Лабораторный блок питания своими руками

Лабораторный блок питания своими руками

Подача напряжения питания для различной электронной аппаратуры может осуществляться не только от заводских устройств. Блок питания (БП) своими руками можно сделать и в домашних условиях. В том случае, когда такой аппарат нужен для постоянной работы с различными напряжениями при регулировке: усилителей, генераторов и других самодельных схем, желательно, чтобы он был лабораторным.

Конструктивные особенности и принцип работы

Из нескольких способов преобразования напряжения для питания электронных компонентов, можно выделить два, получивших наибольшее распространение:

1. Аналоговый, основным элементом которого является понижающий трансформатор, помимо основной функции еще и обеспечивающий гальваническую развязку.
2. Импульсный принцип.

Рассмотрим, чем отличаются эти два варианта.

БП на основе силового трансформатора

Рассмотрим упрощенную структурную схему данного устройства. Как видно из рисунка, на входе установлен понижающий трансформатор, с его помощью производится преобразование амплитуды питающего напряжения, например из 220 В получаем 15 В. Следующий блок – выпрямитель, его задача преобразовать синусоидальный ток в импульсный (гармоника показана над условным изображением). Для этой цели используются выпрямительные полупроводниковые элементы (диоды), подключенные по мостовой схеме. Их принцип работы можно найти на нашем сайте.

Упрощенная структурная схема аналогового БП

Следующий блок играет выполняет две функции: сглаживает напряжение (для этой цели используется конденсатор соответствующей емкости) и стабилизирует его. Последнее необходимо, чтобы напряжение «не проваливалось» при увеличении нагрузки.

Приведенная структурная схема сильно упрощена, как правило, в источнике данного типа имеется входной фильтр и защитные цепи, но для объяснения работы устройства это не принципиально.

Все недостатки приведенного варианта прямо или косвенно связаны с основным элементом конструкции – трансформатором. Во-первых, его вес и габариты, ограничивают миниатюризацию. Чтобы не быть голословным приведем в качестве примера понижающий трансформатор 220/12 В номинальной мощностью 250 Вт. Вес такого агрегата – около 4-х килограмм, габариты 125х124х89 мм. Можете представить, сколько бы весила зарядка для ноутбука на его основе.

Понижающий трансформатор ОСО-0,25 220/12

Во-вторых, цена таких устройств порой многократно превосходит суммарную стоимость остальных компонентов.

Импульсные устройства

Как видно из структурной схемы, приведенной на рисунке 3, принцип работы данных устройств существенно отличается от аналоговых преобразователей, в первую очередь, отсутствием входного понижающего трансформатора.

Рисунок 3. Структурная схема импульсного блока питания

Рассмотрим алгоритм работы такого источника:

• Питание поступает на сетевой фильтр, его задача минимизировать сетевые помехи, как входящие, так и исходящие, возникающие вследствие работы.
• Далее вступает в работу блок преобразования синусоидального напряжения в импульсное постоянное и сглаживающий фильтр.
• На следующем этапе к процессу подключается инвертор, его задача связана с формированием прямоугольных высокочастотных сигналов. Обратная связь с инвертором осуществляется через блок управления.
• Следующий блок – ИТ, он необходим для автоматического генераторного режима, подачи напряжения на цепи, защиты, управления контроллером, а также нагрузку. Помимо этого в задачу ИТ входит обеспечение гальванической развязки между цепями высокого и низкого напряжения.

В отличие от понижающего трансформатора, сердечник этого устройства изготавливается из ферримагнитных материалов, это способствует надежной передачи ВЧ сигналов, которые могут быть в диапазоне 20-100 кГц. Характерная особенность ИТ заключается в том, что при его подключении критично включение начала и конца обмоток. Небольшие размеры этого устройства позволяют изготавливать приборы миниатюрных размеров, в качестве примера можно привести электронную обвязку (балласт) светодиодной или энергосберегающей лампы.

• Далее вступает в работу выходной выпрямитель, поскольку он работает с высокочастотным напряжением, для процесса необходимы быстродействующие полупроводниковые элементы, поэтому для этой цели применяют диоды Шоттки.
• На завершавшей фазе производится сглаживание на выгодном фильтре, после чего напряжение подается на нагрузку.

Теперь, как и обещали, рассмотрим принцип работы основного элемента данного устройства – инвертора.

Биполярный регулируемый источник питания, 220/5 . 15 вольт 1 ампер

Часто бывает необходимо запитать устройство биполярным стабилизированным напряжением. Хотя силовой трансформатор подходит для изготовления такого источника, он имеет только одну вторичную обмотку. Как это может быть? Ответ на этот вопрос вы найдете, прочитав опубликованную здесь статью.

Предлагаю простой двухполюсный блок питания, выполненный на базе интегрального стабилизатора CREA.

Отличительные особенности данного устройства:

• минимальное количество деталей;
• во вторичной обмотке сетевого трансформатора выделения не требуется;
• регулировка выходного напряжения в пределах% 5. 15 В при выходном токе до 1 А.

Принципиальная схема блока питания с регулятором напряжения приведена на рис. 1. Снимите со вторичной обмотки трансформатора Т1 напряжение 13 . 15 На выпрямитель подается удвоитель напряжения, собранный на диодах VD1, VD2. Фильтр конденсаторов С1-С4 обеспечивает сглаживание пульсаций выпрямителя.

