Самодельный блок питания: схемы на 3, 12 и 30 Вольт своими руками

Виды источников питания

Все источники энергии можно разделить на два больших класса:

• импульс;
• трансформатор.

Эти термины не очень точны: трансформаторный блок питания может иметь линейный и импульсный регулятор напряжения, а импульсный блок питания содержит трансформатор.

У каждого типа есть свои преимущества и недостатки, зависящие от принципа действия. Трансформаторный блок питания с линейным стабилизатором напряжения распределяет мощность между нагрузкой и регулирующим элементом (обычно мощным транзистором) и является делителем напряжения. Одно плечо – регулирующий элемент, другое – груз.

При уменьшении напряжения нагрузки (например, из-за увеличения потребляемого тока) транзистор приоткрывается и поддерживает это напряжение постоянным. При увеличении напряжения на нагрузке происходит обратный процесс — транзистор закрывается. Это процесс стабилизации.

Минусы этой схемы:

• требуется, чтобы входное напряжение было заметно выше выходного напряжения;
• через регулирующий транзистор постоянно протекает ток, равный току нагрузки; тратится много энергии;
• КПД, даже теоретически, не может превышать отношения Uвых/Uвх.

Плюсы:

• относительно простая и недорогая схема;
• выходное напряжение свободно от паразитных высокочастотных составляющих (помехи от источника питания минимальны).

Импульсный блок питания работает по другому принципу. Здесь энергия распределяется во времени. Ключевые транзисторы имеют только два состояния: они полностью открыты или полностью закрыты. Длительность открытого положения определяет средний ток через первичную обмотку трансформатора и среднее напряжение на выходных конденсаторах фильтра (соответственно на нагрузке). Этот процесс удобно контролировать методом широтно-импульсной модуляции (ШИМ), где частота преобразования остается постоянной, а изменяется только длительность импульса.

В идеальном импульсном источнике стабилизированного напряжения ключи в открытом положении имеют нулевое сопротивление, нет падения напряжения, а в закрытом положении вообще нет тока. Следовательно, мощность на транзисторах не рассеивается. На практике не все так радужно. Идеальных транзисторов не бывает, поэтому в открытом состоянии на них падает определенное напряжение (сопротивление не равно нулю), а в закрытом состоянии возникает ток утечки (сопротивление не равно бесконечности).

Но основные потери, снижающие эффективность, происходят по другой причине. Транзисторные ключи не переходят из одного состояния в противоположное мгновенно. Это занимает время, в зависимости от скорости элемента. При переходе через транзистор проходит ток, напряжение на нем падает, при этом выделяется энергия. Эти потери называются потерями переключения, их величина зависит от частоты преобразования.

Но все же КПД такого источника выше, чем у линейного. И это главное преимущество такой схемы. Еще одним преимуществом является меньший размер и вес блока питания. Это достигается за счет того, что преобразование осуществляется на достаточно высокой частоте — до нескольких десятков килогерц. Поэтому самый тяжелый и громоздкий элемент (силовой трансформатор) получается легким и компактным. Главный недостаток – сложность схемы.

Обычно линейные источники напряжения применяют для токов до 2 А. Ближе к токам 3 А и выше преимущества импульсных начинают перевешивать.

Устройство и принцип работы блока питания

Стремление получить готовое устройство как можно более компактным привело к появлению различных микросхем, внутри которых находятся сотни, тысячи и миллионы отдельных электронных элементов. Поэтому практически любое электронное устройство содержит микросхему, стандартное питание которой 3,3 В или 5 В. Вспомогательные элементы могут питаться от 9 В до 12 В постоянного тока. Однако мы прекрасно понимаем, что на вилку подается переменное напряжение 220 В с частотой 50 Гц, если его приложить непосредственно к микросхеме или любому другому низковольтному элементу, они моментально выйдут из строя.

Отсюда становится понятно, что основной задачей основного блока питания (БП) является снижение напряжения до приемлемого уровня, а также преобразование (выпрямление) его из переменного тока в постоянный. Также его уровень должен оставаться постоянным вне зависимости от колебаний на входе (на выходе). В противном случае устройство будет работать нестабильно. Поэтому еще одной важной функцией блока питания является стабилизация уровня напряжения.

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

Помимо основных узлов используются и различные вспомогательные, например, светодиодные индикаторы, сигнализирующие о наличии приложенного напряжения. И если блок питания обеспечивает вашу настройку, естественно, будет вольтметр и, возможно, амперметр.

Основные узлы регулируемого блока питания

Трансформаторный блок питания в большинстве случаев выполнен по следующей блок-схеме.

Понижающий трансформатор снижает напряжение сети до необходимого уровня. Полученное переменное напряжение преобразуется в импульсное с помощью выпрямителя. Выбор вашей схемы зависит от схемы вторичных обмоток трансформатора. Наиболее широко используется двухполупериодная мостовая схема. Реже — полуволна, так как она не позволяет полностью использовать мощность трансформатора и уровень пульсаций выше. Если вторичная обмотка имеет вычтенную среднюю точку, то можно построить двухполупериодную цепь с двумя диодами вместо четырех.

Если трансформатор трехфазный (и имеется трехфазная схема питания первичной обмотки), то выпрямитель можно собрать по трехфазной схеме. В этом случае уровень пульсаций наименьший, а мощность трансформатора используется максимально.

После выпрямителя установлен фильтр, который сглаживает импульсное напряжение до постоянного. Обычно фильтр состоит из оксидного конденсатора, соединенного параллельно с небольшим керамическим конденсатором. Его назначение — компенсировать конструктивную индуктивность оксидного конденсатора, выполненного в виде полоски фольги, намотанной в рулон. В результате возникающая паразитная индуктивность указанной катушки ухудшает фильтрующие свойства на высоких частотах.

Далее стабилизатор. Он может быть линейным или импульсным. Импульсный сложнее и сводит на нет все преимущества трансформаторного блока питания в нише выходного тока до 2..3 ампера. Если вам нужен выходной ток выше этого значения, то проще весь блок питания сделать импульсной схемой, поэтому здесь обычно используется линейный стабилизатор.

Выходной фильтр выполнен на основе относительно небольшого оксидного конденсатора.

Импульсные источники питания основаны на другом принципе. Поскольку потребляемый ток заметно несинусоидален, на входе установлен фильтр. Он никак не влияет на работоспособность блока, из-за чего многие промышленные производители БП эконом-класса его не устанавливают. На простой домашний источник его устанавливать нельзя, но это приведет к тому, что устройства на микроконтроллерах, питающиеся от той же сети 220 вольт, начнут глючить или работать непредсказуемо.

Кроме того, сетевое напряжение выпрямляется и сглаживается. Инвертор на транзисторных ключах в первичной цепи трансформатора создает импульсы амплитудой 220 вольт и высокой частотой — до нескольких десятков килогерц, в отличие от 50 герц в сети. За счет этого силовой трансформатор получается компактным и легким. Напряжение вторичной обмотки выпрямляется и фильтруется. За счет высокой частоты преобразования здесь можно использовать конденсаторы меньшего размера, что положительно сказывается на габаритах устройства. Также в фильтрах высокочастотного напряжения рекомендуется использовать дроссели — малогабаритные индуктивности эффективно сглаживают высокочастотные волны.

Регулирование напряжения и ограничение тока осуществляются цепями обратной связи, получающими напряжение с выхода источника. Если из-за увеличения нагрузки напряжение стало снижаться, то схема управления увеличивает интервал открытого состояния ключей без снижения частоты (метод широтно-импульсного регулирования). При необходимости снижения напряжения (даже для ограничения выходного тока) сокращается время открытого состояния ключей.

Трансформатор

В этой схеме используется трансформатор для снижения напряжения в розетке 220 В до необходимого уровня, обычно 5 В, 9 В, 12 В или 15 В. При этом также выполняется гальваническая развязка цепей высокого и низкого напряжения. Поэтому в любой аварийной ситуации напряжение на электронном устройстве не превысит значения вторичной обмотки. Кроме того, гальваническая развязка повышает безопасность обслуживающего персонала. В случае прикосновения к устройству человек не попадет под высокий потенциал 220 В.

Конструкция трансформатора достаточно проста. Он состоит из сердечника, выполняющего роль магнитопровода, который выполнен из тонких, хорошо проводящих магнитный поток пластин, разделенных диэлектриком, представляющим собой непроводящий лак.

На сердечник наматывают не менее двух обмоток. На него подается одна первичная (она же сетевая) — 220 В, а вторая — вторичная — с нее снимается пониженное напряжение.

Принцип работы трансформатора следующий. 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 проходит через него в виде магнитного потока. Так как на сердечнике есть еще одна обмотка — вторичная, то под действием изменяющегося магнитного потока проявляется электродвижущая сила (ЭДС). Когда эта обмотка замкнута на нагрузку, через нее потечет переменный ток.

Радиолюбители в своей практике чаще всего используют два типа трансформаторов, различающихся в основном типом сердечника: экранированный и тороидальный. Последний более удобен в использовании, так как его довольно легко намотать на необходимое число витков, получив тем самым необходимое вторичное напряжение, прямо пропорциональное числу витков.

Двумя основными параметрами трансформатора для нас являются напряжение и ток вторичной обмотки. Значение тока примем равным 1 А, так как стабилитроны возьмем на такое же значение. О чем чуть дальше.

Диодный мост

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

Существует несколько схем выпрямления, но наибольшее распространение получила мостовая схема. Принцип его действия следующий. В первом полупериоде переменного напряжения ток протекает через диод VD1, резистор R1 и светодиод VD5. Затем ток возвращается в обмотку через открытый VD2.

На диоды VD3 и VD4 в это время подается обратное напряжение, поэтому они заблокированы и ток через них не течет (фактически он течет только в момент переключения, но этим можно пренебречь).

В следующем полупериоде, когда ток во вторичной обмотке изменит направление, произойдет обратное: VD1 и VD2 закроются, а VD3 и VD4 откроются. При этом направление протекания тока через резистор R1 и светодиод VD5 останется прежним.

Диодный мост можно спаять из четырех диодов, соединенных по схеме выше. И их можно купить в готовом виде. Они бывают горизонтальные и вертикальные версии в разных случаях. Но в любом случае у них четыре вывода. На два кабеля подается переменное напряжение, они обозначены знаком «~», оба одинаковой длины и меньший.

С двух других выводов снимается выпрямленное напряжение. Они обозначаются «+» и «-». Клемма «+» имеет наибольшую длину среди остальных. А в некоторых случаях возле него делается скос.

Конденсаторный фильтр

После диодного моста напряжение имеет пульсирующий характер и остается непригодным для питания микросхем, а уж тем более микроконтроллеров, очень чувствительных к различного рода перепадам напряжения. Поэтому его необходимо разгладить. Для этого можно использовать дроссель или конденсатор. В рассматриваемой схеме достаточно использовать конденсатор. Однако он должен иметь большую емкость, поэтому необходимо использовать электролитический конденсатор. Такие конденсаторы часто имеют полярность, поэтому ее необходимо соблюдать при подключении к цепи.

Минусовая клемма короче положительной и в корпусе рядом с первой «-» ставится знак «-».

Как подобрать компоненты

Для трансформаторного источника сначала выбирается трансформатор. В большинстве случаев он берется из коробки, чем есть. Этот узел должен обеспечивать необходимый ток при максимальном напряжении. Совокупность этих параметров дает полную мощность трансформатора. Для промышленных устройств параметры можно найти в справочнике. Для случайных трансформаторов мощность можно определить по размерам сердечника (в сантиметрах).

Мощность рассчитывается по формуле:

P=S2/1,44, где:

• P-мощность в ваттах;
• S — сечение в квадратных сантиметрах.

Для практических целей мощность также должна быть умножена на эффективность. Например, трансформатор с центральной площадью 6 кв.см при напряжении 35 вольт и выходном напряжении стабилизатора 30 вольт (общий КПД можно принять равным 0,75), способен отдавать мощность Р=(36/1,44) * 0,75 = 18,75 Вт. Наибольший ток в этом случае будет I=P/U=18,75/35=0,5 А.

Если трансформатор проходит по силовому, но вторичная обмотка рассчитана на другое напряжение, ее можно снять и намотать новую (если она подходит). Количество витков рассчитывается следующим образом:

• количество витков на вольт определяется по формуле 50/S, где S – площадь сердечника в см2.;
• это значение умножается на требуемый уровень напряжения.

Итак, на площадь 6 см на 1 вольт приходится 50/6 = 8,3 витка на вольт. Для напряжения 35 вольт в обмотке должно быть 35*8,3=291 виток. Диаметр кабеля рассчитывается по формуле D=0,02, где I — сила тока в миллиамперах. На ток 5 ампер нужно взять провод диаметром 0,02*=70*0,02=1,4 мм.

Если для линейного регулятора выбирается мощный транзистор, то основным критерием применения является ток коллектора. Он должен покрывать зарядный ток с запасом. Этот параметр для распространенных отечественных и зарубежных транзисторов приведен в таблице.

Транзистор Наибольший (постоянный) ток коллектора, А

КТ818 (819)	10
КТ825 (827)	20
КТ805	пять
СОВЕТ36	25
2Н3055	15
MJE13009	12

При работе в режимах, близких к максимальному току, транзисторы необходимо устанавливать на радиаторы.

Также следует обратить внимание на такой параметр, как максимальное напряжение между коллектором и эмиттером. При входном напряжении 35 вольт и на выходе 1,5 разница составит 33,5 вольта; для некоторых полупроводниковых приборов это неприемлемо.

Емкость оксидного конденсатора после выпрямителя подбирается исходя из нагрузки. Есть формулы расчета параметров фильтров, но на практике подход прост: чем больше, тем лучше. Сверху на контейнер накладываются два ограничения:

• размеры конденсатора;
• пусковой ток на нагрузку, который может быть значительным при большой мощности.

Выходной конденсатор блока питания может иметь емкость около 1000 мкФ.

Стабилизатор напряжения LM 7805, LM 7809, LM 7812

Вы наверняка замечали, что напряжение в розетке не равно 220 В, а колеблется в определенных пределах. Особенно это заметно при подключении мощной нагрузки. Если не применять специальные меры, то и на выходе блока питания она будет изменяться в пропорциональном диапазоне. Однако такие колебания крайне нежелательны, а иногда и неприемлемы для многих электронных устройств. Поэтому напряжение после конденсаторного фильтра подлежит обязательной стабилизации. В зависимости от параметров питаемого устройства используются два варианта стабилизации. В первом случае используется стабилитрон, а во втором встроенный регулятор напряжения. Рассмотрим использование последнего.

