Собрать блок питания 50в 10а. Блок питания: с регулировкой и без, лабораторный, импульсный, устройство, ремонт

Блок питания 0-30В 10А

Этот довольно мощный блок питания выдаёт стабилизированное напряжение от 1 до 30 вольт при токе до 10 ампер.
В отличие от других БП, описанных на этом сайте, он обладает, кроме вольтметра, функцией измерения тока, что может быть применено, например, в гальванике.
На передней панели находятся (сверху вниз):
- зелёный светодиод включения БП;
- красный светодиод срабатывания защиты по току;
- головка измерения напряжения (верхняя шкала) и тока (нижняя шкала);
- слева от значка- переключатель индикации напряжения- тока;
- справа от значка- кнопка сброса защиты по току;
- регулятор выходного напряжения;
- клеммы подключения нагрузки.

Трансформатор должен иметь мощность от 300 Вт с напряжением на вторичке от 23 вольт переменки с выводом от средины вторички. Вывод нужен для реализации схемы защиты по току (внизу). На транзисторе Т1 собран ключ защиты. Падение напряжения на резисторе R2 приводит к открытию этого транзистора, срабатывает тиристорная оптопара АОУ103, срабатывает реле, контакты которого разрывают нагрузку на выходе БП и зажигают красный светодиод. После срабатывания защиты лучше сбросить переменником напряжение и кнопкой ПУСК вернуть блок в работу. Сам стабилизатор собран на стабилизаторе DA2 и двух мощных транзисторах VT3 и VT4, работающих в параллель.

Тут я привёл распальцовку:) кое каких активных элементов, чтобы вам не пришлось рыться в справочниках.
Не забудьте, на корпусе транзисторов 2N3055 находится коллектор, поэтому они должны быть изолированы от радиатора слюдяной или керамической прокладкой, смазанной кремнеорганической смазкой для теплопроводности.

Передняя панель с обратной стороны распаяна без каких либо сюрпризов. Схема с подстроечными резисторами для калибровки измеряемого тока и напряжения смонтирована прямо на выводах измерительной головки.

Вид на правую стенку изнутри.
Ближе к углу крепится реле. Типа реле не знаю, рабочее напряжение на обмотке 12 вольт постоянки, сопротивление обмотки 123 ом, ток 84 мА. Нормальнозамкнутые контакты коммутируют нагрузку, нормальноразомкнутые на сигнализацию срабатывания защиты (красный светодиод).
На переднем плане силовые транзисторы на медном радиаторе через керамические прокладки. Медь применена как отличный теплопроводящий материал, уступающий в этом отношении лишь серебру. Медный радиатор передаёт тепло дальше на дюралевый радиатор. Под транзисторами токовыравнивающие резисторы R9 и R10.
Под реле находится балластный резистор, падение напряжения на котором измерительная головка работает в режиме измерения тока. Конкретных цифр не буду приводить, всё зависит от того, какую головку найдёте. Скажу лишь как этот резистор можно изготовить. Во первых, сопротивление его по вашим рассчётам будет довольно мало, а во- вторых, его сопротивление должно быть довольно точным. Поэтому находим нихром. Не важно какого диаметра, ведь можно сыграть количеством проводов. Главное, нужно измерить его диаметр и по таблицам, которые я приводил , определяете его погонное сопротивление. Этого уже достаточно, чтобы по закону Ома высчитать длину и количество проволочек. Далее собираем проволочки в пучёк, засовываем в медные трубочки подходящего диаметра и сплющиваем их с соблюдением необходимой длины проволочек. Всё, балластник готов. Его можно припаивать к контактам.

Левая и задняя стенка.
Вверху левой стенки крепится печатная плата, на которой и находится вся мелочёвка. Схема печатной платы и её вид далее.
К самому радиатору левой стенки крепится силовая диодная сборка BB36931. Она работает до 80 вольт при токе до 10 ампер. Для качественного теплового контакта садим на кремнеорганическую мазь. Я использую для этого виксинт. Эта сборка хороша тем, что изолирующих прокладок не требуется.
На задней панели находятся предохранители и основной конденсатор. Конденсатор на всякий случай зашунтирован резистором.

Слева схема печатной платы со стороны навесных элементов. Справа с обратной стороны. Далее- уже виды вживую.

