DIY実験室用安定化電源。電流および電圧レギュレーションを備えた電源

22.08.2023

体

さて、次のデバイスが組み立てられましたが、今度は、何から電力を供給するかという疑問が生じます。電池？電池？いいえ！電源についてはこれから説明します。

その回路は非常にシンプルで信頼性が高く、短絡保護機能と出力電圧のスムーズな調整機能を備えています。
整流器はダイオードブリッジとコンデンサ C2 に組み込まれ、回路 C1 VD1 R3 は基準電圧安定器、回路 R4 VT1 VT2 はパワートランジスタ VT3 の電流増幅器、保護はトランジスタ VT4 と R2 に組み込まれ、抵抗 R1 は調整。

ドライバーから古い充電器から変圧器を取り出したところ、出力で16V 2Aが得られました
ダイオードブリッジ (少なくとも 3 アンペア) については、古い ATX ブロック、電解液、ツェナーダイオード、抵抗から取り出しました。

私は13Vのツェナーダイオードを使用しましたが、ソビエトのD814Dも適しています。
トランジスタは古いソビエトのテレビから取られたもので、トランジスタ VT2、VT3 は 1 つのコンポーネント、たとえば KT827 で置き換えることができます。

抵抗器R2は7ワットの電力を持つ巻線で、R1（可変）はジャンプなしで調整するためにニクロムを使用しましたが、それがない場合は通常のものを使用できます。

これは 2 つの部分で構成されており、最初の部分にはスタビライザーと保護が含まれ、2 番目の部分には電源部分が含まれています。
すべての部品はメインボードに実装されており（パワートランジスタを除く）、トランジスタVT2、VT3は2番目のボードにはんだ付けされており、サーマルペーストを使用してラジエーターに取り付けられているため、ハウジング（コレクタ）を絶縁する必要はありません。何度も繰り返されましたが、調整の必要はありません。大きな 2A ラジエーターと小さな 0.6A ラジエーターを備えた 2 つのブロックの写真を以下に示します。

表示
電圧計：これには10kの抵抗器と4.7kの可変抵抗器が必要で、私はインジケーターm68501を使用しましたが、別のものを使用することもできます。抵抗器から分圧器を組み立てます。10kの抵抗器はヘッドの焼損を防ぎ、4.7kの抵抗器で針の最大偏差を設定します。

ディバイダーが組み立てられ、表示が機能したら、それを校正する必要があります。これを行うには、インジケータを開いて、古いスケールにきれいな紙を貼り付け、輪郭に沿って切ります。紙をブレードで切るのが最も便利です。。

すべてが接着されて乾燥したら、マルチメーターをインジケーターに並列に接続し、これらすべてを電源に接続し、0にマークを付け、電圧をボルト、マークなどに増やします。

電流計: 0.27の抵抗器を使用します。 オーム！！！ 50kで可変、接続図は以下のとおりです。50k の抵抗を使用して、矢印の最大偏差を設定します。

目盛りは同じですが、接続のみが異なります (以下を参照)。12 V ハロゲン電球が負荷として最適です。

放射性元素のリスト

指定	タイプ	宗派	量	私のメモ帳
VT1	バイポーラトランジスタ	KT315B	1	メモ帳へ
VT2、VT4	バイポーラトランジスタ	KT815B	2	メモ帳へ
VT3	バイポーラトランジスタ	KT805BM	1	メモ帳へ
VD1	ツェナーダイオード	D814D	1	メモ帳へ
VDS1	ダイオードブリッジ		1	メモ帳へ
C1		100μF 25V	1	メモ帳へ
C2、C4	電解コンデンサ	2200μF 25V	2	メモ帳へ
R2	抵抗器	0.45オーム	1	メモ帳へ
R3	抵抗器	1キロオーム	1	メモ帳へ
R4	抵抗器