В радиолюбительской практике широкое распространение получили стабилизаторы напряжения серий LM78xx и LM79xx. Две буквы обозначают производителя. Поэтому вместо LM могут быть другие буквы, например CM. Бренд состоит из четырех цифр. Первые два — 78 или 79 означают положительное или отрицательное напряжение соответственно. Последние две цифры, в данном случае вместо них два х:хх, обозначают значение выхода U. Например, если на месте двух икс стоит 12, то этот стабилизатор выдает 12 В; 08 — 8В и так далее

Например, давайте расшифруем следующие знаки:

LM7805 → положительное напряжение 5 В

LM7912 → 12 В минус U

Интегральные стабилизаторы имеют три выхода: входной, общий и выходной; рассчитан на 1А.

Если выход U значительно превышает вход и при этом потребляется предельный ток 1 А, то стабилизатор сильно нагревается, поэтому его необходимо установить на радиатор. Конструкция корпуса предусматривает такую ​​возможность.

Если зарядный ток намного ниже предельного, то радиатор ставить нельзя.

Схема блока питания

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

Поскольку в данной схеме потокоограничивающим элементом является стабилизатор LM7805 (допустимое значение 1 А), все остальные компоненты должны быть рассчитаны на ток не менее 1 А. Поэтому вторичная обмотка трансформатора выбирается на ток один ампер. Его напряжение не должно быть ниже стабилизируемого значения. И навсегда следует выбирать из таких соображений, что после выпрямления и сглаживания U должно быть на 2-3 В выше стабилизируемого, т.е на вход стабилизатора нужно подать на пару вольт больше его выходного значения. В противном случае он не будет работать должным образом. Например, для LM7805 вход U = 7 — 8 В; для LM7805 → 15 В. Однако следует учесть, что при слишком высоком U микросхема будет сильно греться, так как напряжение.

Диодный мост можно сделать из диодов типа 1N4007, а можно нести подготовленным на ток не менее 1 А.

Сглаживающий конденсатор С1 должен иметь большую емкость 100 — 1000 мкФ и напряжение U=16 В.

Конденсаторы С2 и С3 предназначены для сглаживания высокочастотных пульсаций, возникающих при работе LM7805. Они устанавливаются для надежности и являются рекомендательными производителями стабилизаторов этого типа. Без таких конденсаторов схема тоже работает нормально, но так как они практически ничего не стоят, то лучше поставить их.

Блок питания своими руками на 78 L 05, 78 L 12, 79 L 05, 79 L 08

Часто необходимо запитать только одну или пару маломощных микросхем или транзисторов. В этом случае не рационально использовать мощный блок питания. Поэтому оптимальным вариантом будет использование стабилизаторов серий 78Л05, 78Л12, 79Л05, 79Л08 и т.д. Они рассчитаны на максимальный ток 100 мА = 0,1 А, но при этом очень компактны и не крупнее обычного транзистора, а также не требуют установки на радиатор.

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

Для примера показана схема подключения стабилизатора 78Л05. Он также подходит для LM7805.

Схема включения стабилизаторов отрицательного напряжения показана ниже. Вход -8В, выход -5В.

Как видите, сделать блок питания своими руками очень просто. Любое натяжение можно получить установкой соответствующего стабилизатора. Также нужно помнить о параметрах трансформатора. Далее мы увидим, как сделать источник питания с регулируемым напряжением.

Регулировка напряжения и тока

Не существует универсального способа регулирования тока и напряжения. Все зависит от конструкции и компоновки регулируемого блока питания. В некоторых вариантах осуществления это делается путем изменения параметров обратной связи, в других — путем изменения опорного напряжения (для напряжения) или установки опорного уровня компаратора (для тока). Но все оперативные регулировки производятся с помощью органов управления, расположенных на передней панели блока питания; это удобнее.

Лабораторный блок питания своими руками 1,3-30В 0-5А

Немного подумав, мы сделали свою интерпретацию этого блока питания. Увеличиваем емкость входных конденсаторов, убираем элементы из измерительной головки и добавляем пару защитных диодов. Использование КТ818 в этой схеме было абсолютно неоправданным, он откровенно грелся и умирал навсегда, пока его не заменили парой недорогих транзисторов ТИП36С, включенных параллельно.

Настройку блока питания необходимо проводить в несколько этапов:

Первое включение производится без LM301 и транзисторов. Регулятор P3 проверяет, как регулируется напряжение. LM317, P3, R4 и R6, C9 отвечают за регулировку напряжения.

Если напряжение отрегулировано нормально, подключаем в схему транзисторы. Лучше всего купить пару транзисторов из партии, с ближайшим hFE. Для нормальной работы параллельно соединенных транзисторов балансные резисторы R7 и R8 должны находиться в эмиттерной цепи. Величину R7 и R8 нужно подобрать, сопротивление должно быть как можно меньше, но достаточно, чтобы ток через Т1 был равен току через Т2. На этом этапе к выходу блока питания можно подключить нагрузку, но ни в коем случае нельзя устраивать короткое замыкание — транзисторы моментально выйдут из строя, унеся с собой и LM317.

Следующим шагом будет установка LM301. Важно убедиться, что на четвертой ножке операционного усилителя есть -6 В. Если есть +6 В, то нужно внимательно осмотреть, как включен диодный мост BR2 и правильно ли подключен конденсатор С2. Питание на LM301 (седьмой каскад) МОЖЕТ браться с выхода блока питания.

Все остальные настройки сводятся к установке Р1 на максимальный рабочий ток блока питания. Как видите, настроить лабораторный блок питания своими руками совсем не составит труда, главное не допустить ошибок при монтаже.

Используемые нами основные компоненты:

• Трансформатор ТПП 306-127/220-50. Он позволяет выжать по 2,56 А с каждой 20-вольтовой обмотки, включив их параллельно, получим 5,12 А. Остальные обмотки используются для питания ОУ, вентилятора и цифрового вольтметра;
• Стабилизатор — LM317K;
• Транзисторы — TIP36C;
• Операционный усилитель — LM301AN;
• Электролитические конденсаторы: см номинал на схеме, с максимальным напряжением до 50 В;
• Диоды БР2 — 1N1007;
• Диоды BR1 — MBR20100CT;
• Резисторы R1 — 33 Ом, 2Вт;
• Резисторы R5, R7, R8 — 0,1 Ом, 5Вт;
• Остальные резисторы 0,25 Вт;
• Резисторы Р1 — многооборотные подстроечные 470 кОм;
• Предохранитель F2 представляет собой самовосстанавливающийся предохранитель Littelfuse 7A/30V.

Лабораторный блок питания 30в 5а, результат

Плата управления собрана на макетной плате.

Плата основного диодного моста.

Транзисторы смонтированы на радиаторе Cooler Master CMDK8, этот боксовый кулер способен рассеивать мощность до 95 Вт.

Внутри блока находится дополнительный 80-мм вентилятор, охлаждающий диодный мост и трансформатор, а также обдувающий транзисторный радиатор сзади.

Весь этот материал размещен в добротном радиолюбительском корпусе, оставшемся со времен СССР. Вот таким получился наш лабораторный блок питания своими руками.

Подключение цифрового вольтамперметра избавило нас от измерительных стрелочных приборов.

Лабораторный блок питания — пошаговая сборка

Первым делом необходимо выбрать подходящий мощный трансформатор. Для нашего подразделения это будет ТПП-319. Перед сборкой необходимо его правильно зарядить и проверить, как он выдерживает нагрузку и какой максимальный ток способен отдать.

После подготовки и подключения трансформатора, а также диодного моста BR1 необходимо установить на его выходе конденсатор С1 и приступить к плате.

Плату блока питания собственного производства можно скачать в конце статьи в формате lay.

Шаг. 1 Установка элементов, отвечающих за регулировку напряжения

Установите предохранитель F1. Резистор R1 временно заменен перемычкой. Далее устанавливаем стабилизатор с регулируемым выходным напряжением LM317. Также устанавливаем на свои места R4 и R6 и подключаем переменный резистор Р3. На плате вместо Р4 устанавливаем временную перемычку на минусовую колодку.

Теперь подключаем основу блока — детали, отвечающие за регулировку напряжения. Выходное напряжение на стабилизаторе LM317 зависит от делителя напряжения, собранного на R6 и P3.

На выходе мы получим регулируемое стабилизированное напряжение 1,2 В. Максимальный ток, который LM317 теперь может пропустить сам по себе, составляет 1,5 А. Теперь к LM317 можно подключить небольшой радиатор и загрузить выход БП нагрузкой. На этом этапе важно не перегружать блок питания, выходной ток не должен превышать 0,5 А. LM317 будет сильно греться.

Шаг. 2 Установка конденсаторов фильтра

Установить конденсаторы С3; С4; С8 — С12. После установки С9 регулировка напряжения будет более плавной. По выходным характеристикам на этом этапе блок остается без изменений.

Шаг. 3 Подключение силовых транзисторов

Снимите перемычку, установленную вместо резистора R1. Вместо этого установите R1. Подключаем транзисторы Т1-Т2 и балансировочные резисторы R7 — R8. Установите R5. R5: действует как байпас. В будущем LM301 будет отслеживать падение напряжения на нем.

При небольшой нагрузке через LM317 будет протекать ток, а при увеличении нагрузки транзисторы будут открываться из-за падения напряжения на R1 (между 0,6 и 0,8 В). Транзисторы должны быть установлены на хороший радиатор с принудительным охлаждением. На выходе должно быть регулируемое напряжение от 1,2 до 30 В, но не ограниченное по току. Важно! Пока сборка блока не будет завершена, не устраивайте короткое замыкание на выходе блока питания.

Шаг. 4 Балансировка транзисторов

Работа пары транзисторов должна быть сбалансирована, для этого нагружаем блок. Лучше, чтобы выходной ток не превышал 3 А. Измеряем ток, проходящий через транзистор Т1, затем через транзистор Т2. Подключаем амперметр по очереди к коллекторной цепи каждого из транзисторов. Если ток примерно такой же, перейдите к шагу № 5. Если текущий дисбаланс значителен, необходимо использовать R7 и R8 для достижения максимально близких значений. В качестве нагрузки лучше использовать нихромовую проволоку или спираль нагревательного элемента.

Как показывает практика, если пару транзисторов из одной партии и новую, то, скорее всего, ток, проходящий через каждый транзистор, будет одинаковым.

Если транзисторы отказываются работать в паре, но нормально работают в этой схеме по отдельности, то сопротивление R1 необходимо уменьшить до 10 Ом.

Шаг. 5 Подключение питания для ОУ и периферии

На следующем этапе мы займемся питанием LM301 и периферийных устройств. Для питания вентилятора и цифрового вольтметра используется стабилизатор 7812. Питание берется с основного моста BR1, и на выходе мы получим уже стабилизированное напряжение 12 В. Также на выходе 7812 установлен конденсатор С13. Стабилизатор 7812 желательно установить на маленьком радиаторе.

Для формирования отрицательного питания LM301 используется отдельная обмотка трансформатора, которая подключается к диодному мосту BR2 и к конденсатору С2 (плюсовой вывод конденсатора подключается к минусовой колодке). Далее напряжение подается на стабилизатор отрицательной полярности 7905. Важно отметить, что напряжение на входе стабилизатора должно быть примерно 7-9 В. На выходе 7905 установлен конденсатор С14.

После установки необходимо измерить напряжение относительно минуса блока питания. Черный щуп мультиметра подключаем к минусу блока, а красный к выходу стабилизатора 7905. Показания должны быть — 5 В (минус 5 вольт). Выход 7812 должен быть 12В.

Шаг. 6 Установка операционного усилителя и элементов стабилизации тока

Устанавливаем LM301, переменный и регулировочный резисторы Р1 и Р2, конденсатор С5, С6, С7, резисторы R2; R3, а также диоды D1; D2 и светодиод1. Не забудьте установить на плате перемычку, идущую от P2 .

Несколько слов о работе ОУ в этом лабораторном блоке питания. LM301 в этом блоке работает в режиме компаратора. R5 — выполняет роль шунта, LM301 следит за падением напряжения на нем.

С помощью делителя, состоящего из резисторов Р1; P2 и R3 опорное напряжение устанавливается на инвертирующий вход. Если напряжение на инвертирующем входе больше, чем на неинвертирующем входе, на разность, не превышающую опорное напряжение, на выходе LM301 будет напряжение, равное напряжению питания LM301 (такое же, как и на выходе БП). Светодиод не загорится, потому что он включен в обратной полярности. Как только напряжение на инвертирующем входе превысит напряжение на неинвертирующем входе, из-за разницы значений опорного напряжения операционный усилитель подаст на свой выход -5В и загорится светодиод. Напряжение отрицательной полярности проходит через LED1, а D1 подается на управляющий контакт LM317. Выход коррекции частоты LM301.

Таким образом, поворачивая потенциометр P1, можно изменить опорное напряжение на инвертирующем входе и, следовательно, ограничить ток через R5.

На этом этапе о правильности работы LM301 можно судить, когда Р2 или Р1 будут установлены в крайнее минимальное положение, загорится светодиод и обнулится напряжение на выходе привода. На данном этапе лабораторный блок питания готов на 90%.

Он прошел. 7 Сброс

Для регулировки напряжения LM317, а оно в таком лабораторном блоке питания ноль вольт, позаимствуем идею, описанную производителем LM117. Здесь для подстройки от нуля вольт используется эталонное стабилизированное напряжение: 1,2 В (минус 1,2 В).

Как видите, первичный источник использует источник опорного напряжения LM113. Его можно заменить современным аналогом LMV431, который лучше подходит для LM317 и имеет опорное напряжение 1,24 В (минус 1,24 В). Но, используя такой подход, возникнет проблема с покупкой LMV431, зачастую магазины везут его только под заказ, и не в кратчайшие сроки.

С учетом того, что минусовой источник питания LM301 в нашем блоке уже стабилизирован с помощью 7905, нам достаточно установить делитель напряжения, состоящий из R9 и P4. А с помощью Р4 уже можно добиться на делителе значения 1,25 В (минус 1,25 В.

Снимите временную перемычку, установленную вместо P4. Устанавливаем R9 и P4 на свои места. Переводим P1 и P2 в промежуточные положения. Ставим Р4 в крайнее положение, чтобы его сопротивление было минимальным и включаем блок. С помощью Р3 задаем минимальное выходное напряжение блока, оно будет 1,2 В. Также за счет увеличения сопротивления Р4 добиваемся на выходе блока значения 0 В. Теперь доступный диапазон регулировки напряжения составляет 0-30В.

Он прошел. 8 Установка защитных диодов

Установите диоды D3 и D4. D3 защитит вход блока от перенапряжений обратной полярности, т.к работа лабораторного блока будет проходить в различных условиях. D4 защищает выход LM317 от ситуаций, когда напряжение на выходе LM317 превышает напряжение на его входе.

Он прошел. 9 Настройка ограничения максимального тока

• Ставим его на блок 12В.
• Устанавливаем P2 на максимум (то есть включена регулировка максимального тока), на выходе 12 В.
• P1 — на минимуме (установка максимального тока), т.е выходной ток будет равен нулю и напряжение упадет до 0 — светодиод горит.
• Берем нихромовую катушку сопротивлением 2 Ом и подключаем к выходу.
• С помощью P1 начинаем регулировать ток. Когда выход 5A, он может остановиться. В это время вольтметр покажет 10В.

Теперь с P2 будет доступен диапазон тока 0 — 5 А. Это самый простой метод, который можно рекомендовать для установки максимального тока такого лабораторного блока питания.

Он прошел. 10 Подключение вольтамперметра

При подключении вольтамперметра питание прибора необходимо брать от стабилизатора 7812. Минусовой вывод блока к выходной клемме прибора подключается уже через вольтамперметр.

Для точной (тонкой) регулировки тока и напряжения могут быть введены дополнительные переменные резисторы номиналом около 5% от основного регулятора. Например, к P3 можно подключить последовательно переменный резистор на 220 Ом, а к P2 можно подключить последовательно переменный резистор на 20 кОм и сбросить ограничение по току.

Вот такой получился лабораторный блок питания своими руками. Мы очень благодарны Владимиру Сметанину, который не побоялся собрать плату-прототип и героически преодолел все трудности сборки блока, чтобы получить действительно интересные материалы!

Блок питания со стабилизатором на микросхеме

На рисунке ниже показана отработка приведенной выше простой схемы путем включения выхода микросхемы стабилизатора LM7812 на 12 вольт.

Блок питания со стабилизатором на микросхеме

Это уже лучше, но максимальный ток на нагрузке такого стабилизированного блока питания все равно не должен превышать 1 А.

Импульсные блоки питания — принцип работы и особенности

Основной характеристикой импульсных источников питания является более высокая рабочая частота, которая в сотни раз превышает частоту сети 50 Гц.При высоких частотах при минимальном числе витков в обмотках высокое напряжение. Например, чтобы получить выходное напряжение 12 вольт при токе 1 ампер (в случае сетевого трансформатора), нужно намотать 5 витков провода сечением примерно 0,6–0,7 мм.
Если речь идет об импульсном трансформаторе, схема возбуждения которого работает на частоте 65 кГц, то для получения 12 вольт при токе 1А достаточно намотать всего 3 витка проводом 0,25–0,3 мм. Вот почему многие производители электроники используют импульсный источник питания.

Однако, несмотря на то, что такие блоки значительно дешевле, компактнее, имеют большую мощность и небольшой вес, имеют электронную начинку, поэтому менее надежны по сравнению с сетевым трансформатором. Доказать его ненадежность очень просто: взять любой незащищенный импульсный блок питания и замкнуть выходные клеммы. В лучшем случае блок выйдет из строя, в худшем сгорит и никакие предохранители блок не спасут.

Практика показывает, что последним сгорает предохранитель в импульсном блоке питания, первыми выключаются силовые ключи и задающий генератор, затем по очереди все части цепи.
Импульсные блоки питания имеют ряд защит как на входе, так и на выходе, но они не всегда спасают. Для ограничения входного тока в начале цепи почти во всех ИИП номинальной мощностью более 50 Вт используется термистор, который находится на входе цепей.
Давайте теперь рассмотрим ТОП-3 лучших схемы импульсных блоков питания, которые можно собрать своими руками.

Простой импульсный блок питания своими руками

Рассмотрим, как сделать простейший миниатюрный импульсный блок питания. Любой начинающий радиолюбитель может создать устройство по представленной схеме. Он не только компактен, но и работает в широком диапазоне напряжений питания.
Самодельный импульсный блок питания имеет сравнительно небольшую мощность, в пределах 2 ватт, но он буквально неубиваемый, ему не страшны даже длительные короткие замыкания.

Схема простого импульсного блока питания
Блок питания представляет собой маломощный импульсный источник питания генераторного типа, собранный на одном транзисторе. Генератор питается от сети через токоограничивающий резистор R1 и однополупериодный выпрямитель в виде диода VD1.

Трансформатор простого импульсного блока питания
Импульсный трансформатор имеет три обмотки, коллекторную или первичную, базовую и вторичную обмотки.

Важным моментом является обмотка трансформатора — и на печатной плате, и на схеме указано начало обмоток, так что проблем быть не должно. Заимствуем количество витков обмоток трансформатора для зарядки сотовых телефонов, так как схема почти такая же, количество обмоток одинаковое.
Сначала наматываем первичную обмотку, которая состоит из 200 витков, сечение провода от 0,08 до 0,1 мм. Затем кладем изоляцию и мотаем базовую обмотку тем же проводом, который содержит 5-10 витков.
Выходную обмотку мотаем сверху, количество витков зависит от того, какое напряжение нужно. В среднем вы получаете около 1 вольта на оборот.

Сердечник трансформатора можно найти в нерабочих блоках питания мобильных телефонов, драйверах светодиодов и других маломощных блоках питания. Как правило, строятся именно на основе однотактных схем, в состав которых входит нужный трансформатор.

Сердечник трансформатора
Подождите: блок однотактный и между половинками сердечника должен быть немагнитный зазор. Он содержится в сердечниках зарядных устройств для мобильных телефонов. Пространство относительно небольшое (достаточно полмиллиметра). Если нет трансформатора с местом, его можно сделать искусственно, поместив между половинками сердечника слой офисной бумаги.

Готовый трансформатор
Собираем заднюю часть готового трансформатора, стягиваем половинки сердечника скотчем или крепко склеиваем суперклеем.

Собранная плата без трансформатора
Схема не имеет узлов стабилизации и защиты выходного напряжения, но не боится коротких замыканий. При коротком замыкании ток в первичной цепи, естественно, возрастает, но ограничивается упомянутым выше сопротивлением, так как весь избыток рассеивается на сопротивлении в виде тепла, поэтому блок можно безопасно закрыть даже на короткое время давно. Такое решение снижает КПД блока питания в целом, но делает его буквально неубиваемым, в отличие от тех же зарядных устройств для мобильных телефонов.

Самый простой импульсный блок питания
Резистор указанного номинала ограничивает входной ток до 14,5 мА. По закону Ома, зная напряжение сети, можно легко рассчитать мощность, которая составляет около 3,3 Вт. Это входная мощность, с учетом КПД преобразователя выходная мощность будет на 20-30% меньше этой. Увеличить мощность можно за счет уменьшения сопротивления указанного резистора.
Силовой транзистор представляет собой высоковольтный маломощный биполярный транзистор с обратной проводимостью. Подойдут ключи типа MJE13001, 13003, 13005. Более мощные ставить смысла нет, достаточно первого варианта.
На выходе схемы установлен выпрямитель на основе импульсного диода, для уменьшения потерь можно использовать диод Шоттки, рассчитанный на ток 1А. Далее конденсатор фильтра, светодиодный индикатор питания и пара резисторов.

Что касается недостатков схемы:
Ограниченная выходная мощность: Чтобы построить на этой основе блок питания мощностью 10-20 Вт, нужно уменьшить сопротивление и увеличить мощность. Это нужно, чтобы нагрев не зашел слишком далеко, но это неудобно и увеличивает размер блока питания.
Ограничительный резистор на входе снижает КПД, не сильно, но все же снижает. Но за счет этого гарантируется безопасная работа агрегата.
Подобные схемы используются там, где требуется мощность от 3 до 5 Вт, например, этот блок предназначен для питания небольшого кулера, поэтому мощность ограничена 2 Вт.
Применений у такого простого импульсного блока питания множество, так как он гальванически изолирован от сети, поэтому безопасен и его выходное напряжение никак не связано с сетью. Отлично подходит для питания светодиодов, охлаждающих вентиляторов, питания некоторых маломощных цепей и многого другого.

Импульсный блок питания на TL494 своими руками — схема и подробная инструкция по монтажу

Корпус этого самодельного импульсного блока питания состоит из двух частей: основания Kradex Z4A и вентилятора (кулера), что видно на фото. Это, так сказать, продолжение тела, но обо всем по порядку.

Схема питания импульсного режима на TL494
Что касается необходимых деталей, то нам понадобятся:

• ШИМ-контроллер (IC1) — TL494.
• Операционный усилитель (IC2) — LM324.
• 2 линейных регулятора (VR1, VR2) — L7805AB и LM7905.
• 4 биполярных транзистора Т1, Т2 — С945 и Т3, Т4 — MJE13009.
• 2 диодных моста — VDS2 (MB105) и VDS1 (GBU1506).
• 5 выпрямительных диодов (Д3-Д5, Д8, Д9) — 1N4148.
• 2 выпрямительных диода (Д6, Д7) — ФР107.
• 2 выпрямительных диода (D10, D11) — FR207.
• 2 выпрямительных диода (Д12, Д13) — ФР104.
• Диод Шоттки (Д15) — Ф20С20.
• 5 дросселей: L1 (100 мкГн), L5 на желтом кольце (100 мкГн), L3, L4 (10 мкГн), L6 (8 мкГн).
• Синфазный дроссель (L2) — 29 мГн.
• 2 импульсных трансформатора — Тр1 (ЕЕ16) и Тр2 (ЕЕ28-ЕЕ33, ЭР35).
• Трансформатор (Тр3) — БВ ЭИ 382 1189.
• Предохранитель (F1) — 5А.
• Термистор (NTC1) — 5,1 Ом.
• Варистор (VDR1) — 250 В.
• Резисторы: R1, R9, R12, R14 (2,2 кОм); R2, R4, R5, R15, R16, R21 (4,7 кОм); R3 (5,6 кОм); R6, R7 (510 кОм); R8 (1МОм); R13 (1,5 кОм); R17, R24 (22 кОм); R18 (1 кОм);
• R19, ​​R20 (22 Ом); R22, R23 (1,8 кОм); R27, R28 (2,2 Ом); R29, R30 (470кОм, 1-2Вт); R31 (100 Ом, 1-2 Вт); R32, R33 (15 Ом); R34 (1кОм, 1-2Вт).
• Переменные резисторы (R10, R11) — 10 кОм, можно использовать 3 или 4.
• Резисторы (R25, R26) — 0,1 Ом; шунтов, мощность зависит от выходной мощности блока питания.
• Конденсаторы: С1, С8, С27, С28, С30, С31 (0,1 мкФ); С3 (1 нФ, пленка); С4–С7 (0,01 мкФ); С10 (0,47мкФ, 275В, Х); С12 (0,1мкФ, 275В, Х); С13, С14, С19 (0,01мкФ, 2кВ, Y); С20 (1мкФ, 250В пленка); C21 (2,2 нФ, 1 кВ); С23, С24 (3,3 нФ).
• Конденсаторы электролитические — С2, С9, С22, С25, С26, С34, С35 (47 мкФ); С11 (1 мкФ); С15, С16 (2,2 мкФ); С17, С18 (470мкФ, 200В); С29, С32, С33 (1000мкФ, 35В).
• 2 светодиода: D1 (зеленый, 5 мм) и D2 (красный, 5 мм), или диоды, только если индикация не нужна.

Из элементов конструкции вам понадобятся:

1. Корпус Z4A.
2. Выключатель — 250В, 6А.
3. Патрон плавкого предохранителя.
4. Розетка для подключения к сети 220 В.
5. Вилка для подключения к сети 220 В.
6. Разъем для выходного напряжения.
7. 12В вентилятор
8. Вольтметр.
9. Амперметр.

Как видите, схема работает на микросхеме TL494. Аналогов много, но лучше использовать оригинальные микросхемы. Стоят они не так дорого, но работают надежно, в отличие от китайских подделок.
Также можно разобрать некоторые старые блоки питания от компьютеров и собрать оттуда необходимые детали, но лучше по возможности использовать новые детали и микросхемы; это повысит шансы на успех.

В связи с тем, что выходной мощности встроенных ключевых элементов TL494 недостаточно для управления мощными транзисторами, работающими на основном импульсном трансформаторе Тр2, схема управления силовыми транзисторами Т3 и Т4 построена с использованием управляющего трансформатора Тр1. Этот управляющий трансформатор можно использовать от старого компьютерного блока питания без внесения изменений в состав обмоток. Трансформатор управления Tr1 управляется транзисторами T1 и T2.

Сигналы с управляющего трансформатора через диоды Д8 и Д9 поступают на базы силовых транзисторов. Использованы биполярные транзисторы Т3 и Т4 марки MJE13009. Можно использовать транзисторы на меньший ток — MJE13007, но тут лучше оставить на больший ток для повышения надежности и мощности схемы, хотя это не убережет от короткого замыкания в высоковольтных цепях схема.
Также эти транзисторы балансируют трансформатор Тр2, преобразующий выпрямленное напряжение 310 вольт с диодного моста VDS1 в нужное нам (в данном случае 30-31 вольт). Данные о перемотке или перемотке с нуля трансформатора будут рассмотрены чуть позже. Выходное напряжение снимается со вторичных обмоток этого трансформатора, к которым подключены выпрямитель и ряд фильтров, чтобы напряжение было максимально волнообразным.

Выпрямитель следует использовать на диодах Шоттки, чтобы минимизировать потери при выпрямлении и исключить большой нагрев этого элемента, в схеме применен сдвоенный диод Шоттки Д15. Здесь тоже чем выше допустимый ток диодов, тем лучше. Если пренебречь ими при первом включении схемы, велика вероятность повреждения этих диодов и силовых транзисторов Т3 и Т4. В выходных фильтрах схемы стоит использовать электролитические конденсаторы с низким ESR (Low ESR). Дроссели L5 и L6 в нашем случае были использованы от неисправных компьютерных блоков питания. L6 используется без изменения обмотки, представляет собой цилиндр с десятью витками толстого медного провода. L5 необходимо перемотать, потому что компьютер использует несколько уровней напряжения: нам нужно только одно напряжение.

L5 — желтое кольцо (не все кольца подойдут, так как можно использовать ферриты с разными характеристиками, нам нужен желтый). Вокруг этого кольца следует намотать около 50 витков медного провода диаметром 1,5 мм. Резистор R34 отключается — разряжает конденсаторы, чтобы при регулировке не возникало ситуации длительного ожидания снижения напряжения при повороте ручки регулировки.
Наиболее термочувствительные элементы Т3 и Т4, а также Д15 монтируются на радиаторы. В этой конструкции они также были взяты из старых блоков и отформатированы (вырезаны и согнуты по размеру корпуса и текстолита).

Схема импульсная и может вносить в домашнюю сеть свои помехи, поэтому необходимо использовать синфазный дроссель L2. Для фильтрации существующих помех в сети используются фильтры с дросселями L3 и L4. Термистор NTC1 устранит скачок напряжения в момент подключения цепи к розетке, запуск цепи будет более плавным.

Для управления напряжением и током, а также для работы микросхемы TL494 требуется уровень напряжения менее 310 вольт, поэтому используется отдельная схема питания. Он построен на малогабаритном трансформаторе Тр3 БВ ЭИ 382 1189.

Со вторичной обмотки напряжение выпрямляется и сглаживается конденсатором, просто и безумно. Таким образом, мы получаем 12 вольт, необходимых для управляющей части цепи питания. Также 12 вольт стабилизируются до 5 вольт с помощью микросхемы линейного стабилизатора 7805; это напряжение используется для схемы индикации напряжения и тока.

