Regulátor napětí pro laboratorní napájení. Napájecí zdroj s regulací proudu a napětí

Všichni opraváři elektroniky vědí, jak je důležité mít laboratorní napájecí zdroj, který dokáže produkovat různá napětí a proudy pro použití při nabíjení zařízení, napájení obvodů, testovacích obvodů atd. Na trhu je mnoho druhů takových zařízení, ale zkušení radioamatéři jsou docela schopné vyrobit laboratorní napájení vlastníma rukama. K tomu můžete použít použité díly a pouzdra a doplnit je o nové prvky.

jednoduché zařízení

Nejjednodušší napájecí zdroj se skládá pouze z několika prvků. Pro začínající radioamatéry bude snadné navrhnout a sestavit tyto lehké obvody. Hlavním principem je vytvoření usměrňovacího obvodu pro získání stejnosměrného proudu. V tomto případě se úroveň výstupního napětí nezmění, záleží na transformačním poměru.

Hlavní komponenty pro jednoduchý napájecí obvod:

1. Snižovací transformátor;
2. usměrňovací diody. Můžete je zapnout v můstkovém obvodu a získat tak celovlnné usměrnění, nebo použít půlvlnné zařízení s jednou diodou;
3. Kondenzátor pro vyhlazení vlnění. Elektrolytický typ je vybrán s kapacitou 470-1000 mikrofarad;
4. Vodiče pro montáž obvodu. Jejich průřez je určen velikostí zatěžovacího proudu.

Pro návrh 12V PSU potřebujete transformátor, který sníží napětí z 220 na 16 V, protože za usměrňovačem napětí mírně klesá. Takové transformátory lze nalézt v použitých počítačových napájecích zdrojích nebo zakoupit nové. Můžete najít doporučení týkající se samonavíjecích transformátorů, ale zpočátku je lepší se bez nich obejít.

Diody pasují na křemík. Pro zařízení s malým výkonem jsou v prodeji hotové mosty. Je důležité je správně zapojit.

Toto je hlavní část okruhu, která ještě není zcela připravena k použití. Pro lepší výstupní signál je nutné za diodový můstek umístit další zenerovu diodu.

Výsledné zařízení je klasický napájecí zdroj bez dalších funkcí a je schopen podporovat malé zatěžovací proudy, až 1 A. V tomto případě může zvýšení proudu poškodit součásti obvodu.

Pro získání výkonného zdroje stačí nainstalovat jeden nebo více zesilovacích stupňů na tranzistorové prvky TIP2955 ve stejném provedení.

Důležité! Pro zajištění teplotního režimu obvodu na výkonných tranzistorech je nutné zajistit chlazení: radiátor nebo ventilaci.

Nastavitelný napájecí zdroj

Složitější úlohy pomohou vyřešit napájecí zdroje s regulací napětí. Komerčně dostupná zařízení se liší parametry ovládání, jmenovitým výkonem atd. a vybírají se podle zamýšleného použití.

Jednoduchý nastavitelný napájecí zdroj je sestaven podle vzorového schématu znázorněného na obrázku.

První část obvodu s transformátorem, diodovým můstkem a vyhlazovacím kondenzátorem je podobná obvodu klasického zdroje bez regulace. Jako transformátor můžete použít i zařízení ze starého zdroje, hlavní je, že odpovídá zvoleným parametrům napětí. Tento indikátor sekundárního vinutí omezuje regulační limit.

Jak obvod funguje:

1. Usměrněné napětí jde na zenerovu diodu, která určuje maximální hodnotu U (můžete vzít 15 V). Omezené proudové parametry těchto částí vyžadují instalaci tranzistorového zesilovacího stupně do obvodu;
2. Rezistor R2 je proměnný. Změnou jeho odporu můžete získat různé hodnoty výstupního napětí;
3. Pokud je proud také regulován, pak je druhý rezistor instalován za tranzistorovým stupněm. V tomto diagramu neexistuje.

V případě požadavku jiného regulačního rozsahu je nutné nainstalovat transformátor s odpovídající charakteristikou, což bude vyžadovat i zařazení další zenerovy diody atd. Tranzistor potřebuje chlazení radiátorem.