アマチュア無線や日常生活に必要なすべての電圧を供給できるユニバーサル電源は、どの家庭にもあるべきです。そしてもちろん、電源には十分な電力が必要です。出力電流は安価な中国製アダプターのような 0.5 A ではなく、充電用に車の鉛バッテリーや電気モーターに接続できる数アンペアでなければなりません。もちろん、電圧範囲も重要です。ほとんどの回路は 12 ボルト、せいぜい 20 ボルトに制限されています。しかし、24 ボルトと 36 ボルトの両方が必要な場合もあります。そのような電源を自分で作成するのは難しいですか? いいえ、回路に必要な部品は数十個だけだからです。これは、供給電圧を調整できる非常にシンプルなユニバーサル電源です。最大出力電圧は 36 V で、1.2 ～ (vcc - 3) ボルトの範囲で調整できます。

安定化電源回路

トランジスタ Q1 は高出力 PNP ダーリントンで、LM317 IC の電流を増やすために使用されます。 LM317L 自体は、ヒートシンクなしで、トランジスタを駆動するのに十分な 100 mA を供給できます。回路がオンになると、コンデンサの充電によりトランジスタまたはスタビライザが損傷する可能性があるため、素子 D1 および D2 は保護ダイオードです。

高周波ノイズを除去するために、電解コンデンサと並列に100nFのコンデンサを設置します。電解コンデンサはESRとESLの値が大きく、高周波ノイズを明確に除去することができないためです。この回路のサンプル PCB 設計を次に示します。

ノート

トランジスタ Q1 にはヒートシンクが必要で、できれば小型ファンが必要です。
回路の最大出力電力は 125 ワットです。
R1 - 2 W、その他の抵抗 - 0.25 ワット。
すべてのコンデンサは 50V です。
RV1 - 5 kΩ レギュレータ。
36 V 5 A の場合は変圧器が必要です。電力は 150 ワット以上です。
出力線を接続する端子はアンプのスピーカーと同じネジ式です。

この記事では、利用可能な材料から自分の手で調整可能な電源を作成する方法を学びます。家庭用機器の電源としてだけでなく、自分の研究室のニーズにも使用できます。定電圧源は、自動車発電機用のリレーレギュレータなどのデバイスのテストに使用できます。結局のところ、診断時には 12 ボルトと 16 ボルト以上の 2 つの電圧が必要になります。次に、電源の設計機能を考慮してください。

変成器

デバイスを酸電池の充電や強力な機器への電力供給に使用する予定がない場合は、大きな変圧器を使用する必要はありません。電力が50 W以下のモデルを使用するだけで十分です。確かに、調整可能な電源を自分の手で作成するには、コンバータの設計を少し変更する必要があります。最初のステップは、出力の電圧範囲を決定することです。電源トランスの特性はこのパラメータによって決まります。

0 ～ 20 ボルトの範囲を選択したとします。これは、これらの値に基づいて構築する必要があることを意味します。二次巻線の出力電圧は 20 ～ 22 ボルトでなければなりません。したがって、トランスの一次巻線を残し、その上に二次巻線を巻きます。必要な巻数を計算するには、10 から得られる電圧を測定します。この値の 10 分の 1 が 1 ターンで得られる電圧になります。二次巻線を作成した後、コアを組み立てて結ぶ必要があります。

整流器

アセンブリと個々のダイオードの両方を整流器として使用できます。調整可能な電源を作成する前に、そのすべてのコンポーネントを選択します。出力が大きい場合は、高出力の半導体を使用する必要があります。アルミラジエーターに取り付けることをお勧めします。回路としては、効率が高く、整流時の電圧損失が少ないブリッジ回路のみを優先してください。半波回路の使用は効率が悪いため推奨できません。出力にリップルが発生し、信号が歪み、無線機器への干渉源となります。

安定化および調整ブロック

スタビライザーを作成するには、LM317 マイクロアセンブリを使用するのが最も合理的です。安価で誰もが利用できるデバイスで、数分で高品質のDIY電源を組み立てることができます。ただし、その用途には、効果的な冷却という重要な点が 1 つ必要です。ラジエーターの形でパッシブだけではありません。実際のところ、電圧の調整と安定化は非常に興味深いスキームに従って行われます。デバイスは必要な電圧を正確に残しますが、入力に来る過剰分は熱に変換されます。したがって、冷却しなければ、マイクロアセンブリは長期間動作しなくなる可能性があります。

