Лабораторный блок питания от 0

Как сделать блок питания?

У начинающего радиолюбителя когда-нибудь возникнет вопрос: как сделать простой блок питания самостоятельно в домашних условиях.

Перво-наперво необходимо определить, какой именно блок питания нужен и для каких точно целей. Блоки питания могут использоваться в разных сферах многими домашними мастерами.

Для того, чтобы сделать самостоятельно блок питания, необходимо разобраться с тем, как он устроен и как работает. Это поможет в дальнейшем осуществлять небольшой ремонт устройства при необходимости.

Определяем, какой именно блок нужен – регулируемый либо нет. Заранее, перед выполнением работ, необходимо найти все инструкции и схемы блоков питания, которые помогут сделать нужный вам прибор.

Регулируемый – это прибор, у которого можно изменить выходное напряжение (допускается изменение в пределах от 3 до 12 вольт). Например, если мы хотим получить 7 или 10 вольт – нам нужно будет всего лишь повернуть ручку регулятора.

Нерегулируемый прибор – имеет фиксированное выходное напряжение, которое нельзя изменить. К примеру, блок питания «Электроника» Д2-27 нельзя регулировать, и он выдает на выходе всегда 12 вольт.

Самые интересные для радиолюбителей являются регулируемые блоки питания. Они позволяют запитать достаточно много устройств (самодельных либо промышленных), которым понадобится разное напряжение питания.

Фото самодельного блока питания можно найти в журналах для радиолюбителей либо в интернете.

Схемы блоков питания

Напряжение лабораторного БП располагается в интервале от 0 до 35 вольт. Для этой цели подходят схемы, по которым можно собрать следующие БП:

• однополярный;
• двуполярный;
• лабораторный импульсный.

Конструкции подобных устройств обычно собраны либо на обычных трансформаторах напряжения (ТН), либо на импульсных трансформаторах (ИТ).

Внимание! Отличие ИТ от ТН в том, что на обмотки ТН подается синусоидальное переменное напряжение, а на обмотки ИТ приходят однополярные импульсы. Схема включения обоих абсолютно идентична

Импульсный трансформатор

Простой лабораторный

Однополярный БП с возможностью регулировать выходное напряжение можно собрать по схеме, в которую входят:

• понижающий трансформатор Tr ( 220/12…30 В);
• диодный мост Dr для выпрямления пониженного переменного напряжения;
• электролитический конденсатор С1 (4700 мкФ*50В) для сглаживания пульсации переменной составляющей;
• потенциометр для регулировки выходного напряжения Р1 5 кОм;
• сопротивления R1, R2, R3 номиналом 1кОм, 5,1 кОм и 10 кОм, соответственно;
• два транзистора: Т1 КТ815 и Т2 КТ805, которые желательно установить на теплоотводы;
• для контроля напряжения на выходе устанавливают цифровой вольтамперметр, с интервалом измерений от 1,5 до 30 В.

В коллекторную цепь транзистора Т2 включены: С2 10 мкф * 50 В и диод Д1.

Схема простого БП

К сведению. Диод устанавливают для защиты С2 от переполюсовки при подключении к аккумуляторам для подзарядки. Если такая процедура не предусмотрена, можно заменить его перемычкой. Все диоды должны выдерживать ток не менее 3 А.

Печатная плата простого БП

Двухполярный источник питания

Для питания усилителей низкой частоты (УНЧ), имеющих два “плеча” усиления возникает необходимость в применении двухполярного БП.

Важно! Если монтировать лабораторный БП, стоит остановить внимание именно на аналогичной схеме. Источник питания должен поддерживать любые форматы выдаваемого постоянного напряжения

Двухполярный ИП на транзисторах

Для такой схемы допустимо применять трансформатор с двумя обмотками на 28 В и одной на 12 В. Первые две – для усилителя, третья – для питания охлаждающего вентилятора. Если таковой не окажется, то достаточно двух обмоток равного напряжения.

Для регулировки выходного тока применены наборы резисторов R6-R9, подключаемые с помощью сдвоенного галетного переключателя (5 положений). Резисторы подбирают такой мощности, чтобы они выдерживали ток более 3 А.

Переменный резистор R нужно брать сдвоенный номиналом 4.7 Ом. Так проще осуществлять регулировку по обоим плечам. Стабилитроны VD1 Д814 соединены последовательно для получения 28 В (14+14).

Для диодного моста можно взять диоды подходящей мощности, рассчитанные на ток до 8 А. Допустимо устанавливать диодную сборку типа KBU 808 или аналогичную. Транзисторы КТ818 и КТ819 необходимо установить на радиаторы.

Подбираемые транзисторы должны иметь коэффициент усиления от 90 до 340. БП после сборки не требует специальной наладки.

Лабораторный импульсный бп

Отличительной чертой ИПБ является рабочая частота, которая в сто раз выше частоты сети. Это дает возможность получить большее напряжение при меньшем количестве витков обмотки.

Информация. Чтобы получить 12 В на выходе ИПБ с током 1 А для сетевого трансформатора достаточно 5 витков при сечении провода 0,6-0,7 мм.

Простой полярный ИП можно собрать, используя импульсные трансформаторы от компьютерного БП.

Лабораторный блок питания своими руками можно собрать по схеме приведенной ниже.

Схема импульсного блока питания

Данный источник питания собран на микросхеме TL494.

Важно! Для управления Т3 и Т4 используется схема, в которую входит управляющий Тr2. Это связано с тем, что встроенные ключевые элементы микросхемы не имеют достаточной мощности

Трансформатор Тr1 (управляющий) берут от компьютерного БП, он «раскачивается» при помощи транзисторов Т1 и Т2.

Особенности сборки схемы:

• для минимизации потерь при выпрямлении используют диоды Шоттки;
• ESR электролитов в фильтрах на выходе должен быть как можно ниже;
• дроссель L6 от старых БП применяют без изменения обмоток;
• дроссель L5 перематывают, намотав на ферритовое кольцо медный провод диаметром 1,5 мм, набрав 50 витков;
• Т3, Т4 и D15 крепят на радиаторы, предварительно отформатировав выводы;
• для питания микросхемы, управления током и напряжением применяют отдельную схему на Tr3 BV EI 382 1189.

Вторичная обмотка выдает 12 В, которые выпрямляются и сглаживаются при помощи конденсатора. Микросхема линейного стабилизатора 7805 стабилизирует его до 5 В для питания схемы индикации.

Внимание! Допустимо использовать в этом БП любую схему вольтамперметра. В таком случае микросхема для стабилизации 5 В не понадобится

Питание

Для обеспечения материнской платы и многих подключенных к ней устройств необходимыми напряжениями, блок питания (PSU, Power Supply Unit) имеет несколько стандартных разъёмов. Главным из них является 24-пиновый разъём ATX12V версии 2.4.

Выдаваемые напряжения зависят от блока питания, но промышленными стандартами являются напряжения +3,3, +5 и +12 вольт.

Центральный процессор основную часть питания берёт с 12-вольтных контактов, но для современных мощных систем этого недостаточно. Чтобы эту проблему решить, предусмотрен дополнительный 8-пиновый разъем питания, несущий ещё четыре 12-вольтных линии.

Цветная маркировка проводов от блока питания позволяет определить, где какой провод. Но на разъёме материнской платы никаких маркировок нет. Ниже приведена распиновка обоих разъёмов на плате:

Линии +3,3, +5 и +12В обеспечивают питанием различные компоненты самой материнской платы, а также процессор, DRAM и любые устройства, подключенные к разъемам расширения, таким как порты USB или слоты PCI Express. Все, что использует порты SATA, требует электропитания непосредственно от блока питания, а слоты PCI Express не могут предоставить своим устройствам более 75 Вт. Если какому-то устройству недостаточно этой мощности (например, многим видеокартам), то его тоже следует запитать напрямую с блока питания.

Но есть более серьезная проблема, чем наличие достаточного количества линий 12В: процессоры на этом напряжении не работают.

К примеру, процессоры Intel, совместимые с нашей материнской платой Asus Z97, имеют рабочее напряжение от 0,7 до 1,4 вольт. Это не фиксированное напряжение, потому что для экономии энергии и уменьшения нагрева современные процессоры умеют регулировать входное напряжение в зависимости от своей нагрузки. При простое процессор может отключиться,

потребляя при этом менее 0,8 вольт. А затем, при полной нагрузке всех ядер, потребление возрастет до 1,4 или более вольт.

Блок питания предназначен для преобразования переменного тока сети (110 или 220 В, в зависимости от страны) в фиксированные напряжения постоянного тока, поэтому нужны дополнительные элементы цепи для регулировки этих фиксированных напряжений. Они так и называются – модули регулирования напряжения (VRM, Voltage Regulation Modules) и их легко можно найти на любой материнской плате.

Каждый VRM (выделен красным) обычно состоит из 4 деталей:

• 2 мощных управляющих MOSFET-транзистора (синим);
• 1 дроссель (фиолетовым);
• 1 конденсатор (жёлтым). Глубже познакомиться с их работой можно на Wikichip, мы лишь кратко рассмотрим несколько моментов. Каждую VRM принято называют фазой, и чтобы обеспечить достаточное питание современному процессору, таких фаз необходимо несколько. К примеру, наша материнская плата имеет 8 VRM, называемых 8-фазной системой.

VRM обычно управляются специальной микросхемой, которая переключает модули в соответствии с требуемым напряжением того или иного устройства. Такая микросхема называется многофазным ШИМ-контроллером; Asus называет ее EPU (Energy Processing Unit). Транзисторы и чип довольно сильно нагреваются при работе, поэтому часто оснащаются общим радиатором для отвода тепла. Даже стандартный процессор, такой как Intel i7-9700K, может потреблять ток более 100А при полной загрузке. VRM очень эффективны, но они не могут изменять напряжение без некоторых потерь. Нетрудно догадаться, куда лучше всего положить тост, если у вас сломался тостер.

Снова взглянув на полную фотографию нашей платы, можно увидеть и пару модулей VRM для DRAM, но так как там нет таких напряжений, как на ЦП, эти VRM греются не сильно и в радиаторе не нуждаются.

Делаем шунт

Делаем шунт, с которого будем снимать напряжение. Смысл шунта в том, что падение напряжения на нём, говорит ШИМ-у о том, как нагружен по току — выход БП. Например сопротивление шунта у нас получилось 0,05 (Ом), если измерить напряжение на шунте в момент прохождения 10 А то напряжение на нём будет:

   U=I*R = 10*0,05 = 0,5 (Вольт)

Про манганиновый шунт писать не буду, поскольку его не покупал и у меня его нет, использовал две дорожки на самой плате, замыкаем дорожки на плате как на фото, для получения шунта. Понятное дело, что лучше использовать манганиновый, но и так работает более чем нормально.

Лабораторный импульсный источник питания на 30В и 5А

Миниатюрный лабораторный источник питания MS305D производства компании Maisheng обеспечит питанием электронные устройства и схемы. Прибор имеет 3-х разрядный LED дисплей с цифровой индикацией, а также удобную панель управления.

Управляемый источник питания постоянного тока имеет импульсную схему преобразования, что обеспечивает небольшой вес и компактность, а также высокий коэффициент полезного действия

Что немаловажно, при максимальной мощности в 150 Ватт уровень шумов не превышает 10 милливольт. Корпус мини лабораторного блока питания Maisheng выполнен из перфорированной стали – отверстия на панелях обеспечивают своевременный теплообмен с окружающей средой.

Разрядка – зарядка аккумулятора лабораторным блоком, тест диодов, проверка моторчиков и систем охлаждения – эти и другие задачи будут под силу модели MS305D. С регулировкой Амперов от 0 до 5 с точностью до сотых долей этот прибор можно рассматривать как источник малых постоянных токов, работающий с выходным напряжением до 30 Вольт. Что касается входных значений, то устройство работает от обычной российской электросети переменного тока 220 Вольт.

Встроенный стабилизатор напряжения позволяет работать с ошибкой в пределах 0.2 процентов. Влияние нагрузки на прибор не превышает полпроцента, аналогично значение стабильности тока. Управление лабораторным блоком питания осуществляется на передней панели посредством вращения потенциометров. У MS305D есть режимы фиксации тока или напряжения, позволяющие сделать регулировку полностью независимой.

Схема простого лабораторного блока питания Maisheng предусматривает целый комплекс защит, которые оградят прибор от неожиданной поломки. Здесь реализована защита от превышения выходных напряжений OVP, защита от перепадов тока OCP, защита от перегрева OTP. Устройство рассчитано на работу при температурных условиях от 0 до плюс 40 градусов, при относительной влажности от 0 до 80 процентов.

Купить регулируемый источник постоянного тока Maisheng можно в магазине «Суперайс» с бесплатной доставкой в Москву, Хабаровск, Екатеринбург и другие города России. На прибор распространяется гарантия один год. В комплект MS305D входят шнур питания, провода типа «банан» и «крокодил», а также инструкция по эксплуатации.

Статьи:Лабораторный блок питания: импульсный или линейный какой выбрать? Устройство, схемы и их сравнение.Совместимость: Аксессуары для источников питания

Лабораторный блок питания 0…30 В.

Данная конструкция разрабатывалась из-за невозможности достать деталей (в частности микросхем) в нашем городе. В голову пришла идея заменить микросхему радиоэлементами, которые были под руками. В результате родился блок питания, который мне уже служит 5 лет. Никаких сбоев я не наблюдал. Элементы  защиты по току и КЗ можно вставить любые, поэтому в данной статье не приводятся. глубленный анализ БП не производился, но параметры для моей работы с ним, более чем приемлемы. Индикация БП цифровая, на микросхеме 572ПВ2 и три разряда АЛС321Б (можно использовать АЛС324Б или аналогичные). На выходе БП можно получить от 0 до 30 вольт. Входное напряжение можно варьировать от 34,5 до 39 вольт. В зависимости от нагрузки (мной испытывался диапазон от 10мА до 4,5А), где падение напряжения составляло не более 0,2 вольта. Максимальный ток моего варианта составлял 3,2 А. Прототипом данной конструкции является БП  с применением микросхем серии 140УД…. или 553У…  В данном БП микросхему заменяет узел на транзисторах Q1 — Q5.

Для питания узла я использовал отдельные секции обмоток силового трансформатора и микросхемы КР142ЕН5 и импортную 7905. Плюсовое плечо по току рассчитано и для питания цифровой части БП. Плюсовая часть соединяется с точкой А, а минусовая с точкой В. Резистор R11-22Kom. Резистор R6 типа СП5-многооборотный, 1Ком. С его помощью регулируется нижний предел БП, т.е. 0v. Не удивляйтесь, что в схеме стоят резисторы 4,72кОм, 19,8кОм и т.д.. Просто это номиналы резисторов которые у меня были. R13-4,7kOm, R5-20kOm, R4-2,2kOm. Мной использованы резисторы R12-1wT, R8, R9, R1, *R10 — 0,5wT, остальные 0,25wT. Транзисторы Q2,Q4,Q5 — КТ315Д. Конденсатор С2-100мКф на 10в. Резистором R10 регулируют верхний предел выходного напряжения. Транзистор Q4-КТ827А.

Анатолий Николаевич Патрин, г.Кирсанов Тамбовской обл.

Примечание от создателей сайта.

Описанный здесь стабилизатор имеет высокие параметры по стабилизации и выходному току. Я делал аналогичные схемы и на дискретных элементах и на операционых усилителях. А при введении защиты по току, описанной в указанных выше статьях, такой блок питания является еще и практически «несгораемым» при любых нагрузках. Двуполярный стабилизатор изготовленный в виде и размере книги — спрgочника по транзисторам Горюнова на торе 40Вт 2х20В — 2х2А чесно работает и сейчас с 1978 года. Единственное замечание на предельных режимах разогревается градусов до 60! Но габариты требуют жертв.

К сожалению, анализируя интерес посетителей сайта на основании данных рейтинговых серверов эту статью пролистывают, скорее всего из-за неудачно нарисованной схемы. Я постарался исправить положение — несколько раскрыл ядро схемы. Правда от лени просто нарисовал от руки просиживая время в очередной приемной по основной работе и отсканировал. Немного коряво, но я так и не нащел должного редактора схем, чтоб удобно и быстро можно рабротать где-нибудь на выезде. (Этот текст пишется в очередной очереди на КПК «ASUS»). Считайте написанные выше фразы извинениями.

А вот и сама схема. (Для увеличения в отдельном окне щелкните два раза мышкой по схеме.)

Немного от себя о принципе ее работы. Дифкаскад на транзисторах Q5,Q7 выполняет функции входных транзисторов аналога операционного усилителя, с выхода которого — коллекторы транзисторов Q3,Q1 управляющее напряжение поступает на выходной усилитель постоянного тока (УПТ) на транзисторах Q6,Q4, являющихся выходным каскадом стабилизатора напряжения. Транзисторы Q1 и Q2 — генераторы тока. Q2 стабилизирует ток дифкаскада, обеспечивая тем самым температурную стабильность. Q1 — токовое зеркало, повышает выходное сопротивление миниоперационного усилителя на дискретныз элементах Q5,Q7,Q3,Q1,Q2, позволяя отдавть больщие токи в управляемые цепи транзисторы Q4,Q6 и обеспечивает температурные параметры выходного каскада миниоперационника.

Трансформатор T1 любой из имеющихся в наличии желательно на П-образном железе. Тогда можно использовать симметричные обмотки со средней точкой. Ведь к этой схеме легко создать источник питания другой полярности поменяв транзисторы на комплементарные. Не забудте сменить и полярность диодов и конденсаторов. Впрочем в качестве трансформатора подойдет и любой другой, а если не делать дополнительный источник обратной полярности, то мощная обмотка II может быть и и без стедней точки, а вместо диодов D4,D5 стоит поставить диодный мост. Не обязательно, чтобы напряжения обмоток Iа и Iб были равны. Схема позволяет работать при пременных напряжениях 5-10 В на обмотках Iа и Iб. Напряжение и ток обмотки II определяют выходные параметры стабилизатора.

Дерзайте!

Удачи ВСЕМ!

Стабилизатор на К142ЕН5 — с регулируемым выходным напряжением

В заметке С. Савина «Вариант включения стабилизатора К142ЕН5», опубликованной в «Радио» 1989, № 12, с, 66, речь шла о том, что если вывод 8 этой микросхемы подключить к общему проводу через стабилитрон, то напряжение на выходе стабилизатора увеличится на напряжение стабилизации включенного стабилитрона. Подобный совет повторил А. Гвоздак в статье «Доработка радиоконструктора «Юниор-1», помещенной в «Радио» № 6, с. 81—83 за 1991 г. Опыт показывает, что подборкой соответствующего стабилитрона можно в необходимой мере повысить выходное напряжение стабилизатора, но оно, как и при традиционном включении стабилизатора К142ВН5, фиксированное. Вместе с тем читатели нашего журнала сообщают, что аналогичный способ включения микросхемных стабилизаторов К142ЕН5 позволяет получить на выходе стабилизатора повышенное регулируемое напряжение. Об этом, в частности, рассказывают в своих письмах радиолюбители А. Чумаков из г. Йошкар-Ола и А. Черкасов из Караганды.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ MAISHENG MP3060D

Защита от неправильного использования

Когда выбирают лабораторный блок питания, в первую очередь обращают внимание на цену и максимальное значение напряжения и тока

Но наличие качественной защиты — это тоже очень важно, так как позволяет защитить не только блок питания, но и подлюченное к нему оборудование. В этом разделе мы расскажем о типах защит, которыми оснащаются серийные лабораторные блоки питания и рассмотрим несколько сопутствующих моментов

В этом разделе мы расскажем о типах защит, которыми оснащаются серийные лабораторные блоки питания и рассмотрим несколько сопутствующих моментов.

Защита от перегрузки по току (сокращённо OCP — Over Current Protection) должна мгновенно срабатывать при превышении выходным током заданного значения, что может произойти, например, при коротком замыкании выходных клемм блока питания. Такой тип защиты есть в большинстве хороших моделей

Но важно не только само наличие защиты, также важна скорость её срабатывания. В зависимости от реализации, защита от перегрузки по току может: полностью отключить выход блока питания от нагрузки, ограничить выходной ток заданным пороговым уровнем или перейти в режим стабилизации выходного тока (CC — Constant Current), сохранив то значение тока, которое было до перегрузки

В этом коротком видео показано как срабатывает защита маломощного лабораторного блока питания ITECH IT6720 при коротком замыкании его выходов.

Демонстрация срабатывания защиты от перегрузки по току при коротком замыкании.

Защита от перегрузки по напряжению (сокращённо OVP — Over Voltage Protection) срабатывает при превышении уровня напряжения на выходных клеммах блока питания заданного значения. Такая ситуация может возникать при работе на нагрузку с повышенным сопротивлением в режиме стабилизации тока. Или при попадании на клеммы лабораторного блока питания внешнего напряжения. Ещё одно применение этого типа защиты — это ограничение выходного напряжения блока питания на безопасном для подключенного оборудования уровне. Например, при питании цифровой схемы с напряжением 5 Вольт, есть смысл в настройках блока питания установить 5,5 Вольт в качестве порога срабатывания защиты.

Защита от перегрузки по мощности (сокращённо OPP — Over Power Protection) есть во всех моделях с . Задача этой защиты — ограничить максимальную мощность, которую лабораторный блок питания отдаёт в нагрузку, для того, чтобы силовые компоненты блока питания работали в штатном режиме и не перегревались. Если при работе в режиме стабилизации выходного напряжения (CV — Constant Voltage) будет превышен ток потребления, то прибор автоматически перейдёт в режим стабилизации выходного тока (CC — Constant Current) и начнёт снижать напряжение на нагрузке.

Защита от перегрева (сокращённо OTP — Over Temperature Protection) срабатывает при повышенном нагреве силовых компонентов блока питания, находящихся внутри корпуса. В простых моделях используется один датчик температуры, который просто впаян в плату управления. Он отслеживает среднюю температуру внутри корпуса и не способен быстро реагировать на опасный нагрев силовых элементов. В хороших моделях используется несколько датчиков, расположенных прямо в точках максимального выделения тепла. Такая реализация обеспечивает гарантированную защиту прибора, даже при быстром локальном перегреве. Обычно в хороших моделях защита от перегрева работает совместно с вентиляторами охлаждения с изменяемой частотой вращения. Чем больше тепла выделяется внутри прибора, тем выше скорость вращения вентиляторов. Если внутренняя температура всё-таки приблизится к критической, то будет выдано предупреждение (звуковое и надпись на экране), а если произойдёт превышение, то лабораторный блок питания автоматически выключится.

Также в лабораторных блоках питания встречаются такие виды защиты: от смены полярности (реверса), от пониженного напряжения (UVP — Under Voltage Protection) и от аварийного отключения.