Самодельные блоки питания для домашней лаборатории. Как сделать выпрямитель и простейший блок питания. Требования к прибору

Выпрямитель - это устройство для преобразования переменного напряжения в постоянное. Это одна из самых часто встречающихся деталей в электроприборах, начиная от фена для волос, заканчивая всеми типами блоков питания с выходным напряжением постоянного тока. Есть разные схемы выпрямителей и каждая из них в определённой мере справляется со своей задачей. В этой статье мы расскажем о том, как сделать однофазный выпрямитель, и зачем он нужен.

Определение

Выпрямителем называется устройство, предназначенное для преобразования переменного тока в постоянный. Слово «постоянный» не совсем корректно, дело в том, что на выходе выпрямителя, в цепи синусоидального переменного напряжения, в любом случае окажется нестабилизированное пульсирующие напряжение. Простыми словами: постоянное по знаку, но изменяющееся по величине.

Различают два типа выпрямителей:

Однополупериодный . Он выпрямляет только одну полуволну входного напряжения. Характерны сильные пульсации и пониженное относительно входного напряжение.

Двухполупериодный . Соответственно, выпрямляется две полуволны. Пульсации ниже, напряжение выше чем на входе выпрямителя - это две основных характеристики.

Что значит стабилизированное и нестабилизированное напряжение?

Стабилизированным называется напряжение, которое не изменяется по величине независимо ни от нагрузки, ни от скачков входного напряжения. Для трансформаторных источников питания это особенно важно, потому что выходное напряжение зависит от входного и отличается от него на Ктрансформации раз.

Нестабилизированное напряжение - изменяется в зависимости от скачков в питающей сети и характеристик нагрузки. С таким блоком питания из-за просадок возможно неправильное функционирование подключенных приборов или их полная неработоспособность и выход из строя.

Выходное напряжение

Основные величины переменного напряжения - амплитудное и действующее значение. Когда говорят «в сети 220В переменки» имеют в виду действующее напряжение.

Если говорят об амплитудной величине, то имеют в виду, сколько вольт от нуля до верхней точки полуволны синусоиды.

Опустив теорию и ряд формул можно сказать, что в 1.41 раз меньше амплитудного. Или:

Амплитудное напряжение в сети 220В равняется:

Первая схема более распространена. Состоит из диодного моста - соединены между собой «квадратом», а в его плечи подключена нагрузка. Выпрямитель типа «мост» собирается по схеме приведенной ниже:

Её можно подключить напрямую к сети 220В, так сделано в , или на вторичные обмотки сетевого (50 Гц) трансформатора. Диодные мосты по этой схеме можно собирать из дискретных (отдельных) диодов или использовать готовую сборку диодного моста в едином корпусе.

Вторая схема - выпрямитель со средней точкой не может быть подключена напрямую к сети. Её смысл заключается в использовании трансформатора с отводом от середины.

По своей сути - это два однополупериодных выпрямителя, подключенные к концам вторичной обмотки, нагрузка одним контактом подключается к точке соединения диодов, а вторым - к отводу от середины обмоток.

Её преимуществом перед первой схемой является меньшее количество полупроводниковых диодов. А недостатком - использование трансформатора со средней точкой или, как еще называют, отводом от середины. Они менее распространены чем обычные трансформаторы со вторичной обмоткой без отводов.

Сглаживание пульсаций

Питание пульсирующим напряжением неприемлемо для ряда потребителей, например, источники света и аудиоаппаратура. Тем более, что допустимые пульсации света регламентируются в государственных и отраслевых нормативных документах.

Для сглаживания пульсаций используют - параллельно установленный конденсатор, LC-фильтр, разнообразные П- и Г-фильтры…

Но самый распространенный и простой вариант - это конденсатор, установленный параллельно нагрузке. Его недостатком является то, что для снижения пульсаций на очень мощной нагрузке придется устанавливать конденсаторы очень большой емкости - десятки тысяч микрофарад.

Его принцип работы заключается в том, что конденсатор заряжается, его напряжение достигает амплитуды, питающее напряжение после точки максимальной амплитуды начинает снижаться, с этого момента нагрузка питается от конденсатора. Конденсатор разряжается в зависимости от сопротивления нагрузки (или её эквивалентного сопротивления, если она не резистивная). Чем больше емкость конденсатора - тем меньшие будут пульсации, если сравнивать с конденсатором с меньшей емкостью, подключенного к этой же нагрузке.

Простым словами: чем медленнее разряжается конденсатор - тем меньше пульсации.

Скорости разряда конденсатора зависит от потребляемого нагрузкой тока. Её можно определить по формуле постоянной времени:

где R - сопротивление нагрузки, а C - емкость сглаживающего конденсатора.

Таким образом, с полностью заряженного состояния до полностью разряженного конденсатор разрядится за 3-5 t. Заряжается с той же скоростью, если заряд происходит через резистор, поэтому в нашем случае это неважно.

Отсюда следует - чтобы добиться приемлемого уровня пульсаций (он определяется требованиями нагрузки к источнику питания) нужна емкость, которая разрядится за время в разы превышающее t. Так как сопротивления большинства нагрузок сравнительно малы, нужна большая емкость, поэтому в целях сглаживания пульсаций на выходе выпрямителя применяют , их еще называют полярными или поляризованными.

Обратите внимание, что путать полярность электролитического конденсатора крайне не рекомендуется, потому что это чревато его выходом из строя и даже взрывом. Современные конденсаторы защищены от взрыва - у них на верхней крышке есть выштамповка в виде креста, по которой корпус просто треснут. Но из конденсатора выйдет струя дыма, будет плохо, если она попадет вам в глаза.

Расчет емкости ведется исходя из того какой коэффициент пульсаций нужно обеспечить. Если выражаться простым языком, то коэффициентом пульсаций показывает, на какой процент проседает напряжение (пульсирует).

C=3200*Iн/Uн*Kп,

Где Iн - ток нагрузки, Uн - напряжение нагрузки, Kн - коэффициент пульсаций.

Для большинства типов аппаратуры коэффициент пульсаций берется 0.01-0.001. Дополнительно желательно установить как можно большей емкости, для фильтрации от высокочастотных помех.

Как сделать блок питания своими руками?

Простейший блок питания постоянного тока состоит из трёх элементов:

1. Трансформатор;

3. Конденсатор.

Это нестабилизированный блок питания постоянного тока со сглаживающим конденсатором. Напряжение на его выходе больше чем переменное напряжение вторичной обмотке. Это значит, что если у вас трансформатор 220/12 (первичная на 220В, а вторичная на 12В), то на выходе вы получите 15-17В постоянки. Эта величина зависит от емкости сглаживающего конденсатора. Эту схему можно использовать для питания любой нагрузки, если для нее неважно, то, что напряжение может «плавать» при изменениях напряжения питающей сети.

У конденсатора две основных характеристики - емкость и напряжение. Как подбирать емкость мы разобрались, а с подбором напряжения - нет. Напряжение конденсатора должно превышать амплитудное напряжение на выходе выпрямителя хотя бы в половину. Если фактическое напряжение на обкладках конденсатора превысит номинальное - велика вероятность его выхода из строя.

Старые советские конденсаторы делались с хорошим запасом по напряжению, но сейчас все используют дешевые электролиты из Китая, где в лучшем случае есть малый запас, а в худшем - и указанного номинального напряжения не выдержит. Поэтому не экономьте на надежности.

Стабилизированный блок питания отличается от предыдущего всего лишь наличием стабилизатора напряжения (или тока). Простейший вариант - использовать L78xx или другие , типа отечественного КРЕН.

Так вы можете получить любое напряжение, единственное условие при использовании подобных стабилизаторов, это то, напряжение до стабилизатора должно превышать стабилизированную (выходную) величину хотя бы на 1.5В. Рассмотрим, что написано в даташите 12В стабилизатора L7812:

Входное напряжение не должно превышать 35В, для стабилизаторов от 5 до 12В, и 40В для стабилизаторов на 20-24В.

Входное напряжение должно превышать выходное на 2-2.5В.

Т.е. для стабилизированного БП на 12В со стабилизатором серии L7812 нужно, чтобы выпрямленное напряжение лежало в пределах 14.5-35В, чтобы избежать просадок, будет идеальным решением применять трансформатора с вторичной обмоткой на 12В.

Но выходной ток достаточно скромный - всего 1.5А, его можно усилить с помощью проходного транзистора. Если у вас есть , можно использовать эту схему:

На ней изображено только подключение линейного стабилизатора «левая» часть схемы с трансформатором и выпрямителем опущена.

Если у вас есть NPN-транзисторы типа КТ803/КТ805/КТ808, то подойдет эта:

Стоит отметить, что во второй схеме выходное напряжение будет меньше напряжения стабилизации на 0.6В - это падение на переходе эмиттер база, подробнее об этом мы писали . Для компенсации этого падения в цепь был введен диод D1.

Можно и в параллель установить два линейных стабилизатора, но не нужно! Из-за возможных отклонений при изготовлении нагрузка будет распределяться неравномерно и один из них может из-за этого сгореть.

Установите и транзистор, и линейный стабилизатор на радиатор, желательно на разные радиаторы. Они сильно греются.

Регулируемые блоки питания

Простейший регулируемый блок питания можно сделать с регулируемым линейным стабилизатором LM317, её ток тоже до 1.5 А, вы можете усилить схему проходным транзистором, как было описано выше.

Вот более наглядная схема для сборки регулируемого блока питания.

С тиристорным регулятором в первичной обмотке, по сути такой же регулируемый блок питания.

Кстати похожей схемой регулируют и сварочный ток:

Заключение

Выпрямитель используется в источниках питания для получения постоянного тока из переменного. Без его участия не получится запитать нагрузку постоянного тока, например светодиодную ленту или радиоприемник.

Также используются в разнообразных зарядных устройствах для автомобильных аккумуляторов, есть ряд схем с использованием трансформатора с группой отводов от первичной обмотки, которые переключаются галетным переключателем, а во вторичной обмотке установлен только диодный мост. Переключатель устанавливают со стороны высокого напряжения, так как, там в разы ниже ток и его контакты не будут пригорать от этого.

По схемам из статьи вы можете собрать простейший блок питания как для постоянной работы с каким-то устройством, так и для тестирования своих электронных самоделок.

Схемы не отличаются высоким КПД, но выдают стабилизированное напряжение без особых пульсаций, следует проверить емкости конденсаторов и рассчитать под конкретную нагрузку. Они отлично подойдут для работы маломощных аудиоусилителей, и не создадут дополнительного фона. Регулируемый блок питания станет полезным автолюбителями и автоэлектрикам для проверки реле регулятора напряжения генератора.

Регулируемый блок питания используется во всех областях электроники, а если его улучшить защитой от КЗ или стабилизатором тока на двух транзисторах, то вы получите почти полноценный лабораторный блок питания.

Много различных лабораторных блоков питания представлено в интернете на радиотехнических сайтах, правда в основном простые конструкции . Эта же схема отличается достаточно высокой сложностью, которая оправдывается качеством, надёжностью и универсальностью БП. Представляем полностью самодельный блок питания с двухполяркой 2 х 30 В, с регулируемым током до 5 А и цифровым светодиодным А/В метром.

На самом деле это два одинаковых блока питания в одном корпусе, что значительно увеличивает функциональность и возможности устройства, позволяя объединить мощности каналов вплоть до 10 Ампер. В то же время это не типичный симметричный источник питания, хотя тут можно подключать последовательные выходы для получения более высокого напряжения или псевдо симметрии, рассматривая общее соединение как массу.

Схемы модулей лабораторного БП

Все схемы плат питания были спроектированы с нуля, также и все печатные платы являются самостоятельной разработкой. Первый модуль «Z» — это диодный мост, фильтрация напряжения, формирование отрицательного напряжения для питания операционных усилителей, источник положительного напряжения 34 В постоянного тока для операционных усилителей, питание от отдельного вспомогательного трансформатора, реле, используемое для переключения обмоток главного трансформатора, управляемых от другой печатной платы, и источник питания 5 В 1 A для измерители мощности.

Модули «Z» обоих блоков были сконструированы так, чтобы быть почти симметричными (чтобы лучше вписываться в корпус БП). Благодаря этому разъемы ARK были размещены на одной стороне для подключения проводов и радиатора для мостового выпрямителя, а платы, как показано на рисунках, размещены симметрично.

Здесь использован 8-амперный диодный мост. Основные трансформаторы имеют двойные вторичные обмотки, каждая 14 В и ток чуть более 5 А. Блок питания был рассчитан на 5 ампер, но оказалось, что при полном напряжении 30 В не получается полных 5 А. Тем не менее, нет проблем с нагрузкой 5 ампер при более низком напряжении (до 25 В).

Второй модуль представляет собой расширенный вариант блока питания с операционными усилителями.

В зависимости от того, нагружен источник питания или находится в режиме ожидания, напряжение в области усилителя U3, ответственного за ограничение тока, изменяется (при той же настройке пределов потенциометра). Схема сравнивает напряжение на потенциометре P2 с напряжением на резисторе R7. Часть этого падения напряжения подается на инверсный вход U4. Благодаря этому выходное напряжение зависит от настройки потенциометра и практически не зависит от нагрузки. Почти потому, что по шкале от 0 до 5 А отклонение находится на уровне 15 мВ, чего на практике достаточно, чтобы получить стабильный источник для управления схемами LM3914, образующими светодиодную линейку.

Схема визуализации особенно полезна, когда для регулировки используются многооборотные потенциометры. Замечательно, что с помощью такого потенциометра можно легко установить напряжение с точностью до третьего знака после запятой. Каждый светодиод в линейке соответствует току 0,25 А, поэтому, если предел тока ниже 250 мА, линия не отображается.
Способ отображения линейки можно изменить с точки до линейки, но здесь выбрана точка, чтобы избежать влияния слишком большого количества световых точек и снизить энергопотребление.

Следующим модулем является система переключения обмоток и система управления вентиляторами, что установлены на радиаторах старых процессоров.

Питание цепей от независимых обмоток вспомогательного трансформатора. Тут использованы м/с ОУ LM358, которые содержат внутри два операционных усилителя. В качестве датчика температуры использован транзистор BD135. После превышения 55C вентиляторы включаются, а после охлаждения примерно до 50C автоматически выключаются. Система переключения обмотки реагирует на значение напряжения на клеммах прямого выхода источника питания и имеет гистерезис около 3 В, поэтому не будет слишком частого срабатывание реле.

Измерение напряжения и тока нагрузки осуществляется с помощью чипов ICL7107. Платы счетчиков являются двухсторонними и имеют такую ​​конструкцию, что для каждого источника питания на одной плате имеется вольтметр и амперметр.

С самого начала идея состояла в том, чтобы визуализировать параметры блоков питания на семисегментных LED дисплеях, потому что они более читабельны, чем ЖК-дисплей. Но ничто не мешает измерять температуру радиаторов, переключателей обмоток и системы охлаждения на одном МК Atmega, даже сразу для обоих источников питания. Это вопрос выбора. Использование микроконтроллера выйдет дешевле, но как уже писали выше — это дело вкуса.

Все вспомогательные системы питаются от трансформатора, который был перемотан путем удаления всех обмоток, кроме сетевой 220 В (первичной). Для этой цели использовался TS90 / 11.

В качестве вторичной обмотки намотаны 2 x 26 В переменки для питания операционных усилителей, 2 x 8 В переменки для питания индикаторов и 2 x 13 В для питания контроля температуры. Всего было создано шесть независимых обмоток.

Корпус и раходы на сборку

Весь БП помещен в корпус, который также был разработан с нуля. Он был сделан на заказ. Известно, что в домашних условиях сложно сделать достойную коробку (особенно металлическую).

Алюминиевая лицевая панель, используемая для крепления всех индикаторов и дополнительных элементов, была изготовлена ​​на фрезерном станке в соответствии с конструкцией.

Безусловно, это не малобюджетная реализация, учитывая покупку двух мощных тороидальных трансформаторов и исполнение корпуса на заказ. Хотите попроще и подешевле — .

Остальное можно оценить исходя из цен в интернет-магазинах. Конечно, некоторые элементы были получены из собственных запасов, но их тоже нужно будет покупать, создавая блок питания с нуля. Общая стоимость вышла на уровне 10000 рублей.

Сборка и настройка ЛБП

1. Сборка и проверка модуля с мостовым выпрямителем, фильтрацией и реле, подключение к трансформатору и активация реле от независимого источника для проверки выходных напряжений.
2. Исполнение модуля переключения обмоток и контроля охлаждения радиаторов. Запуск этого модуля облегчит настройку будущего источника питания. Для этого понадобится другой источник питания для подачи регулируемого напряжения на вход системы, отвечающей за управление реле.
3. Температурная часть схемы может быть настроена путем моделирования температуры. Для этой цели использовалась тепловая пушка, которая аккуратно нагревала радиатор с датчиком (BD135). Температура измерялась с помощью датчика, включенного в мультиметр (в то время не было готовых точных измерителей температуры). В обоих случаях настройка сводится к подбору PR201 и PR202 или PR301 и PR302 соответственно.
4. Затем запускаем блок питания, регулируя RV1 таким образом, чтобы получить 0 В на выходе, что полезно при настройке ограничения тока. Само ограничение зависит от значений резисторов R18, R7, R17.
5. Регулирование А/В индикаторов сводится к настройке опорных напряжений между контактами 35 и 36 микросхем ICL. В измерителях напряжения и тока использовался внешний эталонный источник. В случае с измерителями температуры такая точность не нужна, а отображение с десятичным знаком все же несколько преувеличено. Передача показаний температуры осуществляется одним выпрямительным диодом (на схеме их три). Это связано с дизайном печатной платы. На ней есть две перемычки.
6. Непосредственно на выходных клеммах к вольтметру подключен делитель напряжения и резистор 0,01 Ом / 5 Вт, на котором падение напряжения используется для измерения тока нагрузки.

Дополнительным элементом источников питания является схема, которая позволяет включать только один источник питания без необходимости использования второго канала, несмотря на тот факт, что вспомогательный трансформатор питает оба канала источника питания сразу. На той же плате размещена система для включения и выключения блока питания с помощью одной слаботочной кнопки (для каждого канала блока питания).

Схема питается от инвертора, который в состоянии ожидания потребляет около 1 мА от сети 220 В. Все схемы в хорошем качестве можете

В процессе разработки и ремонта всевозможных электронных устройств используется различное оборудование. Среди них достаточно востребованной является схема регулируемого блока питания, применяемая во многих вариантах. Эти регулируемые блоки известны как лабораторные источники питания, имеющие большое количество модификаций.

Источники питания линейного типа

Самыми первыми появились линейные блоки питания, которые используются до сих пор и относятся к устройствам с традиционными принципами работы.

Основными конструктивными элементами этих приборов являются понижающий трансформатор и автотрансформатор. Преобразование переменного напряжения в постоянное осуществляется с помощью выпрямителя. В большинстве известных моделей используются выпрямители с одним или четырьмя диодами, соединенными между собой в виде .

Некоторые модели могут иметь индивидуальные конструктивные особенности, однако такие схемы используются гораздо реже и предназначены для конкретных ситуаций. В отдельных устройствах цепь дополняется специальным фильтром, установленным сразу за выпрямителем. Сам фильтр представляет собой конденсатор с высокой емкостью. Иногда линейные БП дополняются и напряжения, фильтрами высокочастотных помех и другими элементами.

Среди специалистов, занимающихся ремонтом и обслуживанием электроники и радиотехники, наиболее популярны линейные блоки питания с возможной регулировкой напряжения в пределах от 0 до 30 вольт и силы тока - от 0 до 5 ампер. Как правило, это высокоточные устройства с легкими и тонкими настройками в рамках установленных номиналов. Большинство из них отличается двойным режимом функционирования, когда цифровым индикатором одновременно отображаются значения выходного тока и напряжения. Многие модели обеспечены защитой от токовых перегрузок и коротких замыканий.

Схема и принцип работы импульсных БП

Сегодня все большее предпочтение отдается источникам питания импульсного типа. Принцип действия этих устройств совершенно не такой, как у линейной аппаратуры. В данном случае переменное напряжение сети частотой 50 Гц, преобразуется в напряжение высокой частоты. Оно трансформируется до необходимых параметров, после чего осуществляется его выпрямление и фильтрация.

Непосредственное преобразование выполняется с помощью мощного транзистора, функционирующего в режиме ключа. Совместно с импульсным трансформатором они образуют схему преобразователя высокой частоты. Данное устройство позволяет создавать частоту в диапазоне 20-50 кГц, что в свою очередь дает возможность значительно уменьшить габариты импульсного трансформатора. В результате и сам блок питания становится легким и компактным.

Принцип действия импульсного блока можно рассмотреть на представленной схеме:

• Вначале напряжение поступает на сетевой фильтр, после чего попадает в выпрямитель. Здесь происходит выпрямление напряжения и фильтрация с помощью конденсатора.
• Далее через первичную обмотку W1 напряжение поступает в коллектор транзистора VT1, на который воздействует прямоугольный импульс. В результате, транзистор принимает открытое положение и пропускает сквозь себя нарастающий ток.
• Одновременно такой же самый ток проходит и через первичную обмотку трансформатора, вызывая тем самым возрастание магнитного потока и наведение во вторичной обмотке ЭДС самоиндукции.

Путем изменения продолжительности импульса в сторону увеличения, во вторичной цепи напряжение также будет увеличиваться за счет большего количества отдаваемой энергии. И, наоборот, с уменьшением длительности импульса, наступит снижение напряжения. Подобные манипуляции позволяют отрегулировать и стабилизировать выходное напряжение до нужного уровня. Формирование импульсов и управление ими осуществляется с помощью ШИМ-контроллера.

Регулировка и стабилизация

Для того чтобы стабилизировать выходное напряжение, на ШИМ-контроллер должна поступать информация о необходимых параметрах. Это мероприятие выполняется с использованием цепи обратной связи или слежения.

Данная логическая схема работает следующим образом: при снижении напряжения она увеличивает продолжительность импульса до того момента, пока выходное напряжение не наберет заданные параметры. В случае увеличения напряжения происходит обратный процесс. Таким образом, представленную схему можно считать регулирующим и стабилизирующим элементом.

В импульсных блоках питания цепи слежения могут быть организованы двумя способами - непосредственным и косвенным. Рассмотренный выше способ как раз и относится к первому варианту, поскольку для снятия напряжения обратной связи непосредственно используется вторичный выпрямитель. Для снятия того же самого напряжения, в косвенном варианте слежения, используется дополнительная обмотка импульсного трансформатора.

Плюсы и минусы различных типов устройств

В настоящее время все более широкую популярность завоевывают импульсные устройства, активно вытесняющие с электронного рынка неудобные и громоздкие линейные устройства. Несмотря на это, каждый из данных приборов обладает собственными достоинствами и недостатками.

Импульсные блоки обладают высоким стабилизирующим коэффициентом и КПД. Они отличаются более широким диапазоном входных напряжений и высокой мощностью, сравнительно с линейными приборами. Импульсные устройства совершенно не реагируют на качество подаваемого напряжения и его частоту. Они обладают незначительными габаритами и весом, что делает их очень удобными в транспортировке и эксплуатации. Стоимость таких приборов доступна практически всем потребителям.

Тем не менее, схема регулируемого блока питания импульсного типа имеет ряд заметных недостатков. В первую очередь это импульсные помехи, негативно влияющие на электронную аппаратуру. Сложные схемы делают устройство менее надежным. Из-за этого приборы не всегда удается отремонтировать собственными силами.

Линейные или трансформаторные блоки до сих пор используются благодаря простой и надежной конструкции всех моделей. Они легко поддаются ремонту с помощью недорогих запасных частей, не создают помех в окружающем пространстве.

Падение спроса на эти изделия прежде всего связано с большой массой и габаритными размерами, создающими неудобства при переносе и транспортировке. Сама конструкция отличается высокой металлоемкостью. Стабильность выходного напряжения находится в обратной зависимости с коэффициентом полезного действия устройства.

Благодаря широкому ассортименту, имеется возможность выбора того или иного прибора для конкретных целей. Для использования в определенных условиях специалисты могут самостоятельно изготовить блок питания по заданной схеме со всеми необходимыми параметрами.

Регулируемый источник питания: как сделать самому

Перед сборкой нужно учесть все факторы, которые могут помочь или, наоборот, помешать работе. Любой блок питания состоит из трансформатора, преобразователя, индикатора с амперметром и вольтметром, транзистора и других деталей, без которых прибор не сможет работать. Нужно заранее продумать защиту от сильных и слабых токов во избежание нештатных ситуаций. В случае неправильного подключения, пайки или монтажа аппаратура может просто перегореть.

Типовая схема, приведенная на рисунке, рассчитана для универсального типа сборки и может быть собрана даже начинающим специалистом. Все детали доступны, собираются просто и быстро, дальнейшая настройка несложная.

Готовый прибор должен отвечать определенным требованиям, которые нужно знать заранее. Регулировка и стабилизация на выходе обеспечивается в диапазоне от 3 до 24 вольт, при минимальной токовой нагрузке 2 ампера. Кроме того, предусматривается устройство нерегулируемого выхода на 12 или 24 В с большой нагрузкой по току. Первый выход оборудуется с помощью интегрального стабилизатора, а второй - за диодным мостом, в обход стабилизирующего элемента.

Типовая конструкция состоит из мощного трансформатора, конденсатора, микросхемы стабилизатора, обвязки и других элементов конкретной схемы. Блок питания собирается в установленной последовательности, все действия выполняются в определенном порядке.

Многим радиолюбителям знакома эта схема лабораторного источника питания, она обсуждаема на многих радиолюбительских форумах и пользуется спросом не только в России, но и за рубежом. Но не смотря на ее популярность и положительные отзывы мы не смогли найти готовую печатную плату в LAY формате, может плохо искали а может не достаточно приложили усилий к поиску, поэтому решили устранить этот пробел. Для начала напомним, что данный блок питания имеет регулировку выходного напряжения диапазон которого 0...30 Вольт, вторым регулятором можно задать порог ограничения выходного тока, диапазон регулировки 2mA...3A, это обеспечивает не только защиту самого блока питания от КЗ на выходе и перегрузки, но и того устройства которое вы налаживаете. Данный источник обладает малыми пульсациями выходного напряжения, они не превышают 0,01%. Принципиальная схема лабораторного БП приведена ниже:

Решив не изобретать печатную плату с нуля, мы воспользовались изображением платы, которую уже не раз повторяли многие радиолюбители, вид исходников такой:

После преобразования данных картинок в LAY формат вид платs стал следующий:

Фото-вид LAY6 формата и вид расположения элементов:

Список элементов для повторения схемы лабораторного блока питания:

Резисторы (у которых мощность не указана – все на 0,25 Ватта):

R1 – 2k2 1W – 1 шт.
R2 – 82R – 1 шт.
R3 – 220R – 1 шт.
R4 – 4k7 - 1 шт.
R5, R6, R13, R20, R21 – 10k – 5 шт.
R7 – 0R47 5W – 1 шт. (уменьшение номинала до 0R25 увеличит диапазон регулировки до 7...8 Ампер)
R8, R11 – 27k – 2 шт.
R9, R19 – 2k2 – 2 шт.
R10 – 270k – 1 шт.
R12, R18 – 56k – 2 шт.
R14 – 1k5 – 1 шт.
R15, R16 – 1k – 1 шт.
R17 – 33R – 1 шт.
R22 – 3k9 – 1 шт.

Переменные/подстроечные резисторы:

RV1 – 100k – подстроечный резистор – 1 шт.
P1, P2 – 10k (с линейной характеристикой) – 2 шт.

Конденсаторы:

C1 – 3300...1000mF/50V (электролит) – 1 шт.
C2, C3 – 47mF/50V (электролит) – 2 шт.
C4 – 100n (полиэстер) – 1 шт.
C5 – 200n (полиэстер) – 1 шт.
C6 – 100pF (керамика) – 1 шт.
C7 – 10mF/50V (электролит) – 1 шт. (Лучше заменить на 1000mF/50V)
C8 – 330pF (керамика) – 1 шт.
C9 – 100pF (керамика) – 1 шт.

Диоды/стабилитроны:

D1, D2, D3, D4 – 1N5402 (1N5403, 1N5404) – 4 шт. (Или подкорректировать плату LAY6 под установку диодной сборки)
D5, D6, D9, D10 – 1N4148 – 4 шт.
D7, D8 – Zener 5V6 (стабилитрон на напряжение 5,6 Вольта) – 2 шт.
D11 – 1N4001 – 1 шт.
D12 – LED – светодиод – 1 шт.

Микросхемы:

U1, U2, U3 – TL081 – 3 шт.

Транзисторы:

Q1 – NPN BC548 (BC547) – 1 шт.
Q2 – NPN 2N2219 (BD139, отечественный КТ961А) – 1 шт. (При замене на BD139 не перепутайте цоколевку, при установке его на плату ноги перекрещиваются)
Q3 – PNP BC557 (BC327) – 1 шт.
Q4 – NPN 2N3055 – 1 шт. (А лучше применить отечественный КТ827, причем установить его на внушительный радиатор)

Напряжение вторичной обмотки трансформатора 25 Вольт, ток вторички и мощность транса выбирайте в зависимости от того, каие параметры хотите иметь на выходе. Для расчета трансформатора можно воспользоваться программой из статьи:

В поисках информации по данной схеме мы все-таки нашли один вариант печатной платы в LAY формате на одном из форумов, ее разработал DRED. Отличительной особенностью этого варианта является то, что она изначально заточена на применение транзистора BD139, поэтому перекручивать ноги у этого элемента при установке не нужно. Вид платы LAY6 формата следующий:

Фото-вид платы DRED-варианта:

Плата односторонняя, размер 75 х 105 мм.

Но на этом наша статья не заканчивается. На одном из буржуйских сайтов мы нашли еще один вариант печатной платы данного блока питания. Дорожки немного тоньше, расположение элементов чуток компактнее и потенциометры регулировки тока стабилизации и напряжения располагаются непосредственно на печатке. Используя исходные изображения мы сваяли лейку, прада внесли некоторые незначительные изменения. LAY6 формат платы БП выглядит так:

Фото-вид и расположение элементов:

Плата односторонняя, размер 78 х 96 мм, схема та же, номиналы элементов те же. Ну и напоследок пара снимков собранных лабораторных блоков питания по данной схеме:

Плата в сборе по второму варианту печатной платы:

Не экономьте на размере радиатора, выходник греется, дополнительный обдув лишним не будет.
Блок питания 100% повторяем, и надеемся что полученной информации будет достаточно для его изготовления. Все материалы в архиве, размер – 1,85 Mb.

Схема регулируемого блока питания 0…24 В, 0…3 А,
с регулятором тока ограничения.

В статье мы приводим вам не сложную принципиальную схему регулируемого 0 …24 Вольта блока питания. Ограничение тока регулируется переменным резистором R8 в диапазоне 0 … 3 Ампера. При желании этот диапазон можно увеличить путем уменьшения номинала резистора R6. Данный ограничитель тока является защитой блока питания от перегрузок и коротких замыканий на выходе. Величина выходного напряжения задается переменным резистором R3. И так, принципиальная схема:

Максимальное напряжение на выходе блока питания зависит от напряжения стабилизации стабилитрона VD5. В схеме применен импортный стабилитрон BZX24, его U стабилизации лежит в диапазоне 22,8…25,2 Вольта согласно описанию.

Вы можете скачать datashit на все стабилитроны этой линейки (BZX2…BZX39) по прямой ссылке с нашего сайта:

Так же в схеме можно применить отечественный стабилитрон КС527.

Список элементов схемы блока питания:

● R1 - 180 Ом, 0,5 Вт
● R2 - 6,8 кОм, 0,5 Вт
● R3 - 10 кОм, переменный (6,8…22 кОм)
● R4 - 6,8 кОм, 0,5 Вт
● R5 - 7,5 кОм, 0,5 Вт
● R6 - 0,22 Ом, 5 Вт (0,1…0,5 Ом)
● R7 - 20 кОм, 0,5 Вт
● R8 - 100 Ом, подстраиваемый (47…330 Ом)
● С1, С2 - 1000 х 35V (2200 х 50V)
● С3 - 1 х 35V
● С4 - 470 х 35V
● 100n - керамический (0,01…0,47 мкФ)
● F1 - 5 Ампер
● Т1 - КТ816, можно поставить импортный BD140
● Т2 - BC548, можно поставить BC547
● Т3 - КТ815, можно поставить импортный BD139
● Т4 - КТ819, можно поставить импортный 2N3055
● Т5 - КТ815, можно поставить импортный BD139
● VD1…VD4 - КД202, или импортная диодная сборка на ток не менее 6 Ампер
● VD5 - BZX24 (BZX27), можно заменить отечественным КС527
● VD6 - АЛ307Б (RED LED)

О выборе конденсаторов.

С1 и С2 стоят параллельно, поэтому их емкости складываются. Номиналы их выбираются из примерного расчета 1000 мкФ на 1 Ампер тока. То есть, если вы захотите поднять максимальный ток БП до 5…6 Ампер, значит номиналы С1 и С2 можно поставить по 2200 мкФ каждая. Рабочее напряжение этих конденсаторов выбирается изи расчета Uвх * 4/3 , то есть, если напряжение на выходе диодного моста составляет порядка 30 Вольт, значит (30*4/3=40) конденсаторы должны быть расчитаны на рабочее напряжение не менее 40 Вольт.
Номинал конденсатора С4 выбирается примерно из расчета 200 мкФ на 1 Ампер тока.

Печатная плата блока питания 0…24 В, 0…3 А:

О деталях блока питания.

● Трансформатор - должен быть соответствующей мощности, то есть если максимальное напряжение вашего блока питания составляет 24 Вольта, и вы рассчитываете, что ваш БП должен обеспечивать ток порядка 5 Ампер, соответственно (24 * 5 = 120) мощность трансформатора должна быть не менее 120 Ватт. Обычно трансформатор выбирают с небольшим запасом по мощности (от 10 до 50 %) Подробнее о расчете можно прочитать статью:

Если вы решили применить в схеме тороидальный трансформатор, его расчет описан в статье:

● Диодный мост - по схеме собран на отдельных четырех диодах КД202, они расчитаны на прямой ток 5 Ампер, параметры в таблице ниже:

5 Ампер это максимальный ток для этих диодов, и то установленных на радиаторы, поэтому для тока в 5 и более ампер лучше применять импортные диодные сборки ампер на 10.

Как альтернативу можете рассмотреть 10 Амперные диоды 10А2, 10А4, 10А6, 10А8, 10А10, внешний вид и параметры на картинках ниже:

На наш взгляд, лучшим вариантом выпрямителя будет применение импортных диодных сборок, например, типа KBU-RS 10/15/25/35 A, они и токи большие выдерживают, и места занимают гораздо меньше.

Параметры можете скачать по прямой ссылке:

● Транзистор Т1 - может слегка нагреваться, поэтому лучше его установить на небольшой радиатор или пластину из алюминия.

● Транзистор Т4 - однозначно будет нагреваться, поэтому ему нужен хороший радиатор. Это связано с мощностью, рассеиваемой на этом транзисторе. Приведем пример: на коллекторе транзистора Т4 имеем 30 Вольт, на выходе БП установили 12 Вольт, а ток при этом течет 5 Ампер. Получается, что 18 Вольт остается на транзисторе, а 18 Вольт умноженное на 5 Ампер получим 90 Ватт, это та мощность которая будет рассеиваться на транзисторе Т4. И чем меньшее напряжение вы установите на выходе БП, тем мощность рассеивания будет больше. Отсюда следует то, что транзистор следует выбирать внимательно, и обращать внимание на его характеристики. Ниже находятся две прямые ссылки на транзисторы КТ819 и 2N3055, можете скачать их себе на компьютер:

Регулировка тока ограничения.

Включаем блок питания, регулятором выходного напряжения устанавливаем 5 Вольт на выходе в холостом режиме, подключаем к выходу резистор 1 Ом мощностью не менее 5 Ватт с последовательно подключенным амперметром.
С помощью подстроечного резистора R8 устанавливаем необходимый ток ограничения, и чтобы убедиться, что ограничение работает, вращаем регулятор уровня выходного напряжения вплоть до крайнего положения, то есть до максимума, при этом величина выходного тока должна быть неизменной. Если вам не нужно изменять ток ограничения, тогда вместо резистора R8 установите перемычку между эмиттером Т4 и базой Т5, и тогда при номинале резистора R6 0,39 Ом ограничение тока будет происходить при токе 3 Ампера.

Как увеличить максимальный ток БП.

● Применение трансформатора соответствующей мощности, способного длительно отдавать требуемый ток в нагрузку.

● Применение диодов или диодных сборок, способных длительно выдерживать требуемый ток.

● Применение параллельного соединения регулирующих транзисторов (Т4). Схема параллельного включения ниже:

Мощность резисторов Rш1 и Rш2 не менее 5 Ватт. Транзисторы оба устанавливаются на радиатор, компьютерный вентилятор на обдув лишним не будет.

● Увеличение номиналов емкостей С1, С2, С4. (Если применять БП для заряда автомобильных аккумуляторов, этот пункт не критичен)

● Дорожки печатной платы, по которым будут течь большие токи, залудить оловом потолще, или поверх дорожек напаять дополнительный провод их утолщающий.

● Применение толстых соединительных проводов по линиям больших токов.

Внешний вид собранной платы блока питания: