Как собрать блок питания с регулировкой тока и напряжения
Электронщики, друзья мои! Не могу не поделиться с вами своим любимым инструментом — регулируемым блоком питания. Если вы только начинаете заниматься электроникой — то это основное устройство, которое должно быть в вашем арсенале.
Для сборки БП вам понадобится трансформатор, выпрямительный модуль, регулятор напряжения и конденсаторы. Ничего особенного, все компоненты можно приобрести в интернет магазинах или на рынке. Главное — правильно выбрать и связать между собой.
Но что самое главное — регулируемый блок питания помогает поддерживать стабильное напряжение и ток, что в свою очередь гарантирует безопасную и точную работу вашего электронного устройства.
Характеристики самодельного блока питания впечатляют своей эффективностью и мощностью. На его основе используется готовая сборка с Алиэкспресс, обладающая следующими параметрами: максимальная мощность до 300 Вт, диапазон входных напряжений от 5 до 40 В и выходное напряжение от 1,2 до 35 В (с возможностью плавной регулировки). Также блок питания имеет регулируемый диапазон постоянного тока от 0,2 до 9 А.
Однако, для управления выходным напряжением и током в блоке установлены два подстроечных резистора, которые нужно заменить на современные многооборотные потенциометры. Несмотря на это, изготовление самодельного БП доступно и не требует больших затрат на дополнительные детали.
Их список:
понижающий преобразователь XL4016;
цифровой вольтметр – амперметр;
два потенциометра на 10 кОм;
кнопка включения питания;
два разъёма «крокодил»;
штекер 3,5 мм;
две декоративные ручки для потенциометров;
два гнезда 3,5 мм.
Начинаем паять схему
Начнем изготовление блока-приставки для регулировки тока и напряжения. В первую очередь, необходимо извлечь подстроечные резисторы с платы преобразователя. Вместо них будут установлены переменные резисторы на проводах, которые после монтажа панели прибора позволят производить нужные регулировки.
Этот прибор может похвастаться еще одним удобным свойством – индикаторный светодиод, который легко заметить на передней панели. Он может гореть в двух цветах – синем и зеленом, чтобы показать, что прибор работает в нормальном режиме. Но если происходит перегрузка, то светодиод моментально меняет цвет на красный – так функционал прибора становится еще более практичным. Это полезная индикация, которая поможет быстро определить, что происходит с прибором.
Блок питания для электроники собирают мастера часто из пластиковых корпусов, которые легко самостоятельно создать. Для этого в лицевой панели делают отверстия для индикатора и регулировочных резисторов, а также гнездо для выходного напряжения. В задней панели размещены гнездо входного напряжения и выключатель питания. Корпуса скрепляются клеем на основе цианоакрилата, который надежно держит пластиковые панели вместе. Чтобы избежать перегрева, мастера сверлят в корпусе вентиляционные отверстия, которых должно быть как можно больше.
Все части ручного блока питания располагаются в корпусе и соединяются по необходимости, последующий монтаж электронной схемы осуществляется, затем цифровой дисплей подсоединяется к передней панели. Когда всё готово, вам остается только закрыть верхнюю крышку и затем произвести распайку всех выходных разъемов и проводов. После этого вы можете отложить паяльник и наслаждаться работой своего нового блока питания.
Для правильного функционирования понижающего преобразователя необходимо подключить источник питания
Важно отметить, что данный модуль не повышает напряжение, поэтому максимальное выходное напряжение зависит от выбранного первичного блока. В качестве источника питания можно использовать старый ноутбучный блок на 24 В
Таким образом, самодельный блок питания не будет иметь выходное напряжение выше этой величины.
В целях обеспечения бесперебойной работы прибора, внешнее питание должно быть подключено и протестировано на различных режимах и с различными уровнями нагрузок. Если текущий ток превышает установленный предел, то автоматически срабатывает режим ограничения по току, и на приборе загорается красный светодиод, сигнализирующий об этом.
Данный блок можно использовать также для питания микродвигателей электроинструмента или зарядки батарей. Прекрасно работает!
