Меню

Лабораторный с регулировкой тока ограничения схема

Лабораторный блок питания с защитой по току

Доброго дня, радиолюбители-самоделкины!

Никому не открою Америку, если скажу, что на рабочем столе любого уважающего себя радиолюбителя должен стоять полноценный лабораторный блок питания. В начале своего радиолюбительского пути я питал самодельные электронные самоделки от каких угодно бытовых блоков питания, даже от телефонных зарядок. Это мало того, что дико неудобно, так ещё и несколько раз приводило к фееричной пиротехнике — неправильно собранная схема давала КЗ, в итоге фонтан искр, сгоревшая схема и испорченное настроение. В один момент мне это надоело и я решил с нуля создать свой, полноценный и функциональный лабораторный блок питания в большом просторном корпусе, с лицевой панелью в духе лабораторных приборов прошлого века. Особенностью моего блока питания будет применение стрелочных индикаторов напряжения и тока. Казалось бы, они ещё давно отошли на второй план после появления цифровых, но практика показывает, что наблюдать показания вольтметра и амперметра куда удобнее и нагляднее на стрелочных головках. К тому же они смотрятся антуражно, в отличие от ширпотребских цифровых показометров. Блок питания должен отвечать следующим требованиям:

Далее рассмотрим подробно каждую составляю часть блока питания. Итак, первым делом идёт регулятор напряжения — буквально основа всего блока питания. Его схема представлена ниже.

Регулятор напряжения построен на микросхеме LM338, данная микросхема является очень удачным линейным регулятором напряжения, представляет собой более мощный аналог известной LM317. Способна без проблем пропустить через себя ток в 5А, и это при наличии запаса — ведь в характеристиках максимальный ток заявлен в 8А. Особенностью линейных регуляторов напряжения является то, что всё «неиспользуемое» напряжение они рассеивают на себе. Поэтому микросхема будет рассеивать на себе большое количество тепла, особенно когда напряжение на выходе маленькое, а ток большой (на микросхеме мощность придётся бОльшая, чем на саму нагрузку). Справится с нагревом в дальнейшем поможет радиатор от компьютерного процессора и вентилятором, но зато уровень пульсаций напряжения на выходе будет минимальным. На схеме показан конденсатор ёмкостью 8 800 мкФ на входе, он представляет собой четыре конденсатора по 2 200 мкФ, включенные параллельно. Переменный резистор Р2 регулирует напряжение на выходе, сюда очень кстати будет поставить многооборотный для более точной настройки напряжения на выходе, но подойдёт и обычный. Характеристика потенциометра обязательно должна быть линейной.

Неотъемлемой часть блока питания является вентилятор, а значит, не лишним будет предусмотреть его автономную работу, чтоб включался он только тогда, когда температура радиатора превысит определённый уровень. Есть много схем подобных регуляторов всего на 1-2 транзисторах, но я решил разработать свой вариант на компараторе, так как он позволяет точно задавать порог срабатывания и достаточно надёжен. Схема представлена ниже.

Операционный усилитель работает в роли компаратора, сравнивая напряжение на своих входах. Подстроечным резистором Р1 задаёт порог срабатывания по температуре, оптимально установить включения вентилятора при 50-60 градусах, радиатор быстро остынет. Транзистор Т1 коммутирует вентилятор, сюда желательно поставить NPN транзистор помощней, например, КТ819, особенно если используемый вентилятор достаточно мощный. Светодиод LED1 указывает на то, что вентилятор работает, для наглядности можно будет в дальнейшем вывести этот светодиод на переднюю панель. Особенно хочу обратить внимание на терморезистор. Сюда подойдёт практически любой NTC терморезистор сопротивлением около 100 кОм. Его необходимо надёжно установить на радиатор LM338, обеспечив полное прилегание. Как только терморезистор нагреется от радиатора, произойдёт срабатывание компаратора, включится вентилятор и остудит радиатор. Гистерезис срабатываний задаётся резистором обратной связи R5.

