Как собрать блок питания с регуляторами своими руками

27.04.201626.06.2016 мастер

Для радиолюбителей, да и вообще современного человека, незаменимой вещью в доме является блок питания (БП), ведь он имеет очень полезную функцию — регулирование напряжения и тока.

При этом мало кто знает, что сделать такой прибор при должном старании и знаниях радиоэлектроники вполне реально своими руками. Любому радиолюбителю, которому нравится возиться дома с электроникой, самодельные лабораторные блоки питания позволят заниматься своим хобби без ограничений. Как раз о том, как своими руками сделать регулируемый тип блок питания расскажет наша статья.

Что нужно знать

Блок питания с регулировкой тока и напряжения в современном доме – необходима вещь. Этот прибор, благодаря своему специальному устройству, может преобразовать напряжение и ток, имеющееся в сети до того уровня, который может потреблять конкретный электронный прибор. Вот примерная схема работы, по которой можно своими руками сделать подобный прибор.

Схема

Но готовые БП стоят достаточно дорого, для того чтобы покупать их под конкретные нужды. Поэтому сегодня очень часто преобразователи для напряжения и тока изготавливаются своими руками.

Обратите внимание! Самодельные лабораторные блоки питания могут иметь различные габариты, показатели мощности и прочие характеристики. Все зависит от того, какой именно преобразователь вам нужен и для каких целей.

Профессионалы могут легко сделать мощный блок питания, в то время как новичкам и любителям подойдет для начала простой тип прибора. При этом схема, в зависимости от сложности, может использоваться самая разная.

↑ Конструкция и детали

Трансформатор выходной
(Ш10×13, Н окна — 19 мм, ширина окна 7 мм) был разобран и перемотан.
Было снято:
20 вит 0,75 мм 2×4 вит 0,9 мм 2×3 вит 0,72 мм 2×3 вит 0,72 мм

Намотано:

170 вит 0,35 мм 20 вит 0,75 мм

Дроссель

L1 (D — 23 мм) (также был перемотан). Сняты все обмотки и намотана обмотка из 600 витков провода 0,25 мм, из расчета 2 вит на Вольт выходного напряжения. Полученная индуктивность дросселя составила 29,62 мГн.

Выходной мост

собран на высоковольтных диодах UF4007. На выходе моста установлен еще один диод UF4007 для обеспечения непрерывного тока через дроссель и облегчения переключения диодов моста.

Вентилятор монтируется наоборот – теперь он будет нагнетать холодный воздух внутрь БП: на радиатор и трансформатор.

Для измерения тока и напряжения применен вольтметр-амперметр на микросхеме PIC16F690

со шкалами для вольтметра до 400 Вольт и для измерения тока со шкалой до 600 миллиампер. Схема, плата и программа находятся в разделе «Файлы». Моя датагорская статья по теме: «Вольтметр-амперметр переменного тока с вычислением мощности на PIC16F690».

Конструктивно все элементы размещены в корпусе блока ATX. Радиатор с диодами удален, так как диоды моста в нем не нуждаются. Сетевые разъемы убраны и на их месте установлен выключатель и выходные гнезда. Сбоку на крышке блока находятся резисторы установки напряжения и тока и индикатор вольтметра-амперметра. Закреплены они на фальшпанели с внутренней стороны крышки.

Что нужно учитывать

Детали

Регулируемый блок питания представляет собой универсальный преобразователь, который может использоваться для подключения любой бытовой или вычислительной аппаратуры. Без него ни один домашний прибор не сможет функционировать нормально. Такой БП состоит из следующих составных частей:

• трансформатор;
• преобразователь;
• индикатор (вольтметр и амперметр).
• транзисторы и прочие детали, необходимые для создания качественной электрической сети.

Схема, приведенная выше, отражает все компоненты прибора. Кроме этого, данный тип блока питания должен обладать защитой на сильный и слабый ток. В противном случае любая внештатная ситуация может привести к тому, что преобразователь и подключенный к нему электрический прибор просто перегорит. К этому результату также может привести неправильная спайка компонентов платы, неправильное подключение или монтаж. Если вы новичок, то для того чтобы сделать регулируемый тип блока питания своими руками лучше выбирать простой вариант сборки. Одним из простых видов преобразователя является 0-15В БП. Он имеет защиту от превышения показателя тока в подключенной нагрузке. Схема для его сборки размещена ниже.

Простая схема сборки

Это, так сказать, универсальный тип сборки. Схема здесь доступна для понимания любому человеку, который хотя бы раз держал в руках паяльник. К преимуществам этой схемы можно отнести следующие моменты:

• она состоит из простых и доступных деталей, которые можно отыскать либо на радиорынке, либо в специализированных магазинах радиоэлектроники;
• простой тип сборки и дальнейшей настройки;
• здесь нижний предел для напряжения составляет 0,05 вольт;
• двухдиапазонная защита для показателя тока (на 0,05 и 1А);
• обширный диапазон для выходных напряжений;
• высокая стабильность в функционировании преобразователя.

Диодный мост

В этой ситуации с помощью трансформатора напряжение будет обеспечиваться в диапазоне на 3В больше, чем имеется максимальное требуемое напряжение для выхода. Из этого следует, что блок питания, способный регулировать напряжение в пределах до 20В, нуждается в трансформаторе минимум на 23 В.

Обратите внимание! Диодный мост следует выбирать, исходя из показателя максимального тока, который будет ограничиваться имеющейся защитой.

Конденсатор для фильтра 4700мкф позволит чувствительной к помехам по питанию техники не давать фон. Для этого потребуется компенсационный стабилизатор, имеющий коэффициент подавления для пульсаций более 1000. Теперь, когда с основными аспектами сборки мы разобрались, необходимо обратить внимание на требования.

Требования к прибору

Чтобы создать простой, но одновременно качественный и мощный блок питания с возможностью регулировать напряжение и ток своими руками, необходимо знать, какие требования существуют к такому типу преобразователей. Эти технические требования выглядят так:

• регулируемый стабилизированный выход на 3–24 В. При этом нагрузка по току должна составлять минимум 2 А;
• нерегулируемый выход на 12/24 В. При этом предполагается большая нагрузка по току.

Чтобы выполнить первое требование, следует использовать в работе интегральный стабилизатор. Во втором случае выход необходимо сделать уже после диодного моста, так сказать, в обход стабилизатора.

Приступаем к сборке

Трансформатор ТС-150–1

После того как вы определились с требованиями, которым должен отвечать ваш постой блок питания регулируемого типа, а также была выбрана подходящая схема, можно начинать саму сборку. Но прежде всего запасемся нужными нам деталями. Для сборки вам понадобятся:

• мощный трансформатор. Например, ТС-150–1. Он способен выдавать напряжение в 12 и 24 В;
• конденсатор. Можно использовать модель на 10000 мкФ 50 В;
• микросхема для стабилизатора;
• обвязки;
• детали схемы (в нашем случае — схема, которая указана выше).

После этого по схеме собираем своими руками регулируемый блок питания в точном соответствии со всеми рекомендациями. Последовательность действий должна быть соблюдена.

Готовый БП

Для сборки БП используются следующие детали:

• германиевые транзисторы (в большинстве своем). Если вы захотите заменить их на более современные кремневые элементы, тогда нижний МП37 обязательно должен остаться германиевым. Здесь используются МП36, МП37, МП38 транзисторы;
• на транзисторе собирается токоограничительный узел. Он обеспечивает отслеживание падения на резисторе напряжения.
• стабилитрон Д814. Он определяет регулировку максимального выходного напряжения. На себя он забирает половину от выходного напряжения;

Обратите внимание! Поскольку стабилитрон Д814 отбирает ровно половину напряжения на выходе, то его следует выбирать для создания 0-25В выходного напряжения примерно на 13 В.

• нижний предел в собранном блоке питания имеет показатель напряжения всего 0,05 В. Такой показатель редкость для более сложных схем сборки преобразователя;
• стрелочные индикаторы отображают показатели тока и напряжения.

Детали для сборки

Для размещения всех деталей необходимо выбрать стальной корпус. Он сможет экранировать трансформатор и плату блока питания. В результате вы избежите ситуации появления различного рода помех для чувствительной аппаратуры.

Получившийся преобразователь можно спокойно использовать для питания любой бытовой аппаратуры, а также экспериментов и проверок, проводимых в домашней лаборатории. Также такой прибор можно применять для оценки работоспособности автомобильного генератора.

Высоковольтный блок питания

ТР1 промышленного образца, 1 обмотка рассчитана на 220В. 2 и 3 рассчитаны на 12В, 2-я (верхняя на схеме) рассчитана на отдачу 8-10 А. ТР2 состоит из высоковольтной обмотки (использована заводская с 800 витками), силовой содержащей 10-12 витков (подбирается экспериментально) и обратной связи состоящей из 28 витков, токовый трансформатор ТР3 состоит из токовой обмотки из одного витка и обмотки связи из 24 витков (для повышения чувствительности необходимо увеличить число витков)

Рис.1 Схема принципиальная электрическая

Технические характеристики: Напряжение питания: 220 вольт переменного тока 50 Гц. Напряжение на выходе регулируемое от 1 до 15 кВ*. Регулировка выходного тока, защита от короткого замыкания.**

Правила эксплуатации: Выставить регулятор напряжения в минимальное положение, регулятор тока в среднее, подключить киловольтметр, запустить установку подключив питание и включив, выставить необходимое напряжение, подрегулировать ограничение по току.

Техника безопасности: Не прикасаться к цепям высокого напряжения не удостоверившись в отсутствии питания и не разрядив цепь.

При подключении/переподключении силовых цепей необходимо отключить устройство, выдернуть шнур питания, разрядить силовую цепь резистором на 3 мОм или больше в течении нескольких минут, после чего разрядить оставшееся коротким замыканием (запрещается разряжать сразу коротким замыканием во избежание порчи силовых цепей).

**В положении «Макс. ток» регулятора тока защита от короткого замыкания отключена.

Рис.2 Печатная плата

Принцип действия высоковольтного блока питания

БП построен на основе распространенной ШИМ микросхеме TL494. Особенностью включения является использование обоих компараторов ошибки, что позволило сделать регулировку по току и по напряжению. Еще одной особенностью является использование микросхемы в однотактном преобразователе, по схеме двухтактного с использованием одного сигнального канала, это позволило избежать открытия силового транзистора на время более чем пол такта и избежать не полного закрытия, позволяя ему более четко срабатывать на сигнал без дополнительного ключа, что значительно снизило температуру транзистора (было установлено практическим методом). Регулировка по току осуществляется по сигналу с датчика тока, регулировка по напряжению по сигналу с дополнительной обмотки трансформатора. Микросхема ШИМ имеет отдельный источник питания не связанный с силовой цепью. Для повышения выходного напряжения применен распространенный умножитель УН8,5/25-1,2. Объединение минуса силовой цепи с минусом высоковольтной цепи позволило избежать порчи микросхемы ШИМ и силового ключа при попадании высокого напряжения на корпус управляющего устройства, а заземления корпуса прибора позволяет полностью исключить эту возможность и обезопасить пользователя.

Рис.3 Макетная сборка устройства

Как видно на фотографии, плата устройства была собрана на макетной плате, устройство в данном случае питалось от АКБ, в последствии устройство было немного изменено, чтобы разместиться в корпусе компьютерного БП и стало питаться от понижающего трансформатора.

Список радиоэлементов

Прикрепленные файлы:

• high_u_bp(Layout 4).lay (37 Кб)

Теги:

• Блок питания
• Sprint-Layout