МОЩНЫЙ САМОДЕЛЬНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ
Собрал недавно очень неплохой лабораторный регулируемый блок питания по такой, многократно проверенной разными людьми схеме:
- Регулировка от 0 до 40 В (при ХХ и 36В по расчету с нагрузкой) + возможна стабилизация до 50 В, но мне надо было именно до 36 В.
- Регулировка тока от 0 до 6А (Imax устанавливается шунтом).
Имеет 3 вида защиты, если так можно назвать:
- Стабилизация по току (при превышении установленного тока — ограничивает его и любые изменения напряжения в сторону увеличения не вносят изменений)
- Триггерная защита по току (при превышении установленного тока отключает питание)
- Температурная защита (при превышении установленной температуры отключает питание на выходе) У себя ее не ставил.
Вот плата управления, основанная на LM324D.
С помощью 4х ОУ реализовано все управление стабилизацией и вся защита. В интернете более известна как ПиДБП. Данная версия — 16-я усовершенствованная, проверенная многими (v.16у2). Разрабатывается\лась на «Паяльнике». Проста в настройке, собирается буквально на коленке. Регулировка тока у меня довольно грубая и думаю стОит поставить еще дополнительную ручку точной настройки тока, помимо основной. На схеме справа есть пример как это сделать для регулировки напряжения, но можно применить и к регулировке тока. Питается все это от ИИП из одной из соседних тем, с квакающей «защитой»:
Как всегда, пришлось развернуть по своему ПП. Думаю о нем здесь особо не стоит говорить. Для умощнения стабилизатора установлены 4 транзистора TIP142:
Все на общем теплоотводе (радиатор от CPU). Для чего их так много? Во-первых — для увеличения выходного тока. Во-вторых — для распределения нагрузки на все 4 транзистора, что в последующем исключает перегрев и выход из строя на больших токах и больших разниц потенциалов. Ведь стабилизатор — линейный и плюс к этому всему, чем выше напряжение на входе и меньше напряжение на выходе, тем больше энергии рассеивается на транзисторах. В добавок у всех транзисторов есть определенные допуски по напряжению и току, для тех кто все это не знал. Вот схема подключения транзисторов в параллель:
Резисторы в эмиттерах можно устанавливать в пределах от 0.1 до 1 Ома, стоит учитывать, что при увеличении тока падение напряжения на них будет существенно и естественно нагрев неизбежен.
Все файлы — краткую информацию, схемы в .ms12 и .spl7, печатку от одного из людей на паяльнике (100% проверенная, все подписано, за что ему огромное спасибо!) в .lay6 формате, предоставляю в архиве. Ну и, наконец, видео работы защиты и немного информации о БП в целом:
https://youtube.com/watch?v=hcZYcTqQxI8
Цифровой VA-метр в дальнейшем заменю, поскольку он не точен, шаг показаний большой. Сильно разнятся показания тока при отклонении от настроенного. Например выставим 3 А и на нем тоже 3 А, но когда снизим ток до 0.5 А, то он будет показывать 0.4 А, например. Но это уже другая тема. Автор статьи и фото — BFG5000.
Форум по ИП
Обсудить статью МОЩНЫЙ САМОДЕЛЬНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ
Печатная плата для сборки
Печатная плата лабораторного БП от Electronics-lab
Плата разделена на 2 части, чтобы собрать всё как модуль на радиаторе. Использовались транзисторы BD249. Поскольку они хуже отводят тепло к радиатору, поставили 2 шт. Если ток блока питания будет увеличен до 5 А, стоит подумать о дальнейшем увеличении количества транзисторов, чтобы уменьшить мощность рассеиваемую на них.
Плата лабораторного БП — вид деталей
Что касается регулирования ограничения тока, для охвата диапазона до 5 А необходимо изменить значение резистора R18. Используя потенциометры со значениями, такими как перечисленные в списке компонентов, для 5 А резистор R18 должен быть заменен на значение около 33 кОм. На это может влиять разброс параметров стабилитрона который задает напряжение на выходе U1. Конечно следует использовать и более мощный трансформатор.
Печатные платы должны быть соединены с помощью двухрядных угловых штырьков. Большая плата имеет все элементы на исходной, кроме 4-х выпрямительных диодов (D1-D4). Тут использовался мостовой выпрямитель прикрученный к радиатору. На плате имеются только монтажные отверстия для соединения диодного моста с помощью проволочных секций.