Měřicí přístroje pro nejjednodušší regulované napájení budou vyhovovat všem: analogovým i digitálním.

Po vybudování nastavitelného napájecího zdroje vlastníma rukama jej můžete použít pro zařízení určená pro různá provozní a nabíjecí napětí.

Bipolární napájení

Zařízení bipolárního napájecího zdroje je složitější. Do jeho návrhu se mohou zapojit zkušení elektrotechnici. Na rozdíl od unipolárních poskytují takové PSU na výstupu napětí se znaménkem „plus“ a „mínus“, což je nezbytné při napájení zesilovačů.

Přestože obvod znázorněný na obrázku je jednoduchý, jeho implementace bude vyžadovat určité dovednosti a znalosti:

1. Budete potřebovat transformátor se sekundárním vinutím rozděleným na dvě poloviny;
2. Jedním z hlavních prvků jsou integrované tranzistorové stabilizátory: KR142EN12A - pro stejnosměrné napětí; KR142EN18A - pro zpátečku;
3. Pro usměrnění napětí se používá diodový můstek, lze jej sestavit na samostatné prvky nebo použít hotovou sestavu;
4. Na regulaci napětí se podílejí rezistory s proměnným odporem;
5. U tranzistorových prvků je nutné namontovat chladiče.

Bipolární laboratorní zdroj bude také vyžadovat instalaci monitorovacích zařízení. Montáž pouzdra se provádí v závislosti na rozměrech zařízení.

Ochrana napájení

Nejjednodušší způsob ochrany PSU je instalace pojistek s tavnými vložkami. Existují samoobnovitelné pojistky, které po vyhoření nevyžadují výměnu (jejich zdroje jsou omezené). Neposkytují ale plnou záruku. Tranzistor se často poškodí dříve, než dojde k přepálení pojistky. Radioamatéři vyvinuli různé obvody využívající tyristory a triaky. Možnosti lze nalézt online.

Pro výrobu pouzdra zařízení používá každý mistr metody, které má k dispozici. S trochou štěstí najdete již hotový kontejner pro zařízení, ale musíte ještě změnit design přední stěny, abyste tam umístili ovládací zařízení a ovládací knoflíky.

Některé nápady na tvoření:

1. Změřte rozměry všech komponentů a vyřízněte stěny z hliníkových plechů. Označte přední plochu a vytvořte potřebné otvory;
2. Upevněte konstrukci rohem;
3. Spodní základna PSU s výkonnými transformátory musí být zesílena;
4. Pro vnější zpracování povrch napenetrujte, natřete a zafixujte lakem;
5. Součásti obvodu jsou spolehlivě izolovány od vnějších stěn, aby se zabránilo namáhání skříně při poruše. K tomu je možné přilepit stěny zevnitř izolačním materiálem: silná lepenka, plast atd.

Mnoho zařízení, zejména těch s vysokým výkonem, vyžaduje instalaci chladicího ventilátoru. Může to být provedeno s nepřetržitým provozem nebo může být vytvořen obvod, který se automaticky zapne a vypne při dosažení zadaných parametrů.

Schéma je implementováno instalací teplotního senzoru a mikroobvodu, který zajišťuje ovládání. Aby bylo chlazení účinné, je nutná volná cirkulace vzduchu. To znamená, že zadní panel, v jehož blízkosti je namontován chladič a radiátory, musí mít otvory.

Důležité! Při montáži a opravě elektrických zařízení je třeba si uvědomit nebezpečí úrazu elektrickým proudem. Kondenzátory, které jsou pod napětím, musí být vybité.

Kvalitní a spolehlivý laboratorní zdroj je možné sestavit vlastníma rukama, pokud používáte provozuschopné komponenty, jasně vypočítáte jejich parametry, používáte osvědčené obvody a potřebná zařízení.

Video

Tento zdroj na čipu LM317 nevyžaduje žádné speciální znalosti pro montáž a po správné instalaci z provozuschopných dílů jej není třeba seřizovat. Navzdory své zdánlivé jednoduchosti je tato jednotka spolehlivým zdrojem energie pro digitální zařízení a má vestavěnou ochranu proti přehřátí a nadproudu. Mikroobvod má uvnitř přes dvacet tranzistorů a je to high-tech zařízení, i když zvenčí vypadá jako obyčejný tranzistor.

