Лабораторный блок питания (ЛБП) на транзисторе(-рах) типа 2N3055 или других мощных N-P-N транзисторах, например, 2SC3281, TIP3055, 2N3771, 2SD1047 (даже КТ809А работает отлично) с диапазоном регулировки выходного напряжения 0-30В и тока 0,02-3А (можно "разогнать" и до бОльших токов:) ЛБП обеспечивает плавную регулировку выходного напряжения и тока, т.е. имеет функцию ограничения выходного тока с индикацией включения этого режима.
Печатные платы изготовлены с маской и маркировкой компонентов на лицевой стороне. На плате имеется выпрямительный мост из четырёх мощных диодов со сглаживающим фильтром. В верхней части платы просверлены отверстия через которые возможно выполнить крепление радиатора регулирующего транзистора. Подключение проводов от трансформатора, нагрузки и вентилятора обдува радиатора выполняется с помощью винтовых клеммников, устанавливаемых на плате. Для питания вентилятора обдува радиатора на плате предусмотрен стабилизатор 7824 с выходным напряжением 24В постоянного тока. Переменные резисторы для регулировки выходного напряжения и тока устанавливаются непосредственно на плате. При этом плата может быть закреплена непосредственно на передней панели блока питания с помощью штатных шайб и гаек самих переменных резисторов - переменный резистор устанавливается в плате так, что срез печатной платы и край крепёжного фланца переменного резистора находятся на одном уровне. При желании переменные резисторы можно установить вне платы и подключить проводами. В качестве регулирующего элемента применён биполярный n-p-n транзистор. В комплект набора входит транзистор 2N3055 в металлическом корпусе типа ТО-3. В плате предусмотрены отверстия для транзистора в корпусе ТО-247. Для увеличения надёжности и номинального тока ЛБП, возможно подключение нескольких транзисторов параллельно с установкой в эмиттерах резисторов 0,1Ом/5Вт. Я пробовал "грузить! ЛБП до 5...6А - всё нормально. Думаю, что если применить внешний мощный диодный мост на радиаторе в сочетании с несколькими мощными транзисторами и вынести с платы токовые цепи, чтобы текстолит не задымился:), то можно сделать ЛБП и мощнее чем заявлено...
Бросков выходного напряжения при включении и отключении замечено не было.
Технические характеристики:
Входное напряжение: максимум 24В переменного тока
Выходной ток: 0,02...3А
Наличие индикатора режима ограничения выходного тока: есть
Наличие выпрямительного моста и сглаживающих конденсаторов: есть
Пульсации выходного напряжения: 0,01% max
Для блока питания необходим трансформатор со вторичной обмоткой напряжением 24В способной выдерживать ток 3А, а лучше 4А. Принципиальная схема блока питания приведена ниже:
Перечень и номиналы компонентов схемы
ВОЛЬТМЕТРЫ и АМПЕРМЕТРЫ с семисегментными LED индикаторами
Демонстрация работы лабораторного блока питания :
Стоимость печатной платы с маской и маркировкой 98х80 мм: 85 грн.
Стоимость набора деталей с печатными платами для сборки ЛБП с транзистором TIP35 в корпусе ТО-247 (ручки на переменные резисторы в комплекте): 235 грн.
Стоимость собранной и проверенной плат ЛБП ( ручки на переменные резисторы в комплекте) : 280 грн.
Краткую инструкцию к набору и состав набора можно увидеть
Обращаю Ваше внимание на то, что от источника постоянного напряжения этот ЛБП работать не будет!
Питание на плату необходимо подавать непосредственно со вторичной обмотки трансформатора...
Заказы можно оформлять через форму или по телефону указанному в разделе
Всем мирного неба, удачи, добра, 73!
Радиолюбителю, а особенно самодельщику не обойтись без ЛБП. Только вот цены кусаются. Предлагаю свой вариант бюджетного и простого для повторения лабораторника:
Для этого нам понадобятся:
Инструменты:
дремель (или что-либо для проделывания отверстий)
напильники,надфили,
отвертки
кусачки
паяльник
Детали
трансформатор
микросхема LM 317
диоды 1N4007 - 2 штуки
конденсаторы электролитические:
4700 мкф 50 в
10 мкф 50 в
1 мкф 50 в
резистор постоянный 100-120 Ом х 3-5 Вт
резистор переменный 2,7 кОм (лучше проволочный, но подойдет любой)
вольтметр
амперметр
зарядное устройство для телефона сетевое и автомобильное
клеммы
выключатель
СБОРКА
Для начала определимся со схемой регулятора. В интернете их вагон и маленькая тележка, выбирайте на вкус.