Следующий модуль блока питания — схема, обеспечивающая защиту по току. Как видно из этой схемы, напряжение на неё подаётся с выхода регулятора. И если плюс просто напрямую проходит через всю схему, то вот минус идёт через шунт — низкоомный резистор R3, его сопротивление должно быть 0,1 Ома. Такое низкое сопротивление не нарушает работу блока питания, зато позволяет детектировать превышение потребляемого тока. Полевой транзистор Т2 разрывает цепь питания нагрузки по минусу, если схема срабатывает. Также на схеме виден галетный переключатель на 4 положения и также 4 подстроечных резистора — с их помощью можно выбирать и вручную настраивать значения токов, при которых будет срабатывать защита. На мой взгляд, оптимальными значениями будут 50 мА, 300 мА, 1 А, 5 А. Подстроечные резисторы Р1 и Р2 отвечают за чувствительность и гистерезис срабатывания защиты соответственно. В большинстве случаев достаточно просто оставить их в среднем положении. Кнопка без фиксации S1 нужна для сброса защиты. Данная схема хорошо себя зарекомендовала именно высокой чувствительностью. Например, если подключить к выходам блока питания микроконтроллер обратной полярностью и установить режим защиты по току на 50 мА, то микроконтроллер останется жив, защита сработает моментально.

Стрелочные индикаторы хороши тем, что представляют информацию в наглядном виде, нет необходимости следить за прыгающими цифрами на электронном экране. Для того, чтобы использовать стрелочную головку в качестве вольтметра достаточно просто подключить её параллельно выходу, поставив последовательно с ним подстроечный резистор на 1-2МОм. После сборки нужно будет откалибровать вольтметр этим подстроечным резистором с помощью точного мультиметра.

А вот с подключением второй стрелочной головки в качестве амперметра не всё так просто. Конечно, можно подключить её просто последовательно с выходном блока питания, подобрав соответствующий шунт. Но тогда получится суммарно два шунта (помните, первый в схеме защиты по току), что уже много. Поэтому будем использовать шунт из предыдущей схемы на 0,1 Ома и соберём простую схему усилителя шунта, на выход которой подключим стрелочную головку. Галетный переключатель на три положения позволит выбирать разные пределы измерения вольтметра. Амперметр также, как и вольтметр, нужно будет откалибровать после сборки всего блока блока питания.

Со схемами разобрались, самое сложное позади. Теперь осталось только собрать всё воедино, все схемы собираются на одной печатной плате, она прилагается к статье. Плата выполняется ЛУТом, процесс создания виден на фото ниже.

Теперь запаиваем детали, рекомендую проверять всё перед запайкой, ведь делаем блок питания, как говорится «на века». Все органы управления, а также микросхема LM338 выводятся на проводах, они припаиваются в последнюю очередь. Ниже представлены подробные фотографии процесса сборки.

Последний этап — изготовление корпуса. Чтобы на передней панели уместились все многочисленные ручки, светодиоды и массивные стрелочные приборы, панель должна быть большой, соответственно и размеры корпуса получатся солидные. Это хорошо, ведь внутрь как раз может поместится трансформатор, либо импульсный сетевой блок питания. Либо питание можно подвести от внешнего трансформатора, через разъём, я так и сделал. Фотографии изготовления корпуса ниже.





Для вентилятора нужно выпилить круглое окошко на задней стенке, не лишним будет поставить туда же решётку. При этом стоит учитывать, что если корпус блока питания поставить вплотную к стене, то вентилятор закроется, поэтому зазор до задней стенки должен быть как минимум 1 см. Корпус большой и просторный, поэтому размещать внутри него заранее собранную электронику одно удовольствие. Множество фотографий с разных ракурсов ниже.



Таким образом, получится красивый, функциональный и полезный блок питания, который станет верным другом и помощником любого радиолюбителя. Внутри много свободного места, а значит, есть возможность для доработок и усовершенствования. Чего, на ваш взгляд, не хватает в этом устройстве? Жду ваших вариантов в комментариях.


Расположение органов управления на передней панели одновременно компактное и эргономичное. Светодиоды показывают, если ли напряжение на входе, включено ли напряжение на выходе, состояние защиты по току и состояние вентилятора охлаждение. Не стоит также забывать про такой важный элемент, как тумблер включения-выключения нагрузки на выходе — он должен выдерживать ток в 5А и находится в удобном месте. Питать такой лабораторный блок питания можно, например, от ноутбучного блока питания на 19В, либо сетевого трансформатора на 24В. Удачной сборки! Все вопросы, замечания и дополнения пишите в комментарии.

Читайте также:  Как выбирается ток расцепителя 1

Источник



4. Лабораторный источник питания с регулировкой тока ограничения

Лабораторный источник питания с регулировкой тока ограничения

Для настройки или ремонта радиотехнических устройств необходимо иметь несколько источников питания. У многих дома уже есть такие устройства, но, как правило, они имеют ограниченные эксплуатационные возможности (допустимый ток нагрузки до 1 А, а если и предусмотрена токовая защита, то она инерционна или без возможности регулировать — триггерная). В общем такие источники по своим техническим характеристикам не могут конкурировать с промышленными блоками питания. Приобретать же универсальный лабораторный промышленный источник довольно дорого.

Использование современной схемотехники и элементной базы позволяют сделать в домашних условиях источник питания, по основным техническим характеристикам не уступающий лучшим промышленным образцам. При этом он может быть простым в изготовлении и настройке.

Основные требования, которым должен удовлетворять такой источник питания: регулировка напряжения в диапазоне 0. 30 В; способность обеспечить ток в нагрузке до 3 А при минимальных пульсациях; регулировка срабатывания токовой защиты. Кроме того, срабатывание защиты по току должно быть достаточно быстрым, чтобы исключить повреждение самого источника в случае короткого замыкания на выходе.

Возможность плавно регулировать в источнике питания ограничения тока позволяет при настройке внешних устройств исключить их повреждение.

Всем этим требованиям удовлетворяет предлагаемая ниже схема универсального источника питания. Кроме того, данный блок питания позволяет использовать его в качестве источника стабильного тока (до 3 А).

Основные технические характеристики источника питания:

плавная регулировка напряжения в диапазоне от 0 до 30 В;

напряжение пульсации при токе 3 А не более 1 мВ;

плавная регулировка тока ограничения (защиты) от 0 до 3 А;

коэффициент нестабильности по напряжению не хуже 0,001%/В;

коэффициент нестабильности по току не хуже 0,01%/В;

КПД источника не хуже 0,6.

Электрическая схема источника питания, рис. 4.10, состоит из схемы управления (узел А1), трансформатора (Т1), выпрямителя (VD5. VD8), силового регулирующего транзистора VT3 и блока коммутации обмоток трансформатора (А2).

Схема управления (А1) собрана на двух универсальных операционных усилителях (ОУ), расположенных в одном корпусе, и питается от отдельной обмотки трансформатора. Это обеспечивает регулировку выходного напряжения от нуля, а также более стабильную работу всего устройства. А для облегчения теплового режима работы силового регулирующего транзистора применен трансформатор с секционированной вторичной обмоткой. Отводы автоматически переключаются в

зависимости от уровня выходного напряжения при помощи реле К1, К2. Что позволяет, несмотря на большой ток в нагрузке, применить теплоотвод для VT3 небольших размеров, а также повысить КПД стабилизатора.

Блок коммутации (А2), чтобы при помощи всего двух реле обеспечить переключение четырех отводов трансформатора, выполняет их включение в следующей последовательности: при превышении выходного напряжения уровня 7,5 В — включается К1; при превышения уровня 15 В включается К2; при превышении 22 В—отключается К1 (в этом случае с обмоток трансформатора поступает максимальное напряжение). Указанные пороги задаются используемыми стабилитронами (VD11. VD13). Отключение реле при снижении напряжения выполняется в обратной последовательности, но с гистерезисом примерно 0,3 В, т.е. когда напряжение снизится на это значение ниже чем при включении, что исключает дребезг при переключении обмоток.

Схема управления (А1) состоит из стабилизатора напряжения и стабилизатора тока. При необходимости устройство может работать в любом из этих режимов. Режим зависит от положения регулятора «I» (R18).

Стабилизатор напряжения собран на элементах DA1.1-VT2-VT3. Работает схема стабилизатора следующим образом. Нужное выходное напряжение устанавливается резисторами «грубо» (R16) и «точно» (R17). В режиме стабилизации напряжения сигнал обратной связи по напряжению (-Uoc) с выхода (Х2) через делитель из резисторов R16-R17-R7 поступает на неинвертирующий вход операционного усилителя DA1/2. На этот же вход через резисторы R3-R5-R7 подается опорное напряжение +9 В. В момент включения схемы на выходе DA1/12 будет увеличиваться положительное напряжение (оно через транзистор VT2 приходит на управление VT3) до тех пор, пока напряжение на выходных клеммах Х1-Х2 не достигнет установленного резисторами R16-R17 уровня. За счет отрицательной обратной связи по напряжению, поступающей с выхода Х2 на вход усилителя DA1/2, выполняется стабилизация выходного напряжения источника питания.

При этом выходное напряжение будет определяться соотношением:

4-41.jpg

4-42.jpg

Соответственно изменяя сопротивление резисторов R16 («грубо») и R17 («точно»), можно менять выходное напряжение (Uвых) от 0 до 30 В.

Когда к выходу источника питания подключена нагрузка, в его выходной цепи начинает протекать ток, создающий положительное падение напряжения на резисторе R19 (относительно общего провода схемы). Это напряжение поступает через резистор R18 в точку соединения R6-R8. Со стабилитрона VD2 через R4-R6 подается опорное отрицательное напряжение (-9 В). Операционный усилитель DA1.2 усиливает разность между ними. Пока разность отрицательная (т.е. выходной ток меньше установленной резистором R18 величины), на выходе DA1/10 действует+15 В. Транзистор VT1 будет закрыт и эта часть схемы не оказывает влияния на работу стабилизатора напряжения.

При увеличении тока нагрузки до величины, при которой на входе DA1/7 появится положительное напряжение, на выходе DA1/10 будет отрицательное напряжение и транзистор VT1 приоткроется. В цепи R13-R12-HL1 протекает ток, который уменьшит открывающее напряжение на базе регулирующего силового транзистора VT3.

Свечение красного светодиода (HL1) сигнализирует о переходе схемы в режим ограничения тока. В этом случае выходное напряжение источника питания снизится до такой величины, при которой выходной ток будет иметь значение, достаточное для того, чтобы напряжение обратной связи по току (Uoc), снимаемое с резистора R16, и опорное в точке соединения R6-R8-R18 взаимно компенсировались, т.е. появился нулевой потенциал. В результате выходной ток источника окажется ограниченным на уровне, задаваемым положением движка резистора R18. При этом ток в выходной цепи будет определяться соотношением:

4-43.jpg

Диоды (VD3) на входах операционных усилителей обеспечивают защиту микросхемы от повреждения в случае включения ее без обратной связи или при повреждении силового транзистора. В рабочем режиме напряжение на входах ОУ близко к нулю и диоды не оказывают влияния на работу устройства.

Конденсатор СЗ ограничивает полосу усиливаемых частот ОУ, что предотвращает самовозбуждение и повышает устойчивость работы схемы.

Особенности конструкции

Части схемы, выделенные пунктиром (узлы А1 и А2), располагаются на двух печатных платах размером 80х65 мм из одностороннего стеклотекстолита толщиной 1. 3 мм.

Для узла А1 топология и расположение элементов показаны на рис. 4.11.

Узел А2 может быть выполнен объемным монтажом и его размеры зависят от типа применяемых репе.

При сборке использованы детали: подстроенные резисторы R5 и R6 типа СПЗ-19а; переменные резисторы R16. R18 типа СПЗ-4а или ППБ-1А; постоянные резисторы R19 типа С5-16МВ на 5 Вт, остальные из серии МЛТ и С2-23 соответствующей мощности.

Конденсаторы С1, С2, СЗ, С10 типа К10-17, электролитические С4. С9 типа К50-35 (К50-32).

Микросхема DA1 может быть заменена импортным аналогом А747; DA2 на 78L15; DA3 на 79L15.

Светодиоды HL1, HL2 подойдут любые с разным цветом свечения. Транзисторы VT1, VT2 могут быть заменены на КТ3107А (Б). Сиговой транзистор VT3 устанавливается на радиатор площадью около 1000 см кв. Разъем ХЗ на плате А1 типа РШ2Н-2-15.

Читайте также:  1 помощь при поражении электрическим током при напряжении выше 1000 вольт

Репе К1, К2 применены польского производства типоразмера R-15 с обмоткой на рабочее напряжение 24 В (сопротивление обмотки 430 Ом) — они за счет бескорпусного исполнения имеют малые габариты и достаточно мощные переключающие контакты.

Микроамперметр РА1 малогабаритный типа М42303 или аналогичный с внутренним шунтом на ток до 3 или 5 А. Для удобства эксплуатации источника питания схему можно дополнить вольтметром, показывающим выходное напряжение.

Сетевой трансформатор Т1 изготавливается самостоятельно на основе броневого унифицированного промышленного трансформатора мощностью 160 Вт (например, из серии ОСМ1 ТУ16-717.137-83). Железо в месте расположения каркаса катушки имеет сечение 40х32 мм. Потребуется удалить все вторичные обмотки, оставив только сетевую (если первичная обмотка рассчитана на 380 В, то с нее сматываем

4-44.jpg

300 витков). Намотку начинаем с обмотки 8-9-10 — она содержит 38+38 витков проводом ПЭЛ диаметром 0,23 мм. Обмотка 7-^-5-4-3 содержит 16+15+15+15 витков проводом ПЭЛ диаметром 1,5 мм. Вторичные обмотки трансформатора должны обеспечивать на холостом ходу напряжения 18+18 В и 7,5+7,5+7,5+7,5 В соответственно.