Биполярный стабилизатор напряжения на одной микросхеме со стабилизацией напряжения DA1 5 выполнен по схеме рис.12 в [1]. Разница является дополнительным регулируемым источником опорного напряжения VD3R1R2 [2].

Силовой трансформатор Т1 должен иметь минимальные габариты и вес и обеспечивать необходимый ток нагрузки при напряжении 13 . 15 В. Если подходящий трансформатор найти не удалось, можно воспользоваться рекомендациями, приведенными в [3 ] и сделайте это сами.

Диоды VD1, VD2 — серии КД202 с любым буквенным или другим выпрямителем со значением среднего прямого тока 3 А при напряжении не менее 25 В.

Конденсаторы С1, С2, С5 — С50-35, К50-16, К50-6 с рабочим напряжением 25 В; С3, С4 — тантал емкостью 1 мкФ, может быть заменен оксидом емкостью 25 мкФ, и если длина проводов, соединяющих регулятор напряжения с фильтрующими конденсаторами С1, С2, не превышает 100 мм, исключены [ 1].

Транзистор VT1 — серия KIT с любой буквой или другая серия с допустимым током коллектора не менее 3 А.

Вместо Oh CUT подход (R) UA (или B), COD (при использовании последнего потребуется коррекция печатной платы).Резисторы R1, R3, R4 — МЛТ-0,25; R2 — JS4-1 или аналогичный.

Чип CREE взаимозаменяемый на K142EN5A и K (P) TV.

Конструкция источника питания в зависимости от применяемых элементов (трансформатор, диоды, конденсаторы и др.) Может быть произвольной. В авторском варианте устройство собрано в корпусе из промышленного униполярного блока питания БП-12/10, из которого ранее удалены плата, конденсаторный фильтр и два выпрямительных диода.

Основная часть элементов стабилизатора размещена на печатной плате (рис.2) из ​​одностороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Конденсаторы С1, С2 расположены отдельно и подключены проводниками к выпрямительной и основной плате.

Плата стабилизатора подобрана таким образом, чтобы его можно было легко установить на плату БП 12/10 и закрепить винтами. Отверстие диаметром 10 мм используется для крепления резистора R2; Напротив него в корпусе также просверливается отверстие вала переменного резистора.

Транзистор VT1, микросхема DA1 смонтирована при помощи слюдяной полосы на отвод тепла от БП-12/10, для чего дополнительно просверлены два отверстия и нарезана резьба М3.

Изготовлен из исправных деталей силового агрегата в здании не нуждается.

При правильном подборе трансформатора Т1, микросхемы ДА1 и резисторов сопротивления R1-R4 выходное напряжение можно увеличить до 25, а введение дополнительных элементов по рекомендациям, приведенным в [1], значительно повысит ток нагрузки.

Стабилитрон VD3 можно исключить. Верхний (на схеме) вывод резистора R1 необходимо подключить к выводу 2 микросхемы DA1, а сопротивление переменного резистора R2 уменьшить до 1 кОм.Конденсатор C4 также не требуется, но для уменьшения пульсаций между выводом 8 микросхемы DA1 и общим проводом необходимо включить оксидный конденсатор емкостью не менее 47 мкФ, работающий от напряжения не менее 10 В.

Регулируемый двухполярный блок питания на lm317 и lm337. Схема и описание

Всем радиолюбителям известно, что двухполярный блок питания незаменим при вводе в эксплуатацию и тестирования электронных схем, которые требуют двухполярного источника питания.

Этот двухполярный блока питания на lm317 и lm337 может быть интегрирована в большинство устройств. Разместив схему в одном корпусе с понижающим трансформатором можно получить несложный универсальный источник питания, который будет полезен для питания операционных усилителей, аудио-системы и т.д.

Двухполярный блок питания представляет собой стандартное включение линейных стабилизаторов LM317 (положительный регулятор напряжения) и LM337 (регулятор отрицательного напряжения).

Для правильной работы стабилизаторов нужно лишь несколько внешних компонентов, а их стандартная схема включения была расширена путем добавления выпрямительного моста и конденсаторов фильтра входного напряжения. Микросхемы LM317 и LM337 имеют защиту, которая предохраняет их от перегрева или повреждения в случае короткого замыкания выхода.

О наличии напряжения на выходе блока питания указывают светодиоды LED1 и LED2. Выходное напряжение устанавливается с помощью потенциометров PR1 и PR2 в диапазоне 1,2…24 В. Рекомендуется применение понижающего трансформатора с напряжением на вторичной обмотке 2×17 вольт.

Вся схема размещена на печатной плате размерами 33 мм × 62 мм. Монтаж следует начать с пайки резисторов, диодов и других элементов небольших размеров и закончить установкой электролитических конденсаторов. Блок питания, собранный из исправных элементов не требует каких-либо настроек и при подключении входного напряжения сразу готов к работе.

Микросхемы U1 и U2 не оснащены радиаторами для охлаждения, поэтому блок питания предназначен для использования с относительно малым током нагрузки — порядка 300 мА, хотя максимальный выходной ток стабилизаторов значительно больше.