Расположение элементов внутреннего устройства блока питания не произвольно. Все они расположены таким образом, чтобы при сборке всех стенок вместе, они не мешали друг другу, а каждый выступ входил в соответствующее углубление. Что и видно на следующем фото.
Ну и, наконец, задняя стенка снаружи. Не мучайте себя напрасно, ведь зачастую при переноске шнурок болтается и мешает. Сделайте кронштейны для намотки провода и подберите его длину для наиболее удобной намотки. Не берите пример с заводских изделий. Ведь их делают не для людей, а для продажи. А вы всё же делаете для себя, любимого:)
К тому же на этих кронштейнах блок может работать лёжа на спине.

С тех пор как возобновил свою радиолюбительскую деятельность, меня часто посещала мысль о качественном и универсальном . Имевшийся в наличии и произведенный лет 20 назад блок питания имел лишь два напряжения на выходе - 9 и 12 вольт при токе порядка одного Ампера. Остальные необходимые в практике напряжения приходилось «выкручивать» добавляя разные стабилизаторы напряжения, а для получения напряжений выше 12 Вольт - использовать трансформатор и разные преобразователи.

Такая ситуация порядком надоела и стал присматривать схему лабораторника в интернете для повторения. Как оказалось многие из них это одна и та же схема на операционных усилителях, но в разных вариациях. При этом на форумах обсуждения этих схем на тему их работоспособности и параметров напоминали тему диссертаций. Повторять и тратиться на сомнительные схемы не хотелось, и во время очередного похода на Алиэкспресс вдруг набрел на набор конструктора линейного блока питания с вполне приличными параметрами: регулируемым напряжением от 0 до 30 Вольт и током до 3 Ампер. Цена в 7,5 $, делала процесс самостоятельной покупки компонентов, разработки и травлением платы просто бессмысленным. В итоге, получил по почте вот такой набор:

Не взирая на цену набора, качество изготовления платы могу назвать отменным. В комплекте даже оказалось два лишних конденсатора на 0,1 мкф. Бонус - пригодятся)). Все что нужно сделать самому - это «включив режим внимания», расставить компоненты по своим местам и спаять. Китайские товарищи позаботились о том, чтобы перепутать, что либо смог только человек, впервые узнавший о батарейке и лампочке - на плату нанесена шелкография с номиналами компонентов. В финале получается вот такая плата:

Характеристики лабораторного блока питания

входное напряжение: 24 В переменного тока;
выходное напряжение: от 0 до 30 В (регулируемое);
выходной ток: 2 мА - 3 А (регулируемый);
пульсации выходного напряжения: менее 0.01%
размер платы 84 х 85 мм;
защита от короткого замыкания;
защита по превышению установленной величины тока.
О превышении установленного тока сигнализирует светодиод.

Для получения полноценного блока следует добавить лишь три компонента - трансформатор с напряжением на вторичной обмотке 24 вольта при 220 вольтах на входе (важный момент, о котором подробно ниже) и током 3,5-4 А, радиатор для выходного транзистора и кулер на 24 Вольта для охлаждения радиатора при большом токе нагрузки. Кстати, в интернете нашлась и схема данного блока питания:

Из основных узлов схемы можно выделить:

диодный мост и фильтрующий конденсатор;
регулирующий узел на транзисторах VT1 и VT2;
узел защиты на транзисторе VT3 отключает выход, пока питание операционных усилителей не будет нормальным
стабилизатор питания вентилятора на микросхеме 7824;
на элементах R16, R19, C6, C7, VD3, VD4, VD5 построен узел формирования отрицательного полюса питания операционных усилителей. Наличие этого узла обуславливает питание всей схемы именно переменным током от трансформатора;
выходные конденсатор С9 и защитный диод VD9.

Отдельно нужно остановиться на некоторых компонентах примененных в схеме:

выпрямительные диоды 1N5408, выбраны впритык - максимальный выпрямленный ток 3 Ампера. И хоть диоды в мосте работают попеременно, все же не будет лишним заменить их более мощными, например диодами Шотки на 5 А;
стабилизатор питания вентилятора на микросхеме 7824 выбран на мой взгляд не совсем удачно - под рукой у многих радиолюбителей наверняка найдутся вентиляторы на 12 вольт от компьютеров, а вот куллеры на 24 В встречаются гораздо реже. Покупать такой не стал, решив заменить 7824 на 7812, но в процессе испытаний БП отказался от этой идеи. Дело в том, что при входном переменном напряжении в 24 В, после диодного моста и фильтрующего конденсатора получаем 24*1,41=33,84 Вольта. Микросхема 7824 прекрасно справится с задачей рассеивания лишних 9, 84 Вольта, а вот 7812 приходится тяжко, рассеивая в тепло 21,84 Вольта.

Кроме того, входное напряжение для микросхем 7805-7818 регламентировано производителем на уровне 35 Вольт, для 7824 на уровне 40 Вольт. Таким образом, в случае простой замены 7824 на 7812, последняя будет работать на грани. Вот ссылка на даташит .

Учитывая вышеприведенное, имевшийся в наличии кулер на 12 Вольт подключил через стабилизатор 7812, запитав ее от выхода штатного стабилизатора 7824. Таким образом, схема питания кулера получилась хоть и двухступенчатой, но надежной.

Операционные усилители TL081, согласно даташита требуют двуполярное питание +/- 18 Вольт - в целом 36 Вольт и это максимальное значение. Рекомендуемое +/- 15.

И вот тут начинается самое интересное относительно переменного входного напряжения величиной 24 Вольта! Если взять трансформатор, который при 220 В на входе, выдает 24 В на выходе, то опять же после моста и фильтрующего конденсатора получаем 24*1,41=33,84 В.

Таким образом, до достижения критической величины остается всего 2,16 Вольта. При увеличении напряжения в сети до 230 Вольт (а такое бывает в нашей сети), с фильтрующего конденсатора снимем уже 39,4 Вольта постоянного напряжения, что приведет к гибели операционных усилителей.

Выхода тут два: либо заменить операционные усилители другими, с более высоким допустимым напряжением питания, либо уменьшить количество витков во вторичной обмотке трансформатора. Я пошел по второму пути, подобрав количество витков во вторичной обмотке на уровне 22-23 Вольта при 220 В на входе. На выходе БП получил 27,7 Вольта, что меня вполне устроило.

В качестве радиатора для транзистора D1047 нашел в закромах радиатор процессора. На нем же закрепил стабилизатор напряжения 7812. Дополнительно установил плату контроля оборотов вращения вентилятора. Ею со мной поделился донорский компьютерный блок питания ПК. Терморезистор закрепил между ребер радиатора.

При токе в нагрузке до 2,5 А вентилятор вращается на средних оборотах, при повышении тока до 3 А в течении длительного времени вентилятор включается на полую мощность и снижает температуру радиатора.

Индикатор цифровой для блока

Для визуализации показаний напряжения и тока в нагрузке применил вольтамперметр DSN-VC288, который обладает следующими характеристиками:

диапазон измерений: 0-100 В 0-10A;
рабочий ток: 20mA;
точность измерения: 1%;
дисплей: 0.28 " (Два цвета: синий (напряжение), красный (сила тока);
минимальный шаг измерения напряжения: 0,1 В;
минимальный шаг измерения силы тока: 0,01 A;
рабочая температура: от -15 до 70 °С;
размер: 47 х 28 х 16 мм;
рабочее напряжение, необходимое для работы электроники ампервольтметра: 4,5 - 30 В.

Учитывая диапазон рабочего напряжения существует два способа подключения:

Если источник измеряемого напряжения работает в диапазоне от 4,5 до 30 Вольт , то тогда схема подключения выглядит так:

Если источник измеряемого напряжения работает в диапазоне 0-4,5 В или выше 30 Вольт , то до 4,5 Вольт ампервольтметр не запустится, а при напряжении более 30 Вольт он просто выйдет из строя, во избежание чего следует воспользоваться следующей схемой:

В случае с данным блоком питания, напряжение для питания ампервольтметра есть из чего выбрать. В блоке питания есть два стабилизатора - 7824 и 7812. До 7824 длина провода получалась короче, поэтому запитал прибор от него, подпаяв провод к выходу микросхемы.

О проводах из комплекта

провода трехконтактного разъема тонкие и выполнены проводом 26AWG - толще тут и не нужно. Цветная изоляция интуитивно понятна - красный это питание электроники модуля, черный это масса, желтый — измерительный провод;
провода двухконтрактного разъема - это провода токоизмерительные и выполнены толстым проводом 18AWG.

При подключении и сравнении показаний с показаниями мультиметра, расхождения составили 0,2 Вольта. Производитель предусмотрел подстроечные сопротивления на плате для калибровки показаний напряжения и тока, что является большим плюсом. В некоторых экземплярах наблюдается отличные от нуля показания амперметра без нагрузки. Оказалось, что решить проблему можно сбросом показаний амперметра, как показано ниже:

Картинка из интернета, потому прошу простить за грамматические ошибки в надписях. В общем со схемотехникой закончили -

Можно довольно легко сделать источник питания, который имеет стабильное напряжение на выходе и регулировку от 0 до 28В. Основа - дешёвая , усиленная с помощью двух транзисторов 2N3055. В таком схемном включении она становится более чем в 2 раза мощнее. Вы можете при необходимости использовать эту конструкцию для получения и 20 ампер (почти без переделок, но с соответствующим трансформатором и огромным радиатором с вентилятором), просто в своём проекте не нуждался в таком большом токе. Ещё раз напоминаю: убедитесь, что вы установили транзисторы на большой радиатор, 2N3055 могут очень сильно нагреваться при полной нагрузке.

Список использованных в схеме деталей:

Трансформатор 2 x 15 вольт 10 ампер

D1...D4 = четыре MR750 (MR7510) диода или 2 x 4 1N5401 (1N5408).

F1 = 1 ампер

F2 = 10 ампер

R1 2k2 2,5 ватт

R3,R4 0.1 Ом 10 ватт

R9 47 0.5 ватт

C2 two times 4700uF/50v

C3,C5 10uF/50v

D5 1N4148, 1N4448, 1N4151

D11 светодиод

D7, D8, D9 1N4001

Два транзистора 2N3055

P2 47 или 220 Ом 1 ватт

P3 10k подстроечник

Хотя LM317 и имеет защиту от короткого замыкания, перегрузки и перегрева, предохранители в цепи сети трансформатора и предохранитель F2 на выходе не помешают. Выпрямленное напряжение: 30 х 1.41 = 42.30 вольт, измеренное на С1. Так что все конденсаторы должны быть рассчитаны на 50 вольт. Внимание: 42 вольт-это напряжение, что может быть на выходе, если один из транзисторов будет пробит!

Регулятор P1 позволяет изменять выходное напряжение на любое значение между 0 и 28 вольт. Так как в LM317 минимальное напряжение 1,2 вольта, то чтобы получить нулевое напряжение на выходе БП - поставим 3 диода, D7,D8 и D9 на выходе LM317 к базе 2N3055 транзисторов. У микросхемы LM317 максимальное выходное напряжение - 30 вольт, но с использованием диодов D7, D8 и D9 произойдёт наоборот падение выходного напряжения, и оно составит около 30 - (3х0,6В) = 28.2 вольта. Калибровать встроенный вольтметр нужно с помощью подстроечника P3 и, конечно, хорошего цифрового вольтметра.

Примечание . Помните, что нужно изолировать транзисторы от шасси! Это делается изоляционными и теплопроводными прокладками или, по крайней мере, тонкой слюдой. Можно применить термоклей и термопасту. При сборке мощного регулируемого блока питания не забывайте использовать толстые соединительные провода, которые подходят для передачи большого тока. Тонкие проводки нагреются и поплавятся!

Простейший блок питания 0-30 Вольт для радиолюбителя.

Схема.

В этой статье мы продолжаем тему схемотехники блоков питания для радиолюбительских лабораторий. На сей раз речь пойдет о самом простом устройстве, собранном из радиодеталей отечественного производства, и с минимальным их количеством.

И так, принципиальная схема блока питания:

Как видите, все просто и доступно, элементная база имеет широкое распространение и не содержит дефицитов.

Начнем с трансформатора. Мощность его должна быть не менее 150 Ватт, напряжение вторичной обмотки - 21…22 Вольта, тогда после диодного моста на емкости С1 вы получите порядка 30 Вольт. Рассчитывайте так, чтобы вторичная обмотка могла обеспечивать ток 5 Ампер.

После понижающего трансформатора стоит диодный мост, собранный на четырех 10-ти амперных диодах Д231. Запас по току конечно хороший, но конструкция получается довольно громоздкая. Наилучшим вариантом будет использование импортной диодной сборки типа RS602, при небольших габаритах она рассчитана на ток 6 Ампер.

Электролитические конденсаторы рассчитаны на рабочее напряжение 50 Вольт. С1 и С3 можно ставить от 2000 до 6800 мкФ.

Стабилитрон Д1 - он задает верхний предел регулировки выходного напряжения. На схеме мы видим надпись Д814Д х 2 , это значит, что Д1 состоит из двух последовательно соединенных стабилитронов Д814Д. Напряжение стабилизации одного такого стабилитрона составляет 13 Вольт, значит два последовательно соединенных дадут нам верхний предел регулировки напряжения 26 вольт минус падение напряжения на переходе транзистора Т1. В результате вы получите плавную регулировку от нуля до 25 вольт.
В качестве регулирующего транзистора в схеме применен КТ819, они выпускаются в пластиковых и металлических корпусах. Расположение выводов, размеры корпусов и параметры этого транзистора смотрите на следующих двух изображениях.

Блок питания 1-30V на LM317 + 3 х TIP41C
или 3 х 2SC5200.

В статье рассмотрена схема простого регулируемого источника питания, реализованная на микросхеме-стабилизаторе LM317, которая управляет мощными, включенными в параллель тремя транзисторами структуры NPN. Пределы регулировки выходного напряжения 1,2...30 Вольт с током нагрузки до 10 Ампер. В качестве мощных выходников применены транзисторы TIP41C в корпусе TO220, ток коллектора у них 6 Ампер, рассеиваемая мощность 65 Ватт. Принципиальная схема блока питания показана ниже:

В качестве выходников так же можно применить TIP132C, корпус TO220, ток коллектора у этих транзисторов 8 Ампер, рассеиваемая мощность 70 Ватт согласно datasheet.

Расположение выводов у транзисторов TIP132C, TIP41C следующее:

Расположение выводов у регулируемого стабилизатора LM317:

Транзисторы в корпусе TO220 впаиваются непосредственно в печатную плату и крепятся к одному общему радиатору с применением слюды, термопасты и изолирующих втулок. Но можно и применить транзисторы в корпусе TO-3, из импортных подойдут, например, 2N3055, ток коллектора которых до 15 Ампер, рассеиваемая мощность 115 Ватт, или транзисторы отечественного производства КТ819ГМ, они 15 Амперные с рассеиваемой мощностью 100 Ватт. В этом случае выводы транзисторов соединяются с платой проводами.

Как вариант, можно рассмотреть применение импортных 15-ти амперных транзисторов TOSHIBA 2SC5200 с рассеиваемой мощностью 150 Ватт. Именно этот транзистор я использовал при переделке KIT-набора блока питания, купленного на Алиэкспресс.

На принципиальной схеме клеммы PAD1 и PAD2 предназначены для подключения амперметра, на клеммы X1-1 (+) и X1-2 (-) подается входное напряжение с выпрямителя (диодного моста), X2-1 (-) и X2-2 (+) это выходные клеммы блока питания, к клеммнику JP1 подключается вольтметр.

Первый вариант печатной платы рассчитан на установку силовых транзисторов в корпусе TO220, вид LAY6 формата следующий:

Фото-вид платы LAY6 формата:

Второй вариант печатной платы под установку транзисторов типа 2SC5200, вид LAY6 формата ниже:

Фото-вид второго варианта печатной платы блока питания:

Третий вариант печатной платы такой же, но без диодной сборки, найдете в архиве с остальными материалами.

Список элементов схемы регулируемого блока питания на LM317:

Резисторы:

R1 – потенциометр 5K – 1 шт.
R2 – 240R 0,25W – 1 шт.
R3, R4, R5 – керамические резисторы 5W 0R1 – 3 шт.
R6 – 2K2 0,25W – 1 шт.

Конденсаторы:

С1, С2 – 4700...6800mF/50V – 2 шт.
С3 – 1000...2200mF/50V – 1 шт.
С4 – 150...220mF/50V – 1 шт.
С5, С6, С7 – 0,1mF = 100n – 3 шт.

Диоды:

D1 – 1N5400 – 1 шт.
D1 – 1N4004 – 1 шт.
LED1 – светодиод – 1 шт.
Диодная сборка – у меня не было в наличии сборок на чуть меньший ток, поэтому плата нарисована под использование KBPC5010 (50 Ампер) – 1 шт.

Транзисторы, микросхемы:

IC1 – LM317MB – 1 шт.
Q1, Q2, Q3 – TIP132C, TIP41C, КТ819ГМ, 2N3055, 2SC5200 – 3 шт.

Остальное:

Разъемы 2 Pin с болтовым зажимом (вход, выход, амперметр) – 3 шт.
Разъем 2 Pin 2,54mm (светодиод, регулирующий переменник) – 2 шт.
В принципе разъемы можно и не ставить.
Внушительный радиатор для выходников – 1 шт.
Трансформатор, вторичка на 22...24 Вольта переменки, способная дежать ток порядка 10...12 Ампер.

Размер файла архива с материалами по блоку питания на LM317 10A – 0,6 Mb.