図を見てください。そこにはそれほど複雑なものはありません。アセンブリにはピンが 3 つしかなく、3 番目のピンに電圧が供給され、2 番目のピンから電圧が除去されます。1 番目のピンは電源のマイナスに接続する必要があります。しかし、ここで小さな特徴が生じます。マイナスとアセンブリの最初の端子の間に抵抗を含めると、出力の電圧を調整することが可能になります。さらに、自己調整可能な電源により、出力電圧を滑らかかつ段階的に変化させることができます。ただし、最初のタイプの調整が最も便利であるため、より頻繁に使用されます。実装するには、5 kΩの可変抵抗を含める必要があります。さらに、抵抗値が約 500 オームの定抵抗器をアセンブリの 1 番目と 2 番目の端子の間に取り付ける必要があります。

電流・電圧制御ユニット

もちろん、デバイスの操作をできるだけ便利にするためには、出力特性（電圧と電流）を監視する必要があります。安定化電源の回路は、電流計がプラス線のギャップに接続され、電圧計が装置の出力間に接続されるように構成されています。しかし、問題は異なります。どのような種類の測定器を使用すればよいのでしょうか? 最も簡単なオプションは、2 つの LED ディスプレイを設置し、1 つのマイクロコントローラー上に組み立てられた電圧および電流計回路を接続することです。

しかし、自分で作った調整可能な電源には、安価な中国製マルチメーターをいくつか取り付けることができます。幸いなことに、デバイスから直接電力を供給できます。もちろん、ダイヤルインジケーターを使用することもできますが、この場合のみスケールを調整する必要があります。

デバイスケース

ケースは軽くて丈夫な金属で作るのがベストです。アルミニウムは理想的な選択肢でしょう。すでに述べたように、安定化電源回路には非常に高温になる要素が含まれています。したがって、ラジエーターをケースの内側に取り付ける必要があり、効率を高めるために壁の 1 つに接続できます。強制空気の流れがあることが望ましい。この目的のために、ファンと組み合わせたサーマルスイッチを使用できます。冷却ラジエーターに直接取り付ける必要があります。

アマチュア無線家は、初心者でもプロでも、机の端に電源を備えている必要があります。現在、私の机の上には電源が 2 つあります。 1 つは最大 15 ボルト、1 アンペア (黒い矢印) を生成し、もう 1 つは最大 30 ボルト、5 アンペア (右) を生成します。

さて、自作電源もあります。

さまざまな記事で紹介した私の実験でよく見たことがあるかと思います。

かなり前に工場出荷時の電源を購入したので、それほど費用はかかりませんでした。しかし、この記事を書いている現在、ドルはすでに70ルーブルの大台を突破している。この危機は、あらゆる人々を襲う。

さて、何か問題が発生しました...それで、私は何を言っているのでしょうか? そうそう！誰もがポケットにお金が溢れているわけではないと思います...それなら、購入したユニットと同じくらいシンプルで信頼性の高い電源回路を自分の手で組み立ててみませんか? 実際、それは私たちの読者がやったことです。回路図を掘り出し、電源を自分で組み立てました。

とてもうまくいきました！そこで、さらに彼の代わりに...

まず最初に、この電源がどのような点で優れているのかを考えてみましょう。

– 出力電圧は0～30ボルトの範囲で調整可能

– 最大 3 アンペアの電流制限を設定でき、それを超えるとユニットは保護状態になります (使用したことがある方ならご存知の、非常に便利な機能です)。

– 非常に低いリップルレベル（電源の出力の直流電流は、バッテリーや蓄電池の直流電流とあまり変わりません）

– 過負荷および誤った接続に対する保護

– 電源では、「ワニ」を短絡することで、最大許容電流が設定されます。それらの。電流制限は、電流計を使用して可変抵抗器で設定します。したがって、過負荷は危険ではありません。設定電流レベルを超えるとインジケーター（LED）が点灯します。