Я выбрал, наверное, самую простую и легкую для повторения, и тем не менее она-же самая работоспособная.
Для наглядности Я набросал блок-схему моего устройства, однако необязательно повторять точь-в-точь, простор для фантазии неограничен.
Далее определимся с корпусом. Мне очень кстати подарили мертвый стабилизатор напряжения.
Внутренности удаляем и начинаем набивать новыми (надеюсь все уже спаяно и разложено по столу)
Трансформатор. Главная и самая дорогостоящая деталь, но если в загашниках не завалялся подходящий, то экономить не советую. Лучше всего подойдет тороид с выходным напряжением 12 - 30 В и током... Ну много не бывает, но не меньше 3 А.
В лицевой части вырезаем нужные отверстия. У меня вольтметр подошел на штатное место, так-же и родной сетевой выключатель остался на месте. Немного помудрил с амперметром, изначально Я использовал ненужный мультиметр DT-830, выставив его на измерение 10 А, потом разжился нормальным LED. Вот оба варианта, кому как больше нравится:
Для питания индикаторов Я использовал зарядное от телефона, подойдет любое, однако возможно и другое решение: если на Вашем трансформаторе не одна а несколько вторичных обмоток, то выбираете нужное напряжение (обычно от 4 до 12 В) и через диодный мост запитываете. В варианте с использованием мультиметра из зарядки выпаять стабилитрон. Далее автомобильная зарядка нам нужна для... Ну для зарядки телефонов))) Почему автомобильная? Потому-что она будет подключена параллельно выходным клеммам БП, а так как в ней стоит свой стабилизатор, который запросто выдерживает 30 В, то случайно крутанув регулятор Вы не спалите гаджет. Можно конечно, решить проще и припаять ЮСБ-разъем к сетевой зарядке, которая у нас питает измерительные головки, но в этом случае на амперметре не будет отражаться ток потребления подключенного девайса. В моем корпусе оказался приятный бонус в виде выходной розетки, её тоже задействуем. Например для подключения паяльной станции или светильника.
Собираем лабораторный БП 0-30В 3(5)А.
В этой статье мы представляем вам схему регулируемого от нуля до 30 вольт блока питания для домашней лаборатории радиолюбителя, способного отдавать в нагрузку ток 3 ампера и больше. Рассмотрим принципиальную схему устройства:
В схеме блока питания применяется микросхема TLC2272 (операционный усилитель), которая получает питание от однополярного источника, собранного на элементах VT1, VD2. По схеме этот узел выдает напряжение 6,5 вольт, но можно применить и 5-ти вольтовое питание, при этом номинал резистора R9 необходимо будет уменьшить примерно до 1,6 кОм, на схеме он помечен звездочкой, это означает, что путем его подбора необходимо будет задать опорное напряжение, которое должно быть равно 2,5 вольта.
Резистор R11 – определяет максимальный уровень напряжения диапазона регулирования.
Переменным резистором R14 производится плавная регулировка выходного напряжения блока питания, а резистором R7 настраивается ограничение по току (0…3 Ампера). В принципе, параметры ограничения можно расширить, и сделать регулировку, например, от 0 до 5А. Для этого необходимо будет пересчитать номиналы резисторов делителя R6 и R8.
Светодиод VD4 применен как индикатор наличия перегрузки или короткого замыкания.
Печатная плата блока питания:
Вид на печатную плату со стороны установленных элементов:
Печатная плата рассчитана на установку панельки для микросхемы DA1. Это пригодится при налаживании блока питания после его сборки.
Первое включение и как настроить блок питания:
Микросхема DA1 в панельку не вставлена, резистор R14 в нижнем по схеме положении.
Включаем питание, меряем напряжение на емкости С1, оно должно быть в пределах 35…38 вольт.
Резистором R2 (серия СП5) устанавливаем на 8-ом контакте панельки микросхемы DA1 напряжение 6,5 вольта.
Выключаем питание, вставляем DA1 в панельку, включаем питание, и еще раз замеряем напряжение питания микросхемы. Если оно отлично от 6,5В, производим подстройку.