Рисунок дорожек (сторона пайки) выполнен в черном цвете и может быть использован в качестве маски для повторения платы. Далее показано расположение элементов, а дорожки (вид через плату) изображены серым цветом. Элементы отмечены синим цветом и соответствующие описания находятся внутри или рядом с ними. Перемычки отмечены красным, а зеленые цифры рядом с контактными площадками соответствуют номерам на схеме и используются для подключения трансформатора, потенциометров, транзистора Q4 и выходных клемм источника питания. Меньшая плата предназначена для 2 транзисторов T1 и T2 BD249 (вместо оригинального транзистора Q4).
В описании этого источника питания трансформатор должен иметь напряжение 24 В, но есть некоторые сомнения по поводу этого напряжения. Схема также выдает -5 В для питания операционных усилителей. Выпрямленное напряжение от трансформатора даст нам около 36 В, а эти -5 В в сумме дадут более 40 В для операционных усилителей (U2 и U3). Параметры этих микросхем не предусматривают такое высокое напряжение, и даже если они сгорят — плохо когда радиоэлементы работают на пределе своих возможностей. Советуем использовать трансформатор с более низким напряжением — около 21 В, что означает максимальное выходное напряжение составит 28 В.
Также проведена замена моста выпрямителя и отказ от отдельных диодов, используемых в пользу 8A-200V KBU8D. Следующие изменения — это конденсатор C1 4400/100 В, резистор R1 на 5 Вт, дополнительные операционные усилители. Использовались LM318 и Q2 транзистор — KD503, для которого установлен охлаждающий вентилятор, что видно на фотографиях. Несмотря на использование пластикового корпуса, радиатор плюс вентилятор достаточны для хорошего отвода тепла. Если речь идет о вентиляторе, он включается в зависимости от температуры. Блок питания работает действительно отлично. Стоимость сборки не превышает 1000 рублей, из которых самый дорогой элемент — трансформатор.
Естественно блок питания имеет защиту и ограничение по току. Можно увеличить выходной ток до 5 А, необходимо лишь заменить несколько элементов (увеличить их мощность), дополнительно улучшить охлаждение на транзисторе или параллельно подключить несколько так, чтобы регулирование стало возможным до 5 А.
Если не хотите ставить кулер — ставьте переключение обмоток для снижения мощности на силовом транзисторе. При 5 В и 3 А например слишком большая мощность высвобождается транзистором в воздух, поэтому переключение обмоток спасает от перегрева.
↑ Монтаж
Для монтажа модуля я применил самодельные «стойки» из луженого провода диаметром 1 мм.
Это обеспечило удобный монтаж и охлаждение модулей. Стойки можно сильно нагревать при пайке, они не сместятся в отличие от простых штырей. Эта же конструкция удобна, если надо припаять к плате внешние провода – хорошая жесткость и контакт. Плата позволяет легко заменить при необходимости модуль DC-DC. Общий вид платы с дросселями от половинок какого-то ферритового сердечника (индуктивность не критична).
Несмотря на крошечные размеры модуля DC-DC, общие размеры платы получились соизмеримыми с платой аналогового стабилизатора.
Утилиты и справочники.
cables.zip — Разводка кабелей — Справочник в формате .chm. Автор данного файла — Кучерявенко Павел Андреевич. Большинство исходных документов были взяты с сайта pinouts.ru — краткие описания и распиновки более 1000 коннекторов, кабелей, адаптеров. Описания шин, слотов, интерфейсов. Не только компьютерная техника, но и сотовые телефоны, GPS-приемники, аудио, фото и видео аппаратура, игровые приставки и др. техника.
Конденсатор 1.0 — Программа предназначена для определения ёмкости конденсатора по цветовой маркировке (12 типов конденсаторов).
Transistors.rar — База данных по транзисторам в формате Access.
Основные узлы регулируемого блока питания
Трансформаторный источник питания в большинстве случаев выполняется по следующей структурной схеме.
Узлы трансформаторного БП.