Также искусственно создается напряжение -5 вольт для питания операционного усилителя схемы индикации напряжения и тока. В принципе, можно использовать любые доступные схемы вольтметра и амперметра для данного импульсного блока питания, а при отсутствии необходимости этот этап стабилизации напряжения можно исключить. Как правило, используются схемы измерения и индикации, построенные на микроконтроллерах, которым требуется питание порядка 3,3-5 вольт. Подключение амперметра и вольтметра указано на схеме.

На фото показана печатная плата с микроконтроллером. Амперметр и вольтметр крепятся к панели болтами, которые вкручиваются в гайки, надежно приклеенные к пластику суперклеем. У этого манометра предел измерения тока до 9,99А, что явно мало для данного блока питания. Кроме функций отображения модуль измерения тока и напряжения больше никак не задействован по отношению к основной плате устройства.

Подойдет любой сменный измерительный модуль.

Схема управления напряжением и током выполнена на четырех ОУ (используется LM324 — 4 ОУ в одном корпусе). Для питания этой микросхемы стоит использовать фильтр на элементах L1 и С1, С2. Конфигурация схемы состоит из выбора элементов, отмеченных звездочкой, для установления диапазонов регулирования. Схема регулировки собрана на отдельной печатной плате. Также для более плавной настройки тока можно использовать несколько соответствующим образом соединенных переменных резисторов.
Для установки частоты преобразователя необходимо подобрать номинал конденсатора С3 и номинал резистора R3. На схеме показана небольшая табличка с расчетными данными. Слишком высокая частота может увеличить потери в силовых транзисторах при переключении, так что сильно увлекаться не стоит, на мой взгляд оптимально использовать частоту 70-80кГц, а то и меньше.

Теперь о параметрах намотки или перемотки трансформатора Тр2. Так же я использовал базу от старых компьютерных блоков питания. Если вам не нужен большой ток и высокое напряжение, то такой трансформатор можно не перематывать, а использовать готовым, соответствующим образом соединив обмотки. Однако, если требуется больший ток и напряжение, то для лучшего результата трансформатор необходимо перемотать.
Прежде всего, мы должны разобрать ядро, которое у нас есть. Это самый ответственный момент, так как ферриты достаточно хрупкие и ломать их не стоит, а то все фигня. Итак, чтобы разобрать сердечник, его необходимо нагреть, так как для склеивания половинок производитель обычно использует эпоксидную смолу, которая при нагревании размягчается. Не следует использовать источники открытого огня. Хорошо подойдет электрическое отопительное оборудование, в бытовых условиях это, например, электрическая плита.

При нагревании аккуратно разделите половинки сердцевины. После остывания снимаем все родные обмотки. Теперь нужно рассчитать необходимое количество витков первичной и вторичной обмоток трансформатора. Для этого можно использовать программу ExcellentIT (5000), в которой задаем нужные нам параметры преобразователя и получаем расчет количества витков относительно используемого сердечника.
Кроме того, после намотки сердечник трансформатора необходимо переклеить, также желательно использовать высокопрочный клей или эпоксидную смолу. При покупке нового сердечника может не понадобиться его склеивание, так как половинки сердечника часто скрепляются металлическими скобами и болтами. Обмотки должны быть намотаны плотно, чтобы исключить акустические шумы при работе устройства. При желании обмотки можно залить каким-нибудь парафином.

Печатные платы были разработаны для корпуса Z4A. Он подвергается незначительным модификациям, чтобы позволить воздуху циркулировать для охлаждения. Для этого по бокам и сзади сверлим несколько отверстий, а сверху вырезаем отверстие для вентилятора.

Вентилятор дует вниз, лишний воздух выходит через отверстия. Можно поставить вентилятор и наоборот, чтобы он высасывал воздух из корпуса. На самом деле вентиляторное охлаждение требуется редко, и даже при больших нагрузках элементы схемы не сильно нагреваются.
Передние панели также готовятся. Индикаторы напряжения и тока используются посредством семисегментных индикаторов, а в качестве светофильтра для этих индикаторов используется металлизированная антистатическая пленка, аналогичная той, в которой упакованы радиоэлементы с маркировкой электростатической чувствительности.

Вы также можете использовать полупрозрачную пленку, которая приклеивается к оконным стеклам, или автомобильную тонировочную пленку. Набор элементов на передней панели спереди и сзади можно расположить на любой вкус. В нашем случае сзади есть разъем для подключения к розетке, блок предохранителей и выключатель. На передней панели расположены индикаторы тока и напряжения, светодиоды для индикации стабилизации тока (красные) и стабилизации напряжения (зеленые), ручки переменных резисторов для регулировки тока и напряжения, а также быстрозажимной разъем, к которому подключается напряжение.

При правильном монтаже блок питания нуждается только в регулировке диапазонов регулирования.
Токовая защита (стабилизация) работает следующим образом: при превышении установленного тока на микросхему TL494 подается сигнал на снижение напряжения; чем ниже напряжение, тем меньше ток. При этом на передней панели загорается красный светодиод, сигнализирующий о превышении установленного тока или коротком замыкании. В нормальном режиме стабилизации напряжения горит зеленый светодиод.

Основные характеристики импульсного блока питания зависят в основном от используемой элементной базы, в данном варианте они следующие:

1. Входное напряжение 220 вольт переменного тока.
2. Выходное напряжение составляет от 0 до 30 вольт постоянного тока.
3. Выходной ток более 15А (фактически проверенное значение).
4. Режим стабилизации напряжения.
5. Режим стабилизации тока (защита от короткого замыкания).
6. Индикация обоих режимов с помощью светодиодов.
7. Небольшие габариты и вес при высокой мощности.
8. Установка ограничения тока и напряжения.

Подводя итог, можно отметить, что данный импульсный блок питания получился достаточно мощным и качественным. Это позволяет вам использовать эту версию блока питания как для проверки некоторых ваших схем, так и для зарядки автомобильных аккумуляторов.
Также стоит отметить, что емкости на выходе довольно большие, поэтому коротких замыканий лучше не допускать, так как разряд конденсаторов может, скорее всего,отключаем цепь (ту, к которой подключаемся), однако без этой емкости выходное напряжение будет хуже, пульсации усилится. Это характеристика импульсного блока, в аналоговых блоках питания выходная емкость, как правило, не превышает 10 мкФ из-за его схемотехники. Таким образом, мы получаем универсальный лабораторный импульсный блок питания, способный работать в широком диапазоне нагрузок от почти нуля до десятков ампер и вольт. Блок питания зарекомендовал себя как при питании небольших цепей при тестировании (но защита от короткого замыкания тут мало поможет из-за большой выходной емкости) с миллиамперной тягой, так и при использовании в ситуациях, когда

Стабилизированный импульсный блок питания на SG3525 своими руками

Рассмотрим пошагово, как сделать стабилизированный блок питания на микросхеме SG3525. Поговорим о преимуществах этой схемы. Первое и самое главное — это стабилизация выходного напряжения. Также есть плавный пуск, защита от короткого замыкания и самозапись.


Для начала посмотрим на схему устройства.

Новички сразу обратят внимание на 2 трансформера. В схеме один из них на питание, а второй на гальваническую развязку.
Не думайте, что из-за этого схема усложнится. Наоборот, все становится проще, безопаснее и дешевле. Например, если поставить драйвер на выходе микросхемы, то для него нужна планка.


Смотрим дальше. В этой схеме реализованы микрозагрузка и автозагрузка.

Это очень производительное решение, оно позволяет избавиться от необходимости в резервном источнике питания. На самом деле делать блок питания для блока питания не лучшая идея, но такое решение просто идеально.

Работает все так: от константы заряжается конденсатор, а когда его напряжение превышает заданный уровень, этот блок открывается и разряжает конденсатор в цепи.




Его энергии достаточно для запуска микросхемы, и как только она запускается, напряжение вторичной обмотки начинает питать саму микросхему. Это выходное сопротивление также необходимо добавить к микропуску, оно служит нагрузкой.

Без этого резистора блок не загрузится. Это сопротивление различно для каждого напряжения и должно рассчитываться из таких соображений, чтобы при номинальном выходном напряжении рассеивалась мощность 1 Вт.
Считаем сопротивление резистора:
R = U в квадрате/P
R = 24 в квадрате/1
R = 576/1 = 560 Ом.
Также на схеме присутствует плавный пуск. Он реализован с использованием этого конденсатора.

И защита по току, которая в случае КЗ начнет уменьшать ширину ШИМ.

Частота этого источника питания изменяется с помощью этого резистора и конденсатора.


Теперь поговорим о самом главном — стабилизации выходного напряжения. За это отвечают следующие элементы:

Как видите, здесь установлены 2 стабилитрона. С его помощью можно получить любое напряжение на выходе.
Расчет стабилизации напряжения:
U вых = 2 + U отвод1 + U отвод2
U вых = 2 + 11 + 11 = 24В
Возможна погрешность +- 0,5 В.

Для правильной работы стабилизации необходим запас по напряжению на трансформаторе; иначе при падении входного напряжения микросхема просто не сможет выдать нужное напряжение. Поэтому при расчете трансформатора нужно нажать эту кнопку, и программа автоматически добавит напряжение на вторичную обмотку для резерва.


Теперь можно перейти к рассмотрению печатной платы. Как видите, здесь все довольно компактно. Также видим место для трансформатора, он тороидальный. Его без проблем можно заменить на W-образный.

Оптопара и стабилитроны расположены возле микросхемы, а не на выходе.

Ну некуда было их девать на выходе. Если вам это не нравится, сделайте свою собственную разводку печатной платы.
Вы спросите, а почему бы не поднять ставку и не сделать все правильно? Ответ таков: это было сделано в расчете на то, что заказать доску в производстве будет дешевле, так как доски размером более 100 кв.мм стоят намного дороже.
Итак, пришло время собрать схему. Здесь все стандартно. Паяем без проблем. Наматываем трансформатор и устанавливаем его.



Также стоит обратить внимание на некоторые важные моменты. К таким моментам относится входной дроссель. Может быть намотан на сердечнике с проницаемостью 2000 Нм, размерами 20х13х7 мм.


Целесообразно разделить обмотки на 2 части. Для изоляции используются обычные пластиковые кабельные стяжки. Мотаем нитью 0,8 мм. Количество витков каждой обмотки от 10 до 13.
А теперь самая страшная часть схемы: ТГР.

На самом деле, он не поворачивается сильнее, чем дроссельная заслонка. Берем кольцо с проницаемостью 2000 НМ (размеры такие же, как у ускорителя, можно меньше — это не критично) и наматываем его на 3 жилы 20-витковым проводом МГТФ.


Нет такого кабеля; Не беда, можно и обычную эмалированную диаметром 0,4-0,6мм.

И вуаля, TGR готов.

Единственное место, где нужно быть осторожным, это при установке его на плату. Будьте осторожны с фазами! Выходные обмотки включаются в обратном направлении; это важно.

Также должно быть видно, что происходит на затворах транзисторов. Это для тех у кого есть осциллограф.


Как видите, это довольно четкий сигнал. Немного напрягает, но на работу не влияет.
Ну вот и вся информация о блоке. Удобно сначала запитать от низковольтного блока питания, отключив эту цепь и подав 12В одновременно и на питание, и на управление.


Проверьте выходное напряжение. Если он присутствует, то, возможно, уже включен в сеть.

Во-первых, давайте проверим выходное напряжение. Как видите, блок рассчитан на напряжение 24 В, но получилось чуть меньше из-за разброса стабилитронов.

Эта ошибка не критична.
Теперь посмотрим самое главное: стабилизацию. Для этого берем лампу на 24В мощностью 100Вт и подключаем ее к нагрузке.


Как видите, напряжение не упало и блок выдержал без проблем. Вы можете загрузить еще больше.

Как видите результат тот же, напряжение стабильное. Также проверьте защиту от короткого замыкания. Для этого выкрутите резистор в верхнее положение и закоротите провода.



Ничего не взорвалось, и блок был спасен. Ну а теперь, регулируя номинал резистора, можно выбрать любой ограничивающий ток короткого замыкания, подходящий под ваши нужды.
Печатную плату, схему и другие необходимые материалы можно скачать ниже.
Скачать файлы: импульсный-блок-питания-на-sg3525.rar
Видео про этот импульсный блок питания:

Мы рассмотрели ТОП-3 лучших схем импульсных блоков питания, на их основе можно собрать простой блок питания, устройства на TL494 и SG3525. Пошаговые фото и видео помогут разобраться во всех вопросах установки.

Проблемы простого блока питания с нагрузкой

Сопротивление, изображенное на диаграмме, является эквивалентом нагрузки. Нагрузка должна быть такой, чтобы ток, питающий ее, при питающем напряжении 12 В не превышал 1 А. Рассчитать мощность и сопротивление нагрузки можно по формулам.

Откуда сопротивление R = 12 Ом, а мощность Р = 12 Вт? Это означает, что если мощность больше 12 Вт, а сопротивление меньше 12 Ом, наша схема начнет работать с перегрузкой, сильно нагреется и быстро сгорит. Решить проблему можно несколькими способами:

1. Стабилизировать выходное напряжение, чтобы при изменении сопротивления нагрузки ток не превышал максимально допустимого значения или при резких скачках тока в сети нагрузки, например, при включении некоторых устройств пиковые значения тока снижались до номинал. Такие явления возникают при питании от блока питания радиоэлектронных устройств — радиоприемников и т.п.
2. Используйте специальные схемы защиты, отключающие источник питания при превышении тока нагрузки.
3. Используйте более мощные блоки питания или блоки питания с большей мощностью.

Блок питания повышенной мощности

Более мощный блок питания можно сделать, добавив в схему несколько мощных каскадов на транзисторах типа Дарлингтон TIP2955. Один каскад даст увеличение зарядного тока на 5 А, шесть соединенных параллельно составных транзисторов обеспечат зарядный ток на 30 А.

Транзисторы Дарлингтона типа TIP2955

Схема с такой выходной мощностью требует адекватного охлаждения. Транзисторы должны быть снабжены радиаторами. Вам также может понадобиться дополнительный охлаждающий вентилятор. Кроме того, он также может быть защищен предохранителями (на схеме не показаны).

На рисунке показано подключение составного транзистора Дарлингтона, что позволяет увеличить выходной ток до 5 ампер. Вы можете увеличить его еще больше, подключив новые каскады параллельно указанному.

Подключение составного транзистора Дарлингтона

Внимание! Одной из главных катастроф в электрических цепях является внезапное короткое замыкание в нагрузке. В этом случае, как правило, возникает гигантский поток силы, сжигающий все на своем пути. При этом сложно найти такой мощный блок питания, который выдержит такое. Затем используются схемы защиты, начиная от предохранителей и заканчивая сложными схемами с автоматическим отключением в интегральных схемах.