Устанавливаем опорное U = 2,5 вольта на верхнем по схеме выводе потенциометра R14 (как уже написано выше, он находится в нижнем по схеме положении), то есть подбираем номинал R9.
Выкручиваем потенциометр R14 в верхнее по схеме положение, производим настройку верхнего предела регулирования напряжения путем подстройки резистора R11 (серия СП5), устанавливаем 30 вольт.
Резистор R16 на схеме обозначен пунктирной линией. Если его не ставить, U выходное минимальное будет равно 3,3 мВ, в принципе это практически нуль. При установке R16 номиналом 1,3 МОм минимальное напряжение должно составлять 0,3 мВ. Печатная плата предусматривает установку этого резистора.
Последним этапом настройки является проверка узла защиты, реализованной на элементе DA1.2. При необходимости подберите номиналы резисторов R6 и R8.
Возможные изменения схемы.
Как уже было написано выше, вместо узла, формирующего напряжение питания микросхемы DA1 величиной 6,5 В, можно применить 5-ти вольтовый источник. Его можно собрать на микросхеме интегрального стабилизатора 7805 по следующей схеме (при этом не забудьте подобрать R9):
Еще можно сделать преобразование узла, выдающего опорное напряжение 2,5 вольта, то есть вместо VD3 (TL431) поставить TLE2425, у которой напряжение на входе может быть от 4 до 40 вольт, а на выходе у нее будут стабильные 2,5 вольта. Схема на TLE2425 ниже:
Вместо операционного усилителя TLC2272 можно поставить TLC2262 без каких-либо изменений схемы.
Отечественным аналогом микросхемы TL431 является 142ЕН19.
Вместо 2N2222A можно поставить ВС109, BSS26, ECG123A, 91L14, 2114 или похожие по характеристикам.
Множество радиолюбительских блоков питания (БП) выполнено на микросхемах КР142ЕН12, КР142ЕН22А, КР142ЕН24 и т.п. Нижний предел регулировки этих микросхем составляет 1,2...1,3 В, но иногда необходимо напряжение 0,5...1 В. Автор предлагает несколько технических решений БП на базе данных микросхем.
Интегральная микросхема (ИМС) КР142ЕН12А (рис. 1) представляет собой регулируемый стабилизатор напряжения компенсационного типа в корпусе КТ-28-2, который позволяет питать устройства током до 1,5 А в диапазоне напряжений 1,2...37 В. Этот интегральный стабилизатор имеет термостабильную защиту по току и защиту выхода от короткого замыкания.
Рис. 1. ИМС КР142ЕН12А
На основе ИМС КР142ЕН12А можно построить регулируемый блок питания, схема которого (без трансформатора и диодного моста) показана на рис. 2. Выпрямленное входное напряжение подается с диодного моста на конденсатор С1. Транзистор VT2 и микросхема DA1 должны располагаться на радиаторе. Теплоотводящий фланец DA1 электрически соединен с выводом 2, поэтому если DA1 и транзистор VD2 расположены на одном радиаторе, то их нужно изолировать друг от друга. В авторском варианте DA1 установлена на отдельном небольшом радиаторе, который гальванически не связан с радиатором и транзистором VT2.
Рис.
2. Регулируемый БП на ИМС КР142ЕН12А
Мощность, рассеиваемая микросхемой с теплоотводом, не должна превышать 10 Вт. Резисторы R3 и R5 образуют делитель напряжения, входящий в измерительный элемент стабилизатора, и подбираются согласно формуле:
U вых = U вых.min (1 + R3/R5).
На конденсатор С2 и резистор R2 (служит для подбора термостабильной точки VD1) подается стабилизированное отрицательное напряжение -5 В. В авторском варианте напряжение подается от диодного моста КЦ407А и стабилизатора 79L05, питающихся от отдельной обмотки силового трансформатора.
Для защиты от замыкания выходной цепи стабилизатора достаточно подключить параллельно резистору R3 электролитический конденсатор емкостью не менее 10 мкФ, а резистор R5 зашунтировать диодом КД521А. Расположение деталей некритично, но для хорошей температурной стабильности необходимо применить соответствующие типы резисторов. Их надо располагать как можно дальше от источников тепла. Общая стабильность выходного напряжения складывается из многих факторов и обычно не превышает 0,25% после прогрева.