Napájení obvodu je navrženo pro napětí do 40 voltů AC a na výstupu lze získat od 1,2 do 30 voltů konstantního stabilizovaného napětí. Nastavení od minima do maxima potenciometrem je velmi plynulé, bez skoků a propadů. Výstupní proud až 1,5 ampér. Pokud není plánována spotřeba proudu vyšší než 250 miliampérů, není radiátor potřeba. Při spotřebě větší zátěže umístěte mikroobvod na teplovodivou pastu k radiátoru s celkovou plochou rozptylu 350 - 400 nebo více, milimetrů čtverečních. Výběr výkonového transformátoru je třeba vypočítat na základě skutečnosti, že napětí na vstupu do napájecího zdroje by mělo být o 10 - 15% vyšší, než plánujete přijímat na výstupu. Je lepší odebírat výkon napájecího transformátoru s dobrou rezervou, aby nedošlo k nadměrnému přehřátí, a je nutné na jeho vstup vložit pojistku zvolenou pro napájení, aby se zabránilo možným problémům.
Pro výrobu tohoto potřebného zařízení potřebujeme následující podrobnosti:

• Čip LM317 nebo LM317T.
• Téměř jakákoli sestava usměrňovače nebo samostatné čtyři diody pro proud alespoň 1 ampér.
• Kondenzátor C1 od 1000 uF a výše s napětím 50 voltů slouží k vyhlazení rázů v síťovém napětí a čím větší je jeho kapacita, tím stabilnější bude výstupní napětí.
• C2 a C4 - 0,047 uF. Číslo 104 na krytu kondenzátoru.
• C3 - 1uF a více s napětím 50 voltů. Tento kondenzátor lze použít i s větší kapacitou pro zvýšení stability výstupního napětí.
• D5 a D6 - diody, například 1N4007, nebo jakékoli jiné pro proud 1 ampér nebo více.
• R1 - potenciometr pro 10 Kom. Jakýkoli typ, ale vždy dobrý, jinak výstupní napětí "vyskočí".
• R2 - 220 ohmů, výkon 0,25 - 0,5 wattu.

Před připojením k obvodu napájecího napětí nezapomeňte zkontrolovat správnou instalaci a pájení prvků obvodu.

Sestavení nastavitelného stabilizovaného napájecího zdroje

Montáž jsem vyrobil na běžné prkénko bez leptání. Tato metoda se mi líbí pro její jednoduchost. Díky němu lze schéma sestavit během několika minut.

Kontrola napájení

Otáčením proměnného rezistoru můžete nastavit požadované výstupní napětí, což je velmi pohodlné.

Každý radioamatér, ať už je to čajník nebo dokonce profesionál, by měl mít na kraji stolu klidný a důležitý zdroj energie. Momentálně mám na stole dva napájecí zdroje. Jeden dodává maximálně 15 voltů a 1 ampér (černá šipka) a druhý 30 voltů, 5 ampérů (vpravo):

No, existuje také vlastní napájecí zdroj:

Myslím, že jste je často viděli v mých pokusech, které jsem ukazoval v různých článcích.

Už dávno jsem koupil tovární zdroje, takže mě stály levně. Ale v současné době, kdy se píše tento článek, dolar již proráží hranici 70 rublů. Krize, jeho matka, má všechny a všechno.

Dobře, něco se pokazilo... Tak o čem to mluvím? Ach ano! Myslím, že ne každému se sypou peníze do kapsy... Tak proč si svými malými ručičkami nesestavíme jednoduchý a spolehlivý napájecí obvod, který nebude o nic horší než koupený blok? Ve skutečnosti to udělal náš čtenář. Vykopal jsem schéma a sestavil napájecí zdroj sám:

Ukázalo se velmi vyrovnané nic! Takže dále jeho jménem…

Nejprve si ujasněme, k čemu je tento napájecí zdroj dobrý:

- výstupní napětí lze nastavit v rozsahu od 0 do 30 voltů

- lze nastavit nějaké proudové omezení až na 3 Ampéry, po kterém blok přejde do ochrany (velmi pohodlná funkce, kdo ji použil, ví).