それでは、まず最初に。この図は長い間インターネット上で出回っていました (画像をクリックすると、新しいウィンドウが全画面で開きます)。

円内の数字は、無線要素に接続するワイヤをはんだ付けする必要がある接点です。

図中の円の指定:
- 1 と 2 をトランスに接続します。
- 3 (+) および 4 (-) DC 出力。
- P1 の 5、10、12。
- P2 の 6、11、13。
- 7 (K)、8 (B)、9 (E) をトランジスタ Q4 に接続します。

入力 1 と 2 には、主電源変圧器から 24 ボルトの交流電圧が供給されます。変圧器は、最大 3 アンペアを負荷に軽く供給できる適切なサイズでなければなりません。購入することもできますし、巻くこともできます）。

ダイオード D1...D4 はダイオードブリッジに接続されています。最大 3 アンペア以上の直流電流に耐えられるダイオード 1N5401...1N5408 などを使用できます。最大 3 アンペア以上の直流電流に耐える既製のダイオードブリッジを使用することもできます。 KD213タブレットダイオードを使用しました。

マイクロ回路 U1、U2、U3 はオペアンプです。ピン配置 (ピンの位置) は次のとおりです。上から見ると:

8 番目のピンには「NC」と表示されており、このピンはどこにも接続する必要がないことを意味します。栄養的にはマイナスでもプラスでもありません。回路では、ピン 1 と 5 もどこにも接続されていません。

トランジスタ Q1 ブランド BC547 または BC548。以下はそのピン配置です。

トランジスタQ2はソビエト製、ブランドKT961Aを使用する方が良いです

ラジエーターに忘れずに取り付けてください。

トランジスタ Q3 ブランド BC557 または BC327

トランジスタ Q4 は KT827 でなければなりません。

そのピン配列は次のとおりです。

回路を再描画したわけではないので、混乱を招く可能性のある要素があります。これらは可変抵抗器です。電源回路はブルガリア製のため、可変抵抗器は次のように指定されています。

ここにそれがあります:

コラムを回転（ツイスト）することで結論を知る方法も示しました。

実際には、要素のリストは次のとおりです。

R1 = 2.2キロオーム 1W
R2 = 82オーム1/4W
R3 = 220オーム 1/4W
R4 = 4.7キロオーム1/4W
R5、R6、R13、R20、R21 = 10 kΩ 1/4W
R7 = 0.47 オーム 5W
R8、R11 = 27 kΩ 1/4W
R9、R19 = 2.2 kΩ 1/4W
R10 = 270キロオーム1/4W
R12、R18 = 56kΩ 1/4W
R14 = 1.5キロオーム1/4W
R15、R16 = 1 kΩ 1/4W
R17 = 33オーム1/4W
R22 = 3.9キロオーム1/4W
RV1 = 100K マルチターントリマ抵抗器
P1、P2 = 10KOhm リニアポテンショメータ
C1 = 3300 uF/50V 電解
C2、C3 = 47uF/50V 電解
C4 = 100nF
C5 = 200nF
C6 = 100pF セラミック
C7 = 10uF/50V 電解
C8 = 330pF セラミック
C9 = 100pF セラミック
D1、D2、D3、D4 = 1N5401…1N5408
D5、D6 = 1N4148
D7、D8 = 5.6Vのツェナーダイオード
D9、D10 = 1N4148
D11 = 1N4001 ダイオード 1A
Q1 = BC548 または BC547
Q2 = KT961A
Q3 = BC557 または BC327
Q4 = KT 827A
U1、U2、U3 = TL081、オペアンプ
D12 = LED

では、どうやって集めたかをお話します。トランスはアンプからすでに準備されていました。出力の電圧は約 22 ボルトでした。それからPSU（電源）用のケースを準備し始めました。

エッチングされた

トナーを洗いました

ドリル穴:

2 つの強力なトランジスタ (ラジエーター上にあります) と可変抵抗器を除く、オペアンプ (オペアンプ) と他のすべての無線要素のベッドをはんだ付けしました。

完全に組み立てられたボードは次のようになります。

建物内にスカーフを置く場所を用意しています。

ラジエーターをボディに取り付ける:

トランジスタを冷却するクーラーを忘れないでください。

さて、配管工事の後、非常に素晴らしい電源が得られました。それで、あなたはどう思いますか？

私は記事の最後にある職務内容、署名、無線要素のリストを取り上げました。

まあ、面倒な人がいれば、この回路の同様のキットをいつでも Aliexpress で 1 ペニーで購入できます。これリンク

みなさん、こんにちは。私が最初のラジオコンストラクター、または一般的に知られているマスター KIT を組み立ててからそれほど時間が経ちませんでしたが、この本当に面白くて便利なコンストラクターを組み立てた後の第一印象は非常にポジティブでした。そして最近、インターネットで別の興味深い回路を見つけました。特に、非常に魅力的な価格の無線キットがあったので、lm324 チップ用の電源を購入して組み立てることにしました。

ユニバーサル電源回路

これは、「粗い」および「滑らかな」出力電圧調整、電流制限調整、および動作モード表示を備えたユニポーラ電源です。 IRLZ44N 電界効果トランジスタが調整素子として使用されます。

仕様

入力電圧: 7 ～ 32 VAC 調整可能な負荷電流: 0 ～ 3 A 出力電圧の不安定性: 1% 未満出力電圧: 0 ～ 30 V

作品の説明

電圧安定化回路は U1.3 と U1.4 に組み込まれています。差動カスケードは U1.4 に組み込まれ、抵抗 R14 と R15 によって形成されるフィードバック分圧器の電圧を増幅します。増幅された信号はコンパレータ U1.3 に送信され、コンパレータ U1.3 は出力電圧をスタビライザ U2 およびポテンショメータ RV2 によって生成された基準電圧と比較します。結果として生じる電圧差は、制御素子 Q1 を制御するトランジスタ Q2 に供給されます。電流はコンパレータ U1.1 によって制限され、コンパレータ U1.1 はシャント R16 の両端の電圧降下をポテンショメータ RV1 によって生成される基準電圧と比較します。指定された閾値を超えると、U1.1 はコンパレータ U1.3 の基準電圧を変更し、これに比例して出力電圧が変化します。オペアンプ U1.2 には、デバイスの動作モードの表示ユニットが内蔵されています。出力 U1.1 の電圧が分圧器 R2 と R3 によって生成される電圧を下回ると、LED D1 が点灯し、回路が電流安定化モードに切り替わったことを示します。デバイスが 23V 未満の電源電圧で動作する場合は、ツェナーダイオード D3 をジャンパに置き換える必要があります。 9 ～ 35 V の電圧をスタビライザ U3 の入力に直接印加し、ツェナーダイオード D3 を取り除くことで、別の電源から回路の低電流部分に電力を供給することも可能です。

装置の組み立て

小包を開梱した後、ツェナーダイオードといくつかの抵抗が欠落しているという事実にすぐに気づきました。このキットは無計画に組み立てられたようでした。何もありません、すべての驚きはそこで終わったと思っていましたが、私はどれほど間違っていたでしょうか。はんだ付け中に道路が飛び去り、はんだマスクがいたるところにあり、接点をきれいにするためにサンドペーパーを通過しなければなりませんでした。再び錫メッキし、何があろうともはんだ付けを続けました。メインの抵抗器（1Kと10Kです）をはんだ付けし、不足している抵抗器を探しに行きました。私はそれを見つけてはんだ付けし、その後トランジスタを取り上げました。ここではすべて問題ありませんでした。

興味深いのは、ラジオコンストラクターを組み立てるために必要な説明書または図で、最初に目に留まるのは抵抗値の範囲です。プリント回路基板自体のレイアウトが正しくなく、基板上の可変抵抗器が互いに接触し、回路がネットワークからオフになると、30 ボルトに跳ね上がり、ゆっくりと低下します。これを修正するために、マイクロ回路の8番目と11番目の脚にコンデンサをはんだ付けしました。この問題は低負荷時に発生します。