После включения и прогрева устройства минимальное выходное напряжение 0 В устанавливают резистором Rдоб. Резисторы R2 (рис. 2) и резистор Rдоб (рис. 3) должны быть многооборотными подстроечными из серии СП5.
Рис.
3. Схема включения Rдоб
Возможности по току у микросхемы КР142ЕН12А ограничены 1,5 А. В настоящее время в продаже имеются микросхемы с аналогичными параметрами, но рассчитанные на больший ток в нагрузке, например LM350 - на ток 3 A, LM338 - на ток 5 А. Данные по этим микросхемам можно найти на сайте National Semiconductor .
В последнее время в продаже появились импортные микросхемы из серии LOW DROP (SD, DV, LT1083/1084/1085). Эти микросхемы могут работать при пониженном напряжении между входом и выходом (до 1...1,3 В) и обеспечивают на выходе стабилизированное напряжение в диапазоне 1,25...30 В при токе в нагрузке 7,5/5/3 А соответственно. Ближайший по параметрам отечественный аналог типа КР142ЕН22 имеет максимальный ток стабилизации 7,5 А.
При максимальном выходном токе режим стабилизации гарантируется производителем при напряжении вход-выход не менее 1,5 В. Микросхемы также имеют встроенную защиту от превышения тока в нагрузке допустимой величины и тепловую защиту от перегрева корпуса.
Данные стабилизаторы обеспечивают нестабильность выходного напряжения 0,05%/В, нестабильность выходного напряжения при изменении выходного тока от 10 мА до максимального значения не хуже 0,1 %/В.
На рис. 4 показана схема БП для домашней лаборатории, позволяющая обойтись без транзисторов VT1 и VT2, показанных на рис. 2. Вместо микросхемы DA1 КР142ЕН12А применена микросхема КР142ЕН22А. Это регулируемый стабилизатор с малым падением напряжения, позволяющий получить в нагрузке ток до 7,5 А.
Максимально рассеиваемую мощность на выходе стабилизатора Рmax можно рассчитать по формуле:
Р max = (U вх - U вых) I вых,
где U вх - входное напряжение, подаваемое на микросхему DA3, U вых - выходное напряжение на нагрузке, I вых - выходной ток микросхемы.
Например, входное напряжение, подаваемое на микросхему, U вх =39 В, выходное напряжение на нагрузке U вых =30 В, ток на нагрузке I вых =5 А, тогда максимальная рассеиваемая микросхемой мощность на нагрузке составляет 45 Вт.
Электролитический конденсатор С7 применяется для снижения выходного импеданса на высоких частотах, а также понижает уровень напряжения шумов и улучшает сглаживание пульсаций. Если этот конденсатор танталовый, то его номинальная емкость должна быть не менее 22 мкФ, если алюминиевый - не менее 150 мкФ. При необходимости емкость конденсатора С7 можно увеличить.
Если электролитический конденсатор С7 расположен на расстоянии более 155 мм и соединен с БП проводом сечением менее 1 мм, тогда на плате параллельно конденсатору С7, ближе к самой микросхеме, устанавливают дополнительный электролитический конденсатор емкостью не менее 10 мкФ.
Емкость конденсатора фильтра С1 можно определить приближенно, из расчета 2000 мкФ на 1 А выходного тока (при напряжении не менее 50 В). Для снижения температурного дрейфа выходного напряжения резистор R8 должен быть либо проволочный, либо металло-фольгированный с погрешностью не хуже 1 %. Резистор R7 того же типа, что и R8. Если стабилитрона КС113А в наличии нет, можно применить узел, показанный на рис. 3. Схемное решение защиты, приведенное в , автора вполне устраивает, так как работает безотказно и проверено на практике. Можно использовать любые схемные решения защиты БП, например предложенные в . В авторском варианте при срабатывании реле К1 замыкаются контакты К1.1, закорачивая резистор R7, и напряжение на выходе БП становится равным 0 В.
Печатная плата БП и расположение элементов показаны на рис. 5, внешний вид БП - на рис. 6. Размеры печатной платы 112x75 мм. Радиатор выбран игольчатый. Микросхема DA3 изолирована от радиатора прокладкой и прикреплена к нему с помощью стальной пружинящей пластины, прижимающей микросхему к радиатору.
Рис.
5. Печатная плата БП и расположение элементов
Конденсатор С1 типа К50-24 составлен из двух параллельно соединенных конденсаторов емкостью 4700 мкФх50 В. Можно применить импортный аналог конденсатора типа К50-6 емкостью 10000 мкФх50 В. Конденсатор должен располагаться как можно ближе к плате, а проводники, соединяющие его с платой, должны быть как можно короче. Конденсатор С7 производства Weston емкостью 1000 мкФх50 В. Конденсатор С8 на схеме не показан, но отверстия на печатной плате под него есть. Можно применить конденсатор номиналом 0,01...0,1 мкФ на напряжение не менее 10...15 В.
Рис.
6. Внешний вид БП
Диоды VD1-VD4 представляют собой импортную диодную микросборку RS602, рассчитанную на максимальный ток 6 А (рис. 4). В схеме защиты БП применено реле РЭС10 (паспорт РС4524302). В авторском варианте применен резистор R7 типа СПП-ЗА с разбросом параметров не более 5%. Резистор R8 (рис. 4) должен иметь разброс от заданного номинала не более 1 %.
Блок питания обычно настройки не требует и начинает работать сразу после сборки. После прогрева блока резистором R6 (рис. 4) или резистором Rдоп (рис. 3) выставляют 0 В при номинальной величине R7.
В данной конструкции применен силовой трансформатор марки ОСМ-0,1УЗ мощностью 100 Вт. Магнитопровод ШЛ25/40-25. Первичная обмотка содержит 734 витка провода ПЭВ 0,6 мм, обмотка II - 90 витков провода ПЭВ 1,6 мм, обмотка III - 46 витков провода ПЭВ 0,4 мм с отводом от середины.
Диодную сборку RS602 можно заменить диодами, рассчитанными на ток не менее 10 А, например, КД203А, В, Д или КД210 А-Г (если не размещать диоды отдельно, придется переделать печатную плату). В качестве транзистора VT1 можно применить транзистор КТ361Г.
Литература
- national.com/catalog/AnalogRegulators_LinearRegulators-Standardn-p-n_PositiveVoltageAdjutable.html
- Морохин Л. Лабораторный источник питания//Радио. - 1999 - №2
- Нечаев И. Защита малогабаритных сетевых блоков питания от перегрузок//Радио. - 1996.-№12
Простейший блок питания 0-30 Вольт для радиолюбителя.
Схема.
В этой статье мы продолжаем тему схемотехники блоков питания для радиолюбительских лабораторий. На сей раз речь пойдет о самом простом устройстве, собранном из радиодеталей отечественного производства, и с минимальным их количеством.
И так, принципиальная схема блока питания:
Как видите, все просто и доступно, элементная база имеет широкое распространение и не содержит дефицитов.
Начнем с трансформатора. Мощность его должна быть не менее 150 Ватт, напряжение вторичной обмотки - 21…22 Вольта, тогда после диодного моста на емкости С1 вы получите порядка 30 Вольт. Рассчитывайте так, чтобы вторичная обмотка могла обеспечивать ток 5 Ампер.
После понижающего трансформатора стоит диодный мост, собранный на четырех 10-ти амперных диодах Д231. Запас по току конечно хороший, но конструкция получается довольно громоздкая. Наилучшим вариантом будет использование импортной диодной сборки типа RS602, при небольших габаритах она рассчитана на ток 6 Ампер.
Электролитические конденсаторы рассчитаны на рабочее напряжение 50 Вольт. С1 и С3 можно ставить от 2000 до 6800 мкФ.
Стабилитрон Д1 - он задает верхний предел регулировки выходного напряжения. На схеме мы видим надпись Д814Д х 2 , это значит, что Д1 состоит из двух последовательно соединенных стабилитронов Д814Д. Напряжение стабилизации одного такого стабилитрона составляет 13 Вольт, значит два последовательно соединенных дадут нам верхний предел регулировки напряжения 26 вольт минус падение напряжения на переходе транзистора Т1. В результате вы получите плавную регулировку от нуля до 25 вольт.
В качестве регулирующего транзистора в схеме применен КТ819, они выпускаются в пластиковых и металлических корпусах. Расположение выводов, размеры корпусов и параметры этого транзистора смотрите на следующих двух изображениях.