Понижающий трансформатор снижает напряжение сети до необходимого уровня. Полученное переменное напряжение преобразуется в импульсное с помощью выпрямителя. Выбор его схемы зависит от схемы вторичных обмоток трансформатора. Чаще всего применяется мостовая двухполупериодная схема. Реже – однополупериодная, так как она не позволяет полностью использовать мощность трансформатора, да и уровень пульсаций выше. Если вторичная обмотка имеет выведенную среднюю точку, то двухполупериодная схема может быть построена на двух диодах вместо четырех.
Двухполупериодный выпрямитель для трансформатора со средней точкой.
Если трансформатор трехфазный (и имеется трехфазная цепь для питания первичной обмотки), то выпрямитель можно собрать по трехфазной схеме. В этом случае уровень пульсаций наиболее низок, а мощность трансформатора используется наиболее полно.
После выпрямителя устанавливается фильтр, который сглаживает импульсное напряжение до постоянного. Обычно фильтр состоит из оксидного конденсатора, параллельно которому ставится керамический конденсатор малой емкости. Его назначение – компенсировать конструктивную индуктивность оксидного конденсатора, который изготовлен в виде свернутой в рулон полоски фольги. В результате получившаяся паразитная индуктивность такой катушки ухудшает фильтрующие свойства на высоких частотах.
Далее стоит стабилизатор. Он может быть как линейным, так и импульсным. Импульсный сложнее и сводит на нет все преимущества трансформаторного БП в нише выходного тока до 2..3 ампер. Если нужен выходной ток выше этого значения, проще весь источник питания выполнить по импульсной схеме, поэтому обычно здесь используется линейный регулятор.
Выходной фильтр выполняется на базе оксидного конденсатора относительно небольшой емкости.
Обобщенная блок-схема импульсного БП.
Импульсные источники питания строятся по другому принципу. Так как потребляемый ток имеет резко несинусоидальный характер, на входе устанавливается фильтр. На работоспособность блока он не влияет никак, поэтому многие промышленные производители БП класса Эконом его не ставят. Можно не устанавливать его и в простом самодельном источнике, но это приведет к тому, что устройства на микроконтроллерах, питающиеся от той же сети 220 вольт, начнут сбоить или работать непредсказуемо.
Дальше сетевое напряжение выпрямляется и сглаживается. Инвертор на транзисторных ключах в цепи первичной обмотки 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 могут быть использованы конденсаторы меньшей емкости, что положительно сказывается на габаритах устройства. Также в фильтрах высокочастотного напряжения становится целесообразным применение дросселей – малогабаритные индуктивности эффективно сглаживают ВЧ пульсации.
Регулирование напряжения и ограничение тока выполняется за счет цепей обратной связи, на которые подается напряжение с выхода источника. Если из-за повышения нагрузки напряжение начало снижаться, то схема управления увеличивает интервал открытого состояния ключей, не снижая частоты (метод широтно-импульсного регулирования). Если напряжение надо уменьшить (в том числе, для ограничения выходного тока), время открытого состояния ключей уменьшается.
Возможно заинтересует: Как из старого блока питания компьютера сделать зарядное устройство
Варианты БП для самостоятельного монтажа
Блок питания выбирают исходя из того, какие схемы предполагается им запитывать. Если это устройства с низким потреблением тока, то и БП не обязательно делать мощный: вполне можно обойтись источником с током на 5 ампер. Рассмотрим несколько вариантов схем, а также узнаем, как собирать самодельные блоки питания.
Простой БП 0-30 В
Одна из несложных схем источника питания с регулировкой выходного напряжения приводится на схеме.
Устройство выполнено всего на трех транзисторах и отличается высокой точностью напряжения на выходе, благодаря использованию компенсационной стабилизации, а также применением недорогих элементов.
Изделие собирается на печатной плате и после монтажа практически сразу начинает функционировать. Главное — подобрать стабилитрон, который должен соответствовать максимальному напряжению на выходе.
Для корпуса подойдет любой пластиковый или металлический короб, который окажется под рукой, например, от компьютерного БП.
В такой корпус без проблем поместится трансформатор на 100 Вт и печатная плата. Имеющийся вентилятор можно оставить, подключив в разрыв его питания сопротивление для снижения оборотов.
Для измерения потребляемого нагрузкой тока задействуем стрелочный амперметр, устанавливая его на переднюю панель из пластиковой коробки.
Вольтметр можно использовать цифровой.
Завершив монтаж, проверяем выходное напряжение, изменяя положение переменного резистора.
Минимальное значение должно быть около нуля, максимальное – 30 В. Подсоединив нагрузку около 0,5 А, проверяем просадку напряжения на выходе – она должна быть минимальной.
Мощный импульсный БП
Рассмотрим схему блока питания с регулировкой по току и напряжению. Такие устройства иногда еще называют лабораторными, поскольку они подходят не только для запитки электронных схем, но и для зарядки АКБ.
Этот БП обеспечивает регулировку напряжения в диапазоне 0-30 В и тока 0-10 А. Источник можно разделить на три части:
- Внутренняя схема питания, состоящая из источника напряжения на 12 В, и ток минимум 300 мА. Назначение этого источника – запитка схемы БП.
- Блок управления. Выполнен на микросхеме TL494 с простым драйвером. Резистор R4 позволяет регулировать максимальный порог напряжения, R2 – ток.
- Силовая часть. Большую часть схемы можно задействовать из старого компьютерного блока питания. Для намотки трансформатора управления подойдет ферритовое кольцо R16*10*4,5, на котором наматывают провод МГТФ 0.07 мм² в количестве 30 витков одновременно в 3 провода. L1 мотают на кольце от того же БП, удалив старую обмотку и намотав медный провод диаметром 2 мм и длиной 2 м. Для L2 подойдет дроссель на ферритовом стержне.
Чтобы получить выходное напряжение 30 В, вторичную обмотку силового трансформатора нужно перемотать, увеличив количество витков.
Для размещения элементов схемы изготавливают печатную плату.
Если сборка выполнена правильно, блок питания начинает работать сразу. Чтобы была возможность управлять вентилятором по температуре, можно собрать простую схему на lm317.
На Ардуино
Радиолюбители с опытом иногда собирают блоки питания под управлением Ардуино. Таким образом удается создать контролируемый источник питания с такими режимами: может “отдыхать”, функционировать в режиме экономии либо работать на ток в 10 А и разное выходное напряжение, если это требуется.
«Умный» блок питания представлен на схеме.
Для запитки микропроцессора ATmega задействуется импульсный стабилизатор. Благодаря наличию постоянного и стабилизированного напряжения 5 В блок питания можно оснастить разъемом USB, что позволит подзаряжать какие-либо устройства.
Печатную плату можно сделать по образцу.
Внешний вид устройства и внутреннее расположение компонентов представлены на фото.
Блок питания от 0 до 30 В на 10 ампер можно собрать своими руками по любой из представленных схем, а как именно сделать такое устройство, пошагово рассмотрено в инструкциях с фото-примерами. Для сборки простого источника питания потребуются начальные значения в области радиоэлектроники, умение обращаться с паяльником и минимальный перечень радиокомпонентов.
Чем отличается от трансформаторного блока питания
Блок-схемы трансформаторного и импульсного блоков питания
Как работает трансформаторный блок питания
В линейном блоке питания основное преобразование происходит при помощи трансформатора. Его первичная обмотка рассчитана под сетевое напряжение, вторичная обычно понижающая. В случае классического трансформатора переменного тока, предложенного П. Яблочковым, он преобразует синусоиду входного напряжения в такое же синусоидальное напряжение на выходе вторичной обмотки.
Следующий блок — выпрямитель, на котором синусоида сглаживается, превращается в пульсирующее напряжение. Этот блок выполнен на основе выпрямительных диодов. Диод может стоять один, может быть установлен диодный мост (мостовая схема). Разница между ними — в частоте импульсов, которые получаем на выходе. Дальше стоит стабилизатор и фильтр, придающие выходному напряжению нужный уровень и форму. На выходе имеем постоянное напряжение.
