкам следует установить конденсаторы емкостью 0.047…0,22 мкФ. Питать устройство желательно от отдельного источника. Конструкцию собрал и испытал: Romick_Калуга.

Какой выбрать лабораторный блок питания в 2021 году: ТОП-13 лучших моделей

Лабораторные блоки питания названы так неспроста, они действительно призваны помогать в лабораториях и располагаются там на постоянной основе. Данные устройства не предполагается использовать в полевых условиях или для работы в автомобиле. Кроме того, подразумевается, что показатели на них будут установлены с максимальной точностью и периодически будут корректироваться.

Критерии подбора

Главным критерием деления лабораторных блоков является — страна производства. Все приборы подразделяются на отечественные и импортные, большинство вторых изготавливаются в Китае. Главным их преимуществом является доступная стоимость, а недостатком — отсутствие или нехватка ряда документов. В любом случае, каждая модель данного вида приборов, несмотря на страну изготовления, нуждается в проверке надежности, поэтому контроль качества существует на каждом производстве. Правда лучшие модели обладают усиленной защитой от замыканий. Отечественные приборы обладают наиболее полным комплектом документации, что, к сожалению, повышает их стоимость.

Видео — Зачем нужен лабораторный блок питания дома и что с ним делать

Для того, чтобы не ошибиться в выборе устройства, необходимо изначально понять, в чем отличия лабораторного блока питания простого, а также понять различие в терминологии.

Лабораторный БП в отличие от простого формирует регулярный поток по одному каналу или нескольким. Также, он обладает дисплеем, блоком управления и защитой, которые отсутствуют у простого БП.

Блоки питания подразделяются на два типа — первичные и вторичные. Первичные преобразуют неэлектрическую энергию в электрическую, а вторичные — преобразуют электроэнергию для достижения нужных параметров. Лабораторные БП относятся ко второму типу.

Лабораторные БП относятся к вторичному типу питания

Лабораторные БП относятся к вторичному типу питания

Параметры выбора

Перед покупкой лабораторного источника питания необходимо определиться со сферой и местом его применения. Использовать данный прибор можно для следующих целей:

  1. Контроль за качеством радиотехнических деталей.
  2. Тестирование электроники.
  3. Тестирование приборов контроля и измерений.
  4. Производство и ремонт радиотехники.
  5. Проектирование и тестирование радиотехники.
  6. Использование как источника питания.
  7. Применение в лабораторных работах при обучении.
  8. Использование для моделирования физико-электрических механизмов.

Видео — Вопросы и ответы: выбор лабораторного блока питания

Характеристики подбора устройства

Существует несколько наиболее важных характеристик, на которые необходимо обратить внимание при подборе лабораторного источника питания:

  • габариты;
  • рабочие характеристики;
  • количество выходов и их мощность;
  • наличие или отсутствие защиты;
  • стоимость.

Особое внимание следует уделить следующим параметрам:

  • уровень шума при работе;
  • показатель стабильности в сети питания;
  • время, за которое происходит переход к первоначальным параметрам при изменении тока;
  • качество измерений и наличие или отсутствие погрешностей;
  • наличие или отсутствие разрешения;
  • интерфейс управления;
  • варианты компенсации потерь при подключении к схеме из 4-рех проводов.

Наиболее оптимальным вариантом для лаборатории является устройство с минимальным уровнем шума, максимально точной регулировкой и возможностью подключения различных функций.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: