Сделать самому лабораторный блок питания. Как работает простой и мощный импульсный блок питания

Многие люди, которые обладают познаниями в радиоэлектронике, предпочитают своими руками собирать многие электронные приборы. Особенно часто собирают в домашних условиях различные блоки питания. Для их сборки необходим определенный перечень деталей, а также знание схемы спайки компонентов прибора между собой.

В этой нашей статье мы коснемся того, как сделать самодельный блок питания регулирующего лабораторного типа.

Особенности прибора

Любой радиолюбитель в своей домашней лаборатории не обойдется без регулируемого блока питания. Этот прибор дает возможность выдавать постоянное напряжение в диапазоне 0 до 14 Вольт, а ток нагрузки может доходить до 500mA.

Обратите внимание! Данный тип блока питания обеспечивает хорошую защиту от возможного короткого замыкания, которое может возникнуть на выходе.

Используют регулируемый тип блока питания при проверке или ремонте электроприборов.
Для сборки блока питания для выдачи постоянного напряжения можно использовать разные схемы. Одна из них приведена ниже.

Для сборки прибора для регулирования выходного напряжения можно использовать и другие схемы, которые отыщутся в специализированной литературе по радиотехнике. Особенно богаты на такие схемы старые советские журналы типа «Юный Техник».

Обратите внимание! Схемы блока питания для регулирования выходного напряжения можно несколько модифицировать. Например, можно заменить германиевые детали на кремневые.

Принцип работы

Практически все схемы, по которым можно собирать регулируемые блоки питания для выходного напряжения, содержат простые и легкодоступные детали. Принцип работы прибора состоит в следующем:

регулируемый блок питания включается в розетку с помощью двухполюсной вилки ХР1;
в момент включения выключателя SA1 в сеть напряжения 220 В ток подается на первичную обмотку;
при выключении напряжения ток подается на понижающий трансформатор Т1 (на его первичную обмотку — a);
трансформатор понижает до 14–17 Вольт сетевое напряжение. Оно снимается с b-обмотки (вторичной, II) этой детали;
далее оно выпрямляется диодами VD1 -VD4.Эти диоды подключены по мостовой схеме. В результате происходит сглаживание напряжения фильтрующим конденсатором С1. Без этого конденсатора в процессе работы приемника/усилителя через динамик будет слышен фон, создаваемый переменным током;
конденсатор и диоды VD1 - VD4 вместе образуют выпрямитель. С его входа происходит поступление постоянного напряжения на вход стабилизатора. Это стабилизатор состоит из R1, VD5, VT1; R2, VD6, R3; VT2, VT3, R4;
стабилитрон VD6 и резистор R2 формируют параметрический стабилизатор. Он стабилизирует на переменном резисторе R3. Этот резистор подключен параллельно стабилитрону. С его помощью устанавливается напряжение на выходе блока питания.

Напряжение равно нулю (относительно эмиттера), когда движок переменного резистора расположен в крайнем нижнем положении, а транзистор VT2 будет закрыт. Если транзистор VT3 закрыт, то сопротивление с него переходит на коллектор-эмиттер и достигает десятков мегаом, а все напряжение на выпрямители падает. В результате на выходе самодельного блока питания не будет наблюдаться напряжение. При открытом состоянии все напряжение поступает на исходник блока питания.
При отсутствии подключения к зажимам ХТ1 и ХТ2 резистор R5 будет имитировать нагрузку для блока питания. Чтобы контролировать выходное напряжение, необходим вольтметр. Его можно составить из добавочного резистора R6 и миллиамперметра.
Примерно таким образом будет работать блок питания, собранный по вышеприведенной схеме своими руками.

