Простой блок питания 0 30 вольт схема. Лабораторный блок питания своими руками

Данную схему я взял в интернете, много лет назад. Причина, по которой я решил ее выложить - в оригинале есть ошибки, которые я исправил. Поэтому, можете смело брать схему и делать этот блок питания. У меня он работает уже на протяжении четырех лет.

Данный блок питания построен на распространенной радио элементной базе и не содержит дефицитных деталей. Особенностью блока является то, что регулируемая микросхема DA4 не требует двух полярного питания. На микросхеме DA1 введена плавная регулировка выходного тока в интервале 0 … 3А (согласно схеме). Этот предел можно расширить и до 5А, пересчитав резистор R4. В авторском варианте резистор R7 заменен на подстроечный, т.к. плавная регулировка тока не требовалась. Ограничение тока при установленных номиналах деталей наступает при токе 3,2А и выходное напряжение упадет до 0. Ограничение тока подбирается резистором R7. Во время ограничения тока включается светодиод HL1, сигнализируя о коротком замыкании в нагрузке блока питания или превышении выбранного значения тока резистором R7. Если резистором R7 выбран порог срабатывания 1,5А, то при превышении данного порога на выходе микросхемы появиться низкое напряжение (-1,4В) и на базе транзистора VT2 установится 127мВ. Напряжение на выходе блока питания становиться равным » 1мкВ, что для большинства радиолюбительских задач нормально, а на блоке индикации напряжения будет стоять 00,0 вольт. Светодиод HL1 будет светиться. При нормальной работе узла перегрузки по току на базе микросхемы DA1 будет напряжение 5,5В и диод HL1 светиться не будет.

Характеристики блока питания следующие:

Выходное напряжение регулируется от 0 до 30 В.

Выходной ток 4А.

Работа микросхемы DA4 особенностей не имеет и работает она в режиме однополярного питания. На ножку 7 подается 9В, ножка 4 соединена с общей шиной. В отличие от большинства микросхем серии 140УД… добиться нулевого уровня на выходе блока питания при таком включении весьма трудновато. Экспериментальным путем выбор сделан на микросхему КР140УД17А. При таком схемном решении удалось получить на выходе блока питания напряжение 156 мкВ, что на индикаторе будет отображаться как 00,0В.

Конденсатор С5 предотвращает возбуждение блока питания.

При исправных деталях и безошибочном монтаже блок питания начинает работать сразу. Резистором R12 установлен верхний уровень выходного напряжения, в пределах 30,03В. Стабилитрон VD5 применен для стабилизации напряжения на регулирующем резисторе R16 и, если блок питания работает без сбоев, от стабилитрона можно отказаться. Если резистор R7 применен как подстроечный, то им устанавливают порог срабатывания при превышении максимального тока.

Транзистор VT1 устанавливается на радиатор. Площадь радиатора рассчитывается по формуле: S = 10In*(Uвх. - Uвых.), где S - площадь поверхности радиатора (см 2); In - максимальный ток потребляемый нагрузкой; Uвх. - входное напряжение (В); Uвых. - выходное напряжение (В).

Схема блока питания показана на рис.1, печатная плата на рисунках 2 и 3.

То, что выделено красным, ошибки, которые я исправил. Если так не сделать схема не работает.

Резисторы R7 и R12 многооборотные СП5-2. Вместо диодной сборки RS602 можно применить диодную сборку RS407, RS603, в зависимости от тока потребления, или диоды 242 с любым буквенным индексом, но разместить их надо отдельно от печатной платы. Входное напряжение на конденсаторе C1 может варьироваться в пределах 35… 40В без изменения номиналов деталей. Трансформатор Т1 должен быть рассчитан на мощность не менее 100 Вт, ток обмотки II не менее 5 А при напряжении 35 … 40 В. Ток обмотки III не менее 1 А. Обмотка III ДОЛЖНА (иначе схема работать не будет, это одна из ошибок) быть с отводом от середины, который подключается к общей шине блока питания. В печатной плате предусмотрена для этой цели контактная площадка. Размер печатной платы блока питания 110 х 75 мм. Транзистор КТ825 составной и стоит он немало, поэтому его можно заменить транзисторами, как показано на рисунке 4.

Транзисторы могут быть с буквенными индексами Б - Г, соединенных по схеме Дарлингтона.

Резистор R4 - отрезок нихромовой проволоки диаметром 1мм и длиной около 7см (подбирается экспериментально). Микросхемы DA2, DA3 и DA5 допустимо заменить отечественными аналогами К142ЕН8А, КР1168ЕН5 и К142ЕН5А. Если панель цифровой индикации применяться не будет, то вместо микросхемы DA2 можно применить КР1157ЕН902 , а микросхему DA5 исключить. Резистор R16 переменный с зависимостью группы А. В авторском варианте применен переменный резистор ППБ-3А номиналом 2,2К - 5% .

Если не предъявлять к узлу защиты больших требований, а требоваться он будет только для защиты блока питания от перегрузки по току и КЗ, то такой узел можно применить по схеме на рис.6, а печатную плату немного переработать.