– velmi nízká úroveň zvlnění (DC výstup zdroje se příliš neliší od DC baterií a akumulátorů)

– ochrana proti přetížení a nesprávnému zapojení

- na napájení pomocí zkratu (zkratu) „krokodýlů“ je nastaven maximální přípustný proud. Tito. proudový limit, který nastavíte proměnným rezistorem na ampérmetru. Přetížení proto není tak hrozné. Indikátor (LED) bude fungovat a bude indikovat překročení nastavené úrovně proudu.

Tak a teď asi vše v pořádku. Schéma koluje internetem již delší dobu (klikněte na obrázek, otevře se v novém okně na celou obrazovku):

Čísla v kruzích jsou kontakty, ke kterým je třeba připájet dráty, které půjdou k rádiovým prvkům.

Označení kruhů v diagramu:
- 1 a 2 k transformátoru.
- 3 (+) a 4 (-) DC výstup.
- 5, 10 a 12 na P1.
- 6, 11 a 13 na P2.
- 7 (K), 8 (B), 9 (E) k tranzistoru Q4.

Vstupy 1 a 2 jsou napájeny střídavým napětím 24 V ze síťového transformátoru. Transformátor musí mít slušnou velikost, aby mohl dodat až 3 ampéry do zátěže do lehké. Můžete si to koupit, nebo to můžete natočit).

Diody D1 ... D4 jsou zapojeny v diodovém můstku. Můžete si vzít diody 1N5401 ... 1N5408 nebo některé další, které vydrží stejnosměrný proud až 3 ampéry a více. Použít můžete i hotový diodový můstek, který by vydržel i stejnosměrný proud do 3 A a výše. Použil jsem diody tabletu KD213:

Čipy U1,U2,U3 jsou operační zesilovače. Zde je jejich pinout (pinout). Pohled shora:

Na osmém výstupu je napsáno „NC“, což znamená, že tento výstup není třeba nikam připojovat. Ani mínus, ani plus jídla. V okruhu závěry 1 a 5 také nikde neulpívají.

Tranzistor Q1 značky BC547 nebo BC548. Níže je jeho pinout:

Tranzistor Q2 bere lepší sovětský, značka KT961A

Nezapomeňte ji dát na radiátor.

Tranzistor Q3 značky BC557 nebo BC327

Tranzistor Q4 musí být KT827!

Zde je jeho pinout:

Obvod jsem nepřekreslil, takže existují prvky, které mohou být matoucí - jedná se o proměnné rezistory. Protože je napájecí obvod bulharský, jejich proměnné rezistory jsou označeny takto:

My to máme takto:

Dokonce jsem poukázal na to, jak zjistit její závěry pomocí rotace sloupu (twist).

No, vlastně, seznam prvků:

R1 = 2,2 kOhm 1W
R2 = 82 ohmů 1/4W
R3 = 220 ohmů 1/4W
R4 = 4,7 kOhm 1/4W
R5, R6, R13, R20, R21 = 10 kΩ 1/4W
R7 = 0,47 ohm 5W
R8, R11 = 27 kOhm 1/4W
R9, R19 = 2,2 kOhm 1/4W
R10 = 270 kOhm 1/4W
R12, R18 = 56kΩ 1/4W
R14 = 1,5 kOhm 1/4W
R15, R16 = 1 kΩ 1/4W
R17 = 33 ohmů 1/4W
R22 = 3,9 kOhm 1/4W
RV1 = 100K víceotáčkový trimr
P1, P2 = 10KOhm lineární potenciometr
C1 = 3300uF/50V elektrolytický
C2, C3 = 47uF/50V elektrolytické
C4 = 100 nF
C5 = 200 nF
C6 = 100pF keramika
C7 = 10uF/50V elektrolytický
C8 = 330pF keramika
C9 = 100pF keramika
D1, D2, D3, D4 = 1N5401…1N5408
D5, D6 = 1N4148
D7, D8 = zenerovy diody 5,6V
D9, D10 = 1N4148
D11 = 1N4001 dioda 1A
Q1 = BC548 nebo BC547
Q2 = KT961A
Q3 = BC557 nebo BC327
Q4 = KT 827A
U1, U2, U3 = TL081, operační zesilovač
D12 = LED

Teď vám řeknu, jak jsem to sbíral. Transformátor je již připraven ze zesilovače. Napětí na jeho výstupech bylo asi 22 voltů. Pak začal připravovat pouzdro pro můj PSU (napájecí zdroj)

nakládané

vypral toner

vyvrtané otvory:

Připájel jsem jesličky pro operační zesilovače (operační zesilovače) a všechny ostatní rádiové prvky, kromě dvou výkonných tranzistorů (budou ležet na radiátoru) a proměnných rezistorů:

A takto vypadá deska s plnou instalací:

V našem případě připravujeme místo pro šátek:

K pouzdru připevníme radiátor:

Nezapomeňte na chladič, který bude chladit naše tranzistory:

No, po zámečnických pracích jsem dostal moc pěkný zdroj. Tak co si myslíte?

Popis práce, pečetidlo a seznam rádiových prvků jsem převzal na konci článku.

No, pokud je někdo příliš líný se obtěžovat, pak si vždy můžete koupit podobnou sadu tohoto schématu za babku na Aliexpressu na tento odkaz

Z článku se dozvíte, jak vyrobit svépomocí nastavitelný zdroj z dostupných materiálů. Lze jej použít pro napájení domácích zařízení, ale i pro potřeby vlastní laboratoře. Zdroj stejnosměrného napětí lze použít k testování zařízení, jako je relé-regulátor alternátoru automobilu. Koneckonců, při jeho diagnostice jsou potřeba dvě napětí - 12 Voltů a více než 16. Nyní zvažte konstrukční vlastnosti napájecího zdroje.

Transformátor

Pokud se zařízení neplánuje používat pro nabíjení kyselých baterií a napájení výkonných zařízení, není třeba používat velké transformátory. Stačí použít modely, jejichž výkon není větší než 50 wattů. Je pravda, že abyste mohli vyrobit nastavitelný zdroj napájení vlastníma rukama, budete muset mírně změnit design převodníku. Nejprve se musíte rozhodnout, jaký rozsah změny napětí bude na výstupu. Na tomto parametru závisí charakteristika napájecího transformátoru.

Řekněme, že jste zvolili rozsah 0-20 Voltů, což znamená, že na těchto hodnotách musíte stavět. Sekundární vinutí by mělo mít na výstupu střídavé napětí 20-22 Voltů. Primární vinutí tedy necháte na transformátoru a sekundární vinutí navinete na něj. Pro výpočet požadovaného počtu závitů změřte napětí, které se získá z deseti. Desetina této hodnoty je napětí získané z jedné otáčky. Po dokončení sekundárního vinutí je nutné jádro sestavit a svázat.

Usměrňovač

Jako usměrňovač můžete použít jak sestavy, tak jednotlivé diody. Než vyrobíte nastavitelný napájecí zdroj, vyberte všechny jeho součásti. Pokud je výstup vysoký, budete muset použít výkonné polovodiče. Je vhodné je instalovat na hliníkové radiátory. Pokud jde o obvod, měl by být upřednostněn pouze můstkový obvod, protože má mnohem vyšší účinnost, menší ztráty napětí při usměrnění. Nedoporučuje se používat půlvlnný obvod, protože je neefektivní, na obvodu je mnoho vlnek výstupy, které zkreslují signál a jsou zdrojem rušení pro rádiová zařízení.

Stabilizační a nastavovací blok

Pro výrobu stabilizátoru je nejrozumnější použít mikrosestavu LM317. Levné a dostupné zařízení pro každého, které vám umožní sestavit si kvalitní zdroj svépomocí během pár minut. Jeho aplikace ale vyžaduje jeden důležitý detail – účinné chlazení. A to nejen pasivní v podobě radiátorů. Faktem je, že regulace a stabilizace napětí probíhá podle velmi zajímavého schématu. Zařízení opustí přesně takové napětí, které je potřeba, ale přebytek vstupující na jeho vstup se přemění na teplo. Bez chlazení proto mikrosestava pravděpodobně nebude fungovat dlouhou dobu.

Podívejte se na schéma, není na něm nic extra složitého. Sestava má pouze tři výstupy, třetí je napájen, druhý je odstraněn a první je nutné připojit k mínusu zdroje. Zde však vzniká malá vlastnost - pokud zapnete odpor mezi mínusem a prvním výstupem sestavy, bude možné upravit napětí na výstupu. Napájecí zdroj typu „udělej si sám“ navíc dokáže měnit výstupní napětí plynule i v krocích. Ale první typ úpravy je nejpohodlnější, takže se používá častěji. Pro realizaci je nutné započítat proměnný odpor 5 kOhm. Mezi prvním a druhým výstupem sestavy je navíc vyžadován konstantní odpor s odporem asi 500 ohmů.

Řídicí jednotka proudu a napětí

Samozřejmě, aby byl provoz zařízení co nejpohodlnější, je nutné řídit výstupní charakteristiky - napětí a proud. Obvod regulovatelného napájecího zdroje se buduje tak, že ampérmetr je připojen k přerušení kladného vodiče a voltmetr je zapojen mezi výstupy zařízení. Otázka je ale jiná – jaký typ měřicích přístrojů použít? Nejjednodušší možností je nainstalovat dva LED displeje, ke kterým můžete připojit obvod volt- a ampérmetr sestavený na jednom mikrokontroléru.

Ale můžete namontovat pár levných čínských multimetrů do nastavitelného napájecího zdroje vyrobeného vlastními rukama. Naštěstí je lze napájet přímo ze zařízení. Můžete samozřejmě použít číselníkové úchylkoměry, jen v tomto případě je nutné váhu zkalibrovat pro

Tělo zařízení

Pouzdro je nejlépe z lehkého, ale odolného kovu. Ideální by byl hliník. Jak již bylo zmíněno, regulovaný napájecí obvod obsahuje prvky, které se velmi zahřívají. Proto musí být uvnitř skříně namontován radiátor, který lze pro větší účinnost připojit k jedné ze stěn. Je žádoucí mít nucené proudění vzduchu. K tomuto účelu můžete použít tepelný spínač spárovaný s ventilátorem. Musí být instalovány přímo na chladič.

Ahoj drazí přátelé. Ve svém dalším článku jsem se rozhodl ukázat, jak byl sestaven napájecí zdroj s regulací napětí a proudu. Viděl jsem schéma v Akově videu a rozhodl jsem se vyrobit si stejné zařízení. Nebyl tam plošný spoj s videem, nakreslil jsem si to sám, bude nižší. Nejprve jsem obvod jednoduše sestavil povrchovou montáží, ale z nějakého důvodu mi to poprvé nefungovalo, pravděpodobně jsem si pomíchal závěry tranzistorů a sestavil to znovu, ale teď to prostě nemohlo fungovat.
Zde je schéma zařízení.

Obvod je poměrně jednoduchý a nevyžaduje seřízení, všechny detaily najdete ve staré televizi. Televizi jsem ale nerozebíral, jelikož jsem měl všechny tyto detaily, dobře, neodbíhejme od tématu. PCB jsem nakreslil ve Sprint-Layout_5.0. a přenesl to na desku.

Ale z nějakého důvodu jsem se špatně přenesl a musel jsem dokreslit trvalou fixou. Pak jsem to hodil do mořícího roztoku.

Když mi desku vyleptali, dobře jsem ji umyl vodou, pokud se neumyje vodou, bude lepkavá. Osušil jsem to, odstranil toner rozpouštědlem a tak se stalo.

Co se mi nelíbí, je vrtání děr do desky. Nyní začíná to nejzajímavější a nejjednodušší - to je pocínování desky.

Po cínování musíme odstranit vše, co zbylo z tavidla, udělat to rozpouštědlem, jen otřít naši desku. Nyní bereme detaily, našel jsem je předem a vložil je do plošného spoje podle schématu.

To je vše, můžete se radovat, schéma je sestaveno. Zde je obvodová deska

A přesto na mém obrázku není žádný výstupní kondenzátor, nedal jsem ho, protože jsem ho nenašel.

Zde je seznam podrobností:
Dva tranzistory kt818, kt815. Dva elektrolytické kondenzátory pro 1000 mikrofaradů (50-60 voltů). Tři pevné odpory pro 820 ohmů, 470 ohmů, 24 k. Dva proměnné odpory, první od (4,7k-10k) a druhý 84k. A další dioda 1N4007. Zbytek vám prozradí video.