Самый простой линейный блок питания с двухполупериодным выпрямителем без стабилизации
Основной недостаток линейных источников питания — большие габариты. Они зависят от размеров трансформатора — чем выше требуется мощность, тем больше размеры блока питания. Нужен еще стабилизатор, который корректирует выходное напряжение, а это еще увеличивает габариты, снижает КПД. Зато это устройство не грозит помехами работающему рядом оборудованию.
Устройство импульсного блока питания и его принцип работы
В импульсном блоке питания преобразование сложнее. На входе стоит сетевой фильтр, задача которого не допустить в сеть высокочастотные колебания, вырабатываемые этим устройством. Они могут повлиять на работу рядом расположенных приборов. Сетевой фильтр в дешевых моделях стоит не всегда, и в этом зачастую кроется проблема с нестабильной работой каких-то устройств, которые мы часто списываем на «падение напряжения в сети».
Далее стоит сглаживающий фильтр, который выпрямляет синусоиду. Полученное на его выходе пилообразное напряжение подается на инвертор, преобразуется в импульсы, имеющие положительную и отрицательную полярность
Их параметры (частота и скважность) задаются при помощи блока управления. Частота обычно выбирается высокой — от 10 кГц до 50 кГц
Именно наличие этой ступени преобразования — генерации импульсов — и дало название этому типу преобразователей.
Блок-схема ИИП с формами напряжения в ключевых точках
Высокочастотные импульсы поступают на трансформатор, который является гальванической развязкой от сети. Трансформаторы эти небольшие, так как с возрастанием частоты сердечники нужны все меньше. Причем сердечник может быть набран из ферромагнитных пластин (в линейных БП должен быть из более дорогой электромагнитной стали).
На выходном выпрямителе биполярные импульсы превращаются в положительные, а выходной фильтр на их основе формирует постоянное напряжение. Основное достоинство ИБП в том, что существует обратная связь, которая позволяет регулировать работу устройства таким образом, чтобы напряжение на выходе было близко к идеалу. Это дает возможность получать стабильные параметры на выходе, независимо от того, что имеем на входе.
Достоинства и недостатки импульсных блоков питания
Для новичков не сразу становится понятным, почему лучше использовать импульсные выпрямители, а не линейные. Дело не только в габаритах и материалоемкости. Дело в более стабильных параметрах, которые выдают импульсные устройства. Качество напряжения на выходе не зависит от качества сетевого напряжения. Для наших сетей это актуально. Но не только это. Такое свойство позволяет использовать импульсный блок питания в сети разных стран. Ведь параметры сетевого напряжения в России, Англии и в некоторых странах Европы отличаются. Не кардинально, но отличается напряжение, частота. А зарядки работают в любой из них — практично и удобно.
Размер тоже имеет значение
Кроме того импульсники имеют высокий КПД — до 98%, что не может не радовать. Потери минимальны, в то время как в трансформаторных много энергии уходит на непродуктивный нагрев. Также ИБП меньше стоят, но при этом надежны. При небольших размерах позволяют получить широкий диапазон мощностей.
Но импульсный блок питания имеет серьезные недостатки. Первый — они создают высокочастотные помехи. Это заставляет ставить на входе сетевые фильтры. И даже они не всегда справляются с задачей. Именно поэтому некоторые устройства, особо требовательные к качеству электропитания, работают только от линейных БП. Второй недостаток — импульсный блок питания имеет ограничение по минимальной нагрузке. Если подключенное устройство обладает мощностью ниже этого предела, схема просто не будет работать.