Что нужно для сборки

Самым важным моментом в сборке блока питания регулирующего типа являются детали электросхемы. В перечень необходимых материалов входят:

трансформатор. Можно использовать любой тип, который обеспечивает напряжение на b-обмотке (вторичной) в 14 – 18 Вольт при малой нагрузке (0,4 – 0,6 А);
диоды VD1 – VD4. Допускается применение диодов, предназначенных для обратного напряжения (как минимум 50 Вольт при нагрузке хотя бы в 0,6 Ампер, но не ниже). При этом диод VD5 лучше брать германиевый с любым буквенным маркером;
электролитический конденсатор. Подойдет любого типа, но напряжение на него должно быть не менее 25 Вольт;

Обратите внимание! В ситуации, когда не получится найти один конденсатор с емкостью 2200 микрофарад, тогда его можно будет составить из двух деталей по 1000 микрофарад. Также можно составить из четырех деталей, каждый по 500 микрофарад.
Таблица параметров стабилитрона

постоянные резисторы можно использовать отечественного производства. Их номинал должен быть 5 – 10 кОм;
радиатор. Можно изготовить самостоятельно из пластины алюминия. Толщина пластины должна составлять 3 – 5см, а размер примерно 60х60мм;
транзисторы. Также можно использовать любого типа и буквенного индекса;
стабилитрон. Данную деталь необходимо будет подбирать, так как на рынке имеется довольно большой разброс. При наличии потребности можно составить стабилитрон из двух компонентов;
миллиамперметр можно использовать стандартный. Например, в данной ситуации подойдут индикаторы от старых магнитофонов и приемников;

Обратите внимание! Если не можете отыскать миллиамперметр, тогда его можно вообще исключить из схемы.

Как видим, для регулирующего блока питания нужны довольно-таки распространенные детали, которые можно легко отыскать на радиорынке или в специализированных магазинах.

Особенности конструкции

Самостоятельно собрать лабораторный блок питания также можно из широко распространенных деталей. Данный прибор работает в достаточно широком диапазоне в плане подводимого переменного напряжения и не требует точных настроек.
Самодельный лабораторный блок питания для своей лаборатории изготовить своими руками достаточно просто, особенно если вы раньше уже держали в руках паяльник и хотя бы немного разбираетесь в принципах работы электрических схем.
С помощью такого самодельного регулирующего прибора, вы сможете:

заряжать аккумуляторы;
подключить любую бытовую технику;
без опаски конструировать любые приборы.

Обратите внимание! Залог успеха в данной ситуации – точное следование схеме подключения и приобретенные качественные детали.

Спаянная плата

Если у вас нет опыта сборки подобных приборов, то рациональнее начинать от упрощенных и передвигаться к более сложным схемам.
В ситуации, если в схеме вы будете использовать один полупроводниковый диод, тогда в конечном результате вы соберете однополупериодный выпрямитель. Если же вы станете применять мостовую схему для включения или диодную сборку, то разница здесь будет в выходном сигнале. При использовании мостовой схемы пульсация будет меньше. В таком случае собранный блок питания можно будет использовать только тогда, когда нужно провести подключение изделия лишь с одним рабочим напряжением.

Делаем двухполярное питание

Отличительной особенностью двухполярного самодельного блока питания является наличие у него на выходе отрицательного полюса, общего и положительного.
Чтобы собрать такой прибор вам понадобятся:

трансформатор;
вторичная обмотка, обладающая средним выводом.

Обратите внимание! В этой ситуации уровень переменного напряжения между крайним и средним должно иметь одинаковое значение. Если такого трансформатора нет в наличии, тогда можно модернизировать любой из доступных моделей, для которых сетевая обмотка подогнана под напряжение 220 В.

Сборка происходит следующим образом:

Обратите внимание! Отличие данного изделия от однополярного источника заключается в том, что нужно использовать 2-а электролитических конденсатора, которые соединяются последовательно, а срединная точка включается с корпусом механизма.

При этом регулировка напряжения возможна при использовании схемы сборки из одного или двух транзисторов полупроводникового типа. Для этого можно применять стрелочный индикатор, который имеет приемлемый диапазон измерений.
Некоторые радиолюбители в этой ситуации используют модифицированный мультиметр, который своими руками адаптируют под имеющиеся потребности. Его просто следует подключить с помощью пайки в нужное место выключателя.
В результате получившийся блок питания регулирующего типа можно подключать к самым разнообразным электрическим приборам.