Узел защиты собран на транзисторах VT1 и VT2 разной структуры, резисторах R1 - R3 и конденсаторе С1. Ток короткого замыкания 16мА. Резистором R1 регулируют порог срабатывания защитного блока. При нормальной работе блока на эмиттере транзистора VT2 напряжение порядка 7 В и на работу блока питания влияния не оказывает. При срабатывание защиты напряжение на эмиттере транзистора VT2 падает до 1,2 В и через диод VD4 подается на базу транзистора VT2 блока питания. Напряжение на выходе блока питания падает до 0 В. и Светодиод HL1 сигнализирует о срабатывании защиты. При нормальной работе блока питания и узла защиты светодиод - горит, при срабатывании защиты - гаснет. При использовании узла защиты на рис.6 микросхему DA3 и конденсаторы С3, С5 можно из схемы исключить.

Цифровая панель служить для визуального контроля напряжения и тока блока питания. Она может быть использована отдельно от блока питания с другими конструкциями, выполняя вышеназванные задачи.

Вольтметр и амперметр я взял отсюда .

Вот несколько фото моего блока питания, на которых видно, что я еще прикрепил вентилятор для охлаждения, питания которого, я взял с третьей обмотки трансформатора, предварительно намотав ее с этим расчетом.

(для увеличения кликните по изображениям)

Александр, благодарен вам за проделаную работу!

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 -

Радиолюбителю, а особенно самодельщику не обойтись без ЛБП. Только вот цены кусаются. Предлагаю свой вариант бюджетного и простого для повторения лабораторника:

Для этого нам понадобятся:

Инструменты:
дремель (или что-либо для проделывания отверстий)
напильники,надфили,
отвертки
кусачки
паяльник

Детали

трансформатор
микросхема LM 317
диоды 1N4007 - 2 штуки
конденсаторы электролитические:
4700 мкф 50 в
10 мкф 50 в
1 мкф 50 в
резистор постоянный 100-120 Ом х 3-5 Вт
резистор переменный 2,7 кОм (лучше проволочный, но подойдет любой)
вольтметр
амперметр
зарядное устройство для телефона сетевое и автомобильное
клеммы
выключатель

СБОРКА

Для начала определимся со схемой регулятора. В интернете их вагон и маленькая тележка, выбирайте на вкус.
Я выбрал, наверное, самую простую и легкую для повторения, и тем не менее она-же самая работоспособная.

Для наглядности Я набросал блок-схему моего устройства, однако необязательно повторять точь-в-точь, простор для фантазии неограничен.

Далее определимся с корпусом. Мне очень кстати подарили мертвый стабилизатор напряжения.

Внутренности удаляем и начинаем набивать новыми (надеюсь все уже спаяно и разложено по столу)

Трансформатор. Главная и самая дорогостоящая деталь, но если в загашниках не завалялся подходящий, то экономить не советую. Лучше всего подойдет тороид с выходным напряжением 12 - 30 В и током... Ну много не бывает, но не меньше 3 А.

В лицевой части вырезаем нужные отверстия. У меня вольтметр подошел на штатное место, так-же и родной сетевой выключатель остался на месте. Немного помудрил с амперметром, изначально Я использовал ненужный мультиметр DT-830, выставив его на измерение 10 А, потом разжился нормальным LED. Вот оба варианта, кому как больше нравится:

Для питания индикаторов Я использовал зарядное от телефона, подойдет любое, однако возможно и другое решение: если на Вашем трансформаторе не одна а несколько вторичных обмоток, то выбираете нужное напряжение (обычно от 4 до 12 В) и через диодный мост запитываете. В варианте с использованием мультиметра из зарядки выпаять стабилитрон. Далее автомобильная зарядка нам нужна для... Ну для зарядки телефонов))) Почему автомобильная? Потому-что она будет подключена параллельно выходным клеммам БП, а так как в ней стоит свой стабилизатор, который запросто выдерживает 30 В, то случайно крутанув регулятор Вы не спалите гаджет. Можно конечно, решить проще и припаять ЮСБ-разъем к сетевой зарядке, которая у нас питает измерительные головки, но в этом случае на амперметре не будет отражаться ток потребления подключенного девайса. В моем корпусе оказался приятный бонус в виде выходной розетки, её тоже задействуем. Например для подключения паяльной станции или светильника.

Этот регулированный блок питания сделан по очень распространённой схеме (а значит её успешно повторяли уже сотни раз) на импортных радиоэлементах. Напряжение выхода плавно меняется в пределах 0-30 В, ток нагрузки может достигать 5 ампер, но так как трансформатор попался не слишком мощный — то удалось снять с него только 2,5 А.

Схема БП с регулировками тока и напряжения

Схема принципиальная

R1 = 2,2 KOhm 1W

R2 = 82 Ohm 1/4W

R3 = 220 Ohm 1/4W

R4 = 4,7 KOhm 1/4W

R5, R6, R13, R20, R21 = 10 KOhm 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 = 56KOhm 1/4W

R14 = 1,5 KOhm 1/4W

R15, R16 = 1 KOhm 1/4W

R17 = 33 Ohm 1/4W

R22 = 3,9 KOhm 1/4W

RV1 = 100K trimmer

P1, P2 = 10KOhm linear pontesiometer

C1 = 3300 uF/50V electrolytic

C2, C3 = 47uF/50V electrolytic

C4 = 100nF polyester

C5 = 200nF polyester

C6 = 100pF ceramic

C7 = 10uF/50V electrolytic

C8 = 330pF ceramic

C9 = 100pF ceramic

D1, D2, D3, D4 = 1N5402,3,4 diode 2A – RAX GI837U

D5, D6 = 1N4148

D7, D8 = 5,6V Zener

D9, D10 = 1N4148

D11 = 1N4001 diode 1A

Q1 = BC548, NPN transistor or BC547

Q2 = 2N2219 NPN transistor

Q3 = BC557, PNP transistor or BC327

Q4 = 2N3055 NPN power transistor

U1, U2, U3 = TL081, operational amplifier

D12 = LED diode

Вот ещё вариант этой схемы:

Используемые детали

Тут был использован трансформатор TS70/5 (26 V — 2,28 А и 5,8 V — 1 А). Итого 32 вольта вторичное напряжение. Применены в данном варианте операционники uA741 вместо TL081, так как они были в наличии. Транзисторы также не критичны — лишь бы по току и напряжению подходили, ну и по структуре естественно.

Печатная плата с деталями

Светодиод сигнализирует о переходе в режим СТ (стабильный ток). Это не короткое замыкание или перегрузка, а стабилизация тока — полезная функция работы блока питания. Это можно использовать, например, для зарядки аккумуляторных батарей — в режиме холостого хода устанавливается конечное значение напряжения, затем подключаем провода и устанавливаем ограничение тока. В первой фазе зарядки, БП работает в режиме CТ (горит светодиод) — ток зарядки такой как установлен, а напряжение медленно растет. Когда по мере зарядки аккумулятора напряжение достигает установленного порога, блок питания переходит в режим стабилизации напряжения (СН): светодиод гаснет, ток начинает уменьшаться, а напряжение остается на заданном уровне.

Предельное значение напряжения питания на конденсаторе фильтра 36 В. Следите за его вольтажом — иначе не выдержит и бахнет!

Иногда имеет смысл применять по два потенциометра для регулирования тока и напряжения по принципу грубой и точной регулировки.

Вид внутри корпуса на индикаторы

Провода внутри стоит связать в жгуты тонкими кабельными стяжками.

Диод и транзистор на радиаторе

Корпус самодельного блока питания

Для БП использован корпус модели Z17W. Печатная плата размещается в нижней части, прикручиваясь к днищу винтами 3 мм. Под корпусом приделаны резиновые черные ножки от какого-то прибора, вместо жестких пластиковых, которые были в комплекте. Это важно, иначе при нажатиях на кнопки и вращении регуляторов блок питания будет «ездить» по столу.

Блок питания регулированый: самодельная конструкция

Надписи на лицевой панели сделаны в графическом редакторе, затем печать на меловой самоклеющейся бумаге. Вот такая вышла самоделка, а если вам мало такой мощности — .

Сколько всяких интересных радиоустройств собирают радиолюбители, но основа, без которой не будет работать практически ни одна схема - блок питания. От чего только не пытаются запитывать начинающие мастера свои устройства - батарейки, китайские адаптеры, зарядки от мобильных телефонов... И часто до сборки приличного блока питания просто не доходят руки. Конечно промышленность выпускает достаточно качественных и мощных стабилизаторов напряжения и тока, однако не везде они продаются и не у всех есть возможность их купить. Проще спаять своими руками.

Предлагаемая схема простого (всего 3 транзистора) блока питания выгодно отличается от аналогичных точностью поддержания выходного напряжения - тут применена компенсационная стабилизация, надёжностью запуска, широким диапазоном регулировки и дешёвыми недефицитными деталями.

После правильной сборки работает сразу, только подбираем стабилитрон согласно требуемому значению максимального выходного напряжения БП.

Корпус делаем из того, что под рукой. Классический вариант - металлическая коробочка от компьютерного БП ATX. Уверен, каждый имеет их немало, так как иногда они сгорают, а купить новый проще, чем чинить.

В корпус прекрасно влазит трансформатор на 100 ватт, и плате с деталями найдётся место.

Кулер можно оставить - лишним не будет. А чтоб не шумел, просто питаем его через токоограничительный резистор, который подберёте экспериментально.

Для передней панели не поскупился и купил пластиковую коробочку - в ней очень удобно делать отверстия и прямоугольные окна для индикаторов и регуляторов.

Амперметр берём стрелочный - чтоб хорошо были видны броски тока, а вольтметр поставил цировой - так удобнее и красивее!

После сборки регулируемого блока питания проверяем его в работе - он должен давать почти полный ноль при нижнем (минимальном) положении регулятора и до 30В - при верхнем. Подключив нагрузку пол ампера - смотрим на просадку выходного напряжения. Она должна быть тоже минимальной.

В общем, при всей своей кажущейся простоте, данный блок питания наверное один из лучших по своим параметрам. При необходимости можно добавить в него узел защиты - пару лишних транзисторов.