Список элементов схемы
- R1 = 2,2 кОм 1 Вт
- R2 = 82 Ом 1/4 Вт
- R3 = 220 Ом 1/4 Вт
- R4 = 4,7 кОм 1/4 Вт
- R5, R6, R13, R20, R21 = 10 кОм 1/4 Вт
- R7 = 0,47 Ом 5W
- R 8, R 11 = 27 кОм 1 / 4W
- R9, R19 = 2,2 кОм 1 / 4W
- R10 = 270 кОм 1 / 4W
- R 12, R 18 = 56KOhm 1 / 4W
- R14 = 1,5 кОм 1 / 4W
- R15 , R16 = 1 кОм 1/4 Вт
- R17 = 33 Ом 1/4 Вт
- R22 = 3,9 кОм 1/4 Вт
- RV1 = переменный 100 кОм
- P1, P2 = 10 кОм линейные
- C1 = 3300 мкФ / 50 В
- C2, C3 = 47 мкФ / 50 В
- C4 = 100 нФ
- C5 = 200 нФ
- C6 = керамика 100 пФ
- C7 = 10 мкФ / 50 В
- C8 = 330 пФ керамика
- C9 = 100 пФ керамика
- D1, D2, D3, D4 = 1N5402,3,4 диод 2 A — RAX GI837U
- D5, D6 = 1N4148
- D7, D8 = 5,6 В стабилитрон
- D9, D10 = 1N4148
- D11 = 1N4001 диод 1 A
- Q1 = BC548 или BC547
- Q2 = 2N2219
- Q3 = BC557 или BC327
- Q4 = 2N3055 силовой транзистор
- U1, U2, U3 = TL081
- D12 = светодиод
Методы измерения напряжения и тока выхода в таком источнике питания зависят от ваших возможностей и пожеланий. Когда дело доходит до напряжения, следует использовать любой вольтметр и подключать его к выходным клеммам устройства. Измерение тока в данном случае проводилось с помощью светодиодной линейки и микросхемы LM3915.
Лучше питать дополнительный операционный усилитель так же, как U3. Усиливая напряжение с резистора R7, можно соблазниться регулируемым усилением (простая замена 2 или 3 резисторов с помощью переключателя), благодаря которому получим различные диапазоны измерения тока — полезные при низких токах. Также при настройке LM3915 может быть линейка или точка — по желанию.
Как подобрать компоненты
Для трансформаторного источника подбирается, в первую очередь, трансформатор. В большинстве случаев он берется готовый из того, что есть. Этот узел должен выдавать требуемый ток при максимальном напряжении. Сочетание этих параметров обеспечивается габаритной мощностью трансформатора. Для промышленных устройств параметры можно узнать из справочника. Для случайных трансформаторов мощность можно определить по размерам сердечника (в сантиметрах).
Площадь сердечника для разных типов трансформаторов.
Мощность вычисляется по формуле:
P=S2/1.44 где:
- P-мощность в Ваттах;
- S— сечение в квадратных сантиметрах.
Если трансформатор проходит по мощности, но вторичная обмотка рассчитана на другое напряжение, ее можно удалить и намотать новую (если уместится). Количество витков рассчитывается так:
- определяется количество витков на вольт по формуле 50/S, где S – площадь сердечника в кв.см.;
- эта величина умножается на необходимый уровень напряжения.
Так, для площади 6 см на 1 вольт приходится 50/6=8,3 витка на вольт. Для напряжения 35 вольт обмотка должна иметь 35*8,3=291 виток. Диаметр провода рассчитывается по формуле D=0,02, где I – ток в миллиамперах. Для тока в 5 ампер надо взять провод диаметром 0,02*=70*0,02=1,4 мм.
Если для линейного регулятора подбирается мощный транзистор, основной критерий для применения – ток коллектора. Он должен с запасом перекрывать ток нагрузки. Этот параметр для распространенных отечественных и зарубежных транзисторов приведен в таблице.
| Транзистор | Наибольший ток коллектора (постоянный), А |
|---|---|
| КТ818 (819) | 10 |
| КТ825 (827) | 20 |
| КТ805 | 5 |
| TIP36 | 25 |
| 2N3055 | 15 |
| MJE13009 | 12 |
При работе в режимах, близких к максимальному току, транзисторы обязательно должны быть установлены на радиаторах.
Также надо обратить внимание на такой параметр, как максимальное напряжение между коллектором и эмиттером. При входном напряжении 35 вольт и выходном 1,5 разница составит 33,5 вольт, для некоторых полупроводниковых приборов это недопустимо
Емкость оксидного конденсатора, стоящего после выпрямителя, выбирается исходя из нагрузки. Существуют формулы для расчета параметров фильтра, но на практике подход простой: чем больше, тем лучше. Сверху на емкость наложено два ограничения:
- габариты конденсатора;
- бросок тока на заряд, который может быть значительным при большой емкости.
Выходной конденсатор БП может иметь емкость около 1000 мкФ.