Заключение

Для того чтобы собрать своими руками блок питания регулирующего типа важно четко следовать схеме подключения всех его деталей. При этом все необходимые комплектующие элементы являются достаточно доступными и довольно дешевыми. В результате собранный блок станет незаменимой вещью в доме, особенно если вы увлекаетесь радиоэлектроникой и любите собирать или ремонтировать электроприборы своими руками.

Самодельные регулируемые транзисторные блоки питания: сборка, применение на практике
Как подключить фотореле для уличного освещения: схема

Выпрямитель - это устройство для преобразования переменного напряжения в постоянное. Это одна из самых часто встречающихся деталей в электроприборах, начиная от фена для волос, заканчивая всеми типами блоков питания с выходным напряжением постоянного тока. Есть разные схемы выпрямителей и каждая из них в определённой мере справляется со своей задачей. В этой статье мы расскажем о том, как сделать однофазный выпрямитель, и зачем он нужен.

Определение

Выпрямителем называется устройство, предназначенное для преобразования переменного тока в постоянный. Слово «постоянный» не совсем корректно, дело в том, что на выходе выпрямителя, в цепи синусоидального переменного напряжения, в любом случае окажется нестабилизированное пульсирующие напряжение. Простыми словами: постоянное по знаку, но изменяющееся по величине.

Различают два типа выпрямителей:

Однополупериодный . Он выпрямляет только одну полуволну входного напряжения. Характерны сильные пульсации и пониженное относительно входного напряжение.

Двухполупериодный . Соответственно, выпрямляется две полуволны. Пульсации ниже, напряжение выше чем на входе выпрямителя - это две основных характеристики.

Что значит стабилизированное и нестабилизированное напряжение?

Стабилизированным называется напряжение, которое не изменяется по величине независимо ни от нагрузки, ни от скачков входного напряжения. Для трансформаторных источников питания это особенно важно, потому что выходное напряжение зависит от входного и отличается от него на Ктрансформации раз.

Нестабилизированное напряжение - изменяется в зависимости от скачков в питающей сети и характеристик нагрузки. С таким блоком питания из-за просадок возможно неправильное функционирование подключенных приборов или их полная неработоспособность и выход из строя.

Выходное напряжение

Основные величины переменного напряжения - амплитудное и действующее значение. Когда говорят «в сети 220В переменки» имеют в виду действующее напряжение.

Если говорят об амплитудной величине, то имеют в виду, сколько вольт от нуля до верхней точки полуволны синусоиды.

Опустив теорию и ряд формул можно сказать, что в 1.41 раз меньше амплитудного. Или:

Амплитудное напряжение в сети 220В равняется:

Первая схема более распространена. Состоит из диодного моста - соединены между собой «квадратом», а в его плечи подключена нагрузка. Выпрямитель типа «мост» собирается по схеме приведенной ниже:

Её можно подключить напрямую к сети 220В, так сделано в , или на вторичные обмотки сетевого (50 Гц) трансформатора. Диодные мосты по этой схеме можно собирать из дискретных (отдельных) диодов или использовать готовую сборку диодного моста в едином корпусе.

Вторая схема - выпрямитель со средней точкой не может быть подключена напрямую к сети. Её смысл заключается в использовании трансформатора с отводом от середины.

По своей сути - это два однополупериодных выпрямителя, подключенные к концам вторичной обмотки, нагрузка одним контактом подключается к точке соединения диодов, а вторым - к отводу от середины обмоток.

Её преимуществом перед первой схемой является меньшее количество полупроводниковых диодов. А недостатком - использование трансформатора со средней точкой или, как еще называют, отводом от середины. Они менее распространены чем обычные трансформаторы со вторичной обмоткой без отводов.

Сглаживание пульсаций

Питание пульсирующим напряжением неприемлемо для ряда потребителей, например, источники света и аудиоаппаратура. Тем более, что допустимые пульсации света регламентируются в государственных и отраслевых нормативных документах.

Для сглаживания пульсаций используют - параллельно установленный конденсатор, LC-фильтр, разнообразные П- и Г-фильтры…

Но самый распространенный и простой вариант - это конденсатор, установленный параллельно нагрузке. Его недостатком является то, что для снижения пульсаций на очень мощной нагрузке придется устанавливать конденсаторы очень большой емкости - десятки тысяч микрофарад.

Его принцип работы заключается в том, что конденсатор заряжается, его напряжение достигает амплитуды, питающее напряжение после точки максимальной амплитуды начинает снижаться, с этого момента нагрузка питается от конденсатора. Конденсатор разряжается в зависимости от сопротивления нагрузки (или её эквивалентного сопротивления, если она не резистивная). Чем больше емкость конденсатора - тем меньшие будут пульсации, если сравнивать с конденсатором с меньшей емкостью, подключенного к этой же нагрузке.

Простым словами: чем медленнее разряжается конденсатор - тем меньше пульсации.

Скорости разряда конденсатора зависит от потребляемого нагрузкой тока. Её можно определить по формуле постоянной времени:

где R - сопротивление нагрузки, а C - емкость сглаживающего конденсатора.

Таким образом, с полностью заряженного состояния до полностью разряженного конденсатор разрядится за 3-5 t. Заряжается с той же скоростью, если заряд происходит через резистор, поэтому в нашем случае это неважно.

Отсюда следует - чтобы добиться приемлемого уровня пульсаций (он определяется требованиями нагрузки к источнику питания) нужна емкость, которая разрядится за время в разы превышающее t. Так как сопротивления большинства нагрузок сравнительно малы, нужна большая емкость, поэтому в целях сглаживания пульсаций на выходе выпрямителя применяют , их еще называют полярными или поляризованными.

Обратите внимание, что путать полярность электролитического конденсатора крайне не рекомендуется, потому что это чревато его выходом из строя и даже взрывом. Современные конденсаторы защищены от взрыва - у них на верхней крышке есть выштамповка в виде креста, по которой корпус просто треснут. Но из конденсатора выйдет струя дыма, будет плохо, если она попадет вам в глаза.

Расчет емкости ведется исходя из того какой коэффициент пульсаций нужно обеспечить. Если выражаться простым языком, то коэффициентом пульсаций показывает, на какой процент проседает напряжение (пульсирует).

C=3200*Iн/Uн*Kп,

Где Iн - ток нагрузки, Uн - напряжение нагрузки, Kн - коэффициент пульсаций.

Для большинства типов аппаратуры коэффициент пульсаций берется 0.01-0.001. Дополнительно желательно установить как можно большей емкости, для фильтрации от высокочастотных помех.

Как сделать блок питания своими руками?

Простейший блок питания постоянного тока состоит из трёх элементов:

1. Трансформатор;

3. Конденсатор.

Это нестабилизированный блок питания постоянного тока со сглаживающим конденсатором. Напряжение на его выходе больше чем переменное напряжение вторичной обмотке. Это значит, что если у вас трансформатор 220/12 (первичная на 220В, а вторичная на 12В), то на выходе вы получите 15-17В постоянки. Эта величина зависит от емкости сглаживающего конденсатора. Эту схему можно использовать для питания любой нагрузки, если для нее неважно, то, что напряжение может «плавать» при изменениях напряжения питающей сети.

У конденсатора две основных характеристики - емкость и напряжение. Как подбирать емкость мы разобрались, а с подбором напряжения - нет. Напряжение конденсатора должно превышать амплитудное напряжение на выходе выпрямителя хотя бы в половину. Если фактическое напряжение на обкладках конденсатора превысит номинальное - велика вероятность его выхода из строя.

Старые советские конденсаторы делались с хорошим запасом по напряжению, но сейчас все используют дешевые электролиты из Китая, где в лучшем случае есть малый запас, а в худшем - и указанного номинального напряжения не выдержит. Поэтому не экономьте на надежности.

Стабилизированный блок питания отличается от предыдущего всего лишь наличием стабилизатора напряжения (или тока). Простейший вариант - использовать L78xx или другие , типа отечественного КРЕН.

Так вы можете получить любое напряжение, единственное условие при использовании подобных стабилизаторов, это то, напряжение до стабилизатора должно превышать стабилизированную (выходную) величину хотя бы на 1.5В. Рассмотрим, что написано в даташите 12В стабилизатора L7812:

Входное напряжение не должно превышать 35В, для стабилизаторов от 5 до 12В, и 40В для стабилизаторов на 20-24В.

Входное напряжение должно превышать выходное на 2-2.5В.

Т.е. для стабилизированного БП на 12В со стабилизатором серии L7812 нужно, чтобы выпрямленное напряжение лежало в пределах 14.5-35В, чтобы избежать просадок, будет идеальным решением применять трансформатора с вторичной обмоткой на 12В.

Но выходной ток достаточно скромный - всего 1.5А, его можно усилить с помощью проходного транзистора. Если у вас есть , можно использовать эту схему:

На ней изображено только подключение линейного стабилизатора «левая» часть схемы с трансформатором и выпрямителем опущена.

Если у вас есть NPN-транзисторы типа КТ803/КТ805/КТ808, то подойдет эта:

Стоит отметить, что во второй схеме выходное напряжение будет меньше напряжения стабилизации на 0.6В - это падение на переходе эмиттер база, подробнее об этом мы писали . Для компенсации этого падения в цепь был введен диод D1.

Можно и в параллель установить два линейных стабилизатора, но не нужно! Из-за возможных отклонений при изготовлении нагрузка будет распределяться неравномерно и один из них может из-за этого сгореть.

Установите и транзистор, и линейный стабилизатор на радиатор, желательно на разные радиаторы. Они сильно греются.

Регулируемые блоки питания

Простейший регулируемый блок питания можно сделать с регулируемым линейным стабилизатором LM317, её ток тоже до 1.5 А, вы можете усилить схему проходным транзистором, как было описано выше.

Вот более наглядная схема для сборки регулируемого блока питания.

С тиристорным регулятором в первичной обмотке, по сути такой же регулируемый блок питания.

Кстати похожей схемой регулируют и сварочный ток:

Заключение

Выпрямитель используется в источниках питания для получения постоянного тока из переменного. Без его участия не получится запитать нагрузку постоянного тока, например светодиодную ленту или радиоприемник.

Также используются в разнообразных зарядных устройствах для автомобильных аккумуляторов, есть ряд схем с использованием трансформатора с группой отводов от первичной обмотки, которые переключаются галетным переключателем, а во вторичной обмотке установлен только диодный мост. Переключатель устанавливают со стороны высокого напряжения, так как, там в разы ниже ток и его контакты не будут пригорать от этого.

По схемам из статьи вы можете собрать простейший блок питания как для постоянной работы с каким-то устройством, так и для тестирования своих электронных самоделок.

Схемы не отличаются высоким КПД, но выдают стабилизированное напряжение без особых пульсаций, следует проверить емкости конденсаторов и рассчитать под конкретную нагрузку. Они отлично подойдут для работы маломощных аудиоусилителей, и не создадут дополнительного фона. Регулируемый блок питания станет полезным автолюбителями и автоэлектрикам для проверки реле регулятора напряжения генератора.

Регулируемый блок питания используется во всех областях электроники, а если его улучшить защитой от КЗ или стабилизатором тока на двух транзисторах, то вы получите почти полноценный лабораторный блок питания.

Всем доброго времени суток! Сегодня я хочу представить вашему вниманию Лабораторный Блок Питания (ЛБП). Я думаю каждый начинающий радиолюбитель сталкивался с проблемой получения необходимого напряжения для той или иной своей самоделки, ведь каждое устройство требует разного напряжения. С такой проблемой столкнулся на днях и я. Надо было за питать самодельный усилитель, а необходимого напряжения под рукой не оказалось. Ну это не первая моя самоделка с которой у меня возникли проблемы. Вот я принялся за работу.

И так, нам понадобиться:
-Корпус (можно купить готовый, а можно как я взять его из компьютерного блока питания)
-Трансформатор с выходным напряжениям до 30В и током до 1,5 ампера (транс я взял по мощнее так как 1,5А для меня маловато)
-Простой набор радиодеталей:
-Диодный мост на 3А.
-Конденсатор электролитический 50В 2200мкф.
-Конденсатор керамический на 0.1мкф (чтобы сильнее сгладить пульсации).
-Микросхема LM317 (в моем случае 2 таких микросхемы).
-Резистор переменный на 4.7кОм.
-Резистор на 200ом 0.5Ват.
-Конденсатор керамический на 1мкф.
-Старый аналоговый тестер (я использовал в качестве вольтметра).
-Текстолит и хлор железа (для травления платы).
-Клеммы.
-Провода.
-Паяльные принадлежности.
Начинаем! Корпус я взял из компьютерного Блока Питания. Разбираем его и вытаскиваем внутренности и отпиливаем переднюю панель (ту с которой выходят провода) как на фото.

Отрезаем крепления платы с одной стороны и выгибаем их таким образом чтобы потом закрепить на них сделанную нами переднюю панель.

Выбираем место для трансформатора, сверлим в нижней части корпуса отверстия и закрепляем трансформатор.

Теперь приступим к собиранию платы для начала ее нужно вытравить. Переносим заранее распечатанную плату на текстолит.

И кидаем в хлорное на 10-20мин. После того как вытравили сверлим отверстия и лудим плату.

Впаиваем элементы согласно схеме.

Берем провода, собираем схему и пакуем все в корпус. ВАЖНО! (микросхему нужно установить на радиатор так как при больших нагрузках она сильно греется и может выйти из строя). Вот что получилось.

Теперь нужно получить вольтметр из старого тестера. Для этого просто отрезаем сам индикатор от пластикового корпуса.

Литий-Ионные (Li-Io), напряжение заряда одной банки: 4.2 - 4.25В. Далее по числу ячеек: 4.2, 8.4, 12.6, 16.8.... Ток заряда: для обычных акумов равен 0.5 от ёмкости в амперах или меньше. Высокотоковые можно смело заряжать током, равным ёмкости в амперах (высокотоковый 2800 mAh, заряжаем 2.8 А или меньше).
Литий-полимерные (Li-Po), напряжение заряда одной банки: 4.2В. Далее по числу ячеек: 4.2, 8.4, 12.6, 16.8.... Ток заряда: для обычных акумов равен ёмкости в амперах (акум 3300 mAh, заряжаем 3.3 А или меньше).
Никель-металл-гидридные (NiMH), напряжение заряда одной банки: 1.4 - 1.5В. Далее по числу ячеек: 2.8, 4.2, 5.6, 7, 8.4, 9.8, 11.2, 12.6... Ток заряда: 0.1-0.3 ёмкости в амперах (акум 2700 mAh, заряжаем 0.27 А или меньше). Зарядка не более 15-16 часов.
Свинцово-кислотные (Lead Acid), напряжение заряда одной банки: 2.3В. Далее по числу ячеек: 4.6, 6.9, 9.2, 11.5, 13.8 (автомобильный). Ток заряда: 0.1-0.3 ёмкости в амперах (акум 80 Ah, заряжаем 16А или меньше).

Лабораторный блок питания (БП) для радиолюбителя - прибор первой необходимости! Приходиться работать с разными приборами или их элементами. Соответственно существует широкий ассортимент потребителей энергии и у всех разные питающие напряжения. Ничего не остается, как приобрести уже готовый БП. Но прицениваясь в радиомагазинах, я понял что это не так уж дешево и решил, что для начала с меня хватит простого, недорогого источника питания. Так как я в этом деле, можно сказать, новичок, для начала обратился к литературе, изучил его принцип работы и хочу рассказать Вам что для этого нужно.

Схема простого лабораторного БП условно состоит из двух частей:
1) непосредственно сам БП (трансформатор, диодный мост и конденсатор) Это основная часть, именно от выбора параметров трансформатора зависит мощность всего БП.
2) небольшая схема регулятора напряжения (может быть на транзисторе или на стабилитроне).

Необходимые элементы:
- Трансформатор;
- Диодный мост;
- Стабилитрон __LM-317;
- Конденсаторы__C1 2200mkF, C2 0,1mkF, C3 1mkF;
- Резисторы _____R1 4.7 kOm (переменный), R2 200 Om;
- Вольтметр;
- Светодиод;
- Предохранитель;
- Клеммы;
- Радиатор.