При безошибочном монтаже в схеме узла А1 потребуется настроить только максимум диапазона регулировки выходного напряжения 0. 30 В резистором R5 и максимальный ток защиты ЗА — резистором R6.

Блок коммутации (А2) в настройке не нуждается. Необходимо только проверить пороги переключения реле К1, К2 и соответствующее увеличение напряжения на конденсаторе С8.

При работе схемы в режиме стабилизации напряжения светится зеленый светодиод (HL2), а при переходе в режим стабилизации тока — красный (HL1).

Для увеличения максимально допустимого тока в нагрузке до 5 А в схему потребуется внести изменения, показанные на рис. 4.12 (устанавливается параллельно два силовых транзистора). Это вызвано необходимостью обеспечить надежную работу устройства в случае короткого замыкания на выходных клеммах.

В наихудшем случае силовые транзисторы кратковременно должны выдерживать перегрузку по мощности Р=11вх1=35-5=175 Вт. А ‘ один транзистор КТ827А может рассеивать мощность не более 125 Вт.

4-45.jpg

Переключающие напряжение с трансформатора Т1 реле К1 и К2 инерционны и не обеспечивают мгновенное снижение напряжения, приходящего со вторичной обмотки Т1, но они уменьшат тепловую рассеиваемую мощность на силовых транзисторах при длительной работе источника.

В случае выполнения источника питания на ток 5 А необходимо также уменьшить номинал резистора R19 до 0,2 Ом и с учетом этого пересчитать значения резистора R18 по формуле:

Источник

US5MSQ

Радио — это очень просто!

Main navigation

Небольшая доработка лабораторного БП на LM317. Регулировка величины ограничения тока.

  • Май 17, 2020
  • US5MSQ
  • Источники питания
  • 2 894 просмотров
  • Блок питания, Доработка, Начинающему, Принципиальные схемы

Всем хорош мой лабораторный блок питания на LM317, описанный здесь.

удобен в работе, надёжен, т.к. имеет хорошую защиту, как от перегрева, так и от перегрузки по току и короткого замыкания в нагрузке. И не сосчитать уж сейчас сколько раз реально это выручало меня в практической работе. Но порог срабатывания штатной защиты от перегрузки по току, как и ток короткого замыкания, у LM317 достаточно большой и достигает 2…3А – в зависимости от падения напряжения на стабилизаторе и никак не регулируется, так что эффективно защищая себя, LM317 никак не защищает слаботочную схему (нагрузку) от перегрузки по току.

Предлагаю вашему вниманию очень простой и надёжно работающий вариант защиты от перегрузки по току (далее – просто схемы защиты) с возможностью ступенчатой регулировки в широких пределах величины ограничения тока нагрузки LM317.

Упрощенная схема защиты для типового включения стабилизатора напряжения на LM317 представлена на рис.1. Вновь вводимые детали схемы защиты показаны красным цветом. Она состоит из датчика тока на резисторе R3 и регулирующего кремниевого транзистора VT1, включённых в отрицательный провод цепи питания стабилизатора. Резисторы R1 и R2 защищают транзистор от перегрузки по току соответственно по цепи базы и коллектора. При работе стабилизатора в штатном режиме по резистору R3 протекает ток нагрузки. Как только падение на нём достигнет напряжения открывания транзистора VТ1 (примерно 0,6 В), он откроется и через коллектор начнёт «притягивать» вывод 1 микросхемы к отрицательному (по отношению к общему проводу) потенциалу эмиттера, величина которого равна напряжению база/эмиттер за вычетом напряжения насыщения коллектор/эмиттер (т.е. 0.6В-0.1В)=0.5В. Схема переходит в режим стабилизации выходного тока на заданном уровне. Поскольку для полного запирания LM317 на её управляющий вывод 1 нужно подать отрицательное напряжение 1,25В, перед схемой защиты включен прямосмещённый кремниевый диод VD3, обеспечивающий дополнительный сдвиг уровня отрицательного напряжения на 0.7…0.8В.

Величина сопротивления резистора R3 задаёт порог срабатывания защиты и переход в режим стабилизации тока и может быть выбрана по формуле R[Ом]=0,6/I[А]. Для большей точности при выборе малых пределов срабатывания не забываем учесть ток потребления самой LM317 (примерно 5-6 мА), также протекающий через датчик тока. Например, показанный на схеме резистор 1.2 Ом задаёт порог 500 мА.

Полная принципиальная схема доработанного лабораторного блока питания представлена на рис.2. Схема защиты показана отдельно и имеет нумерацию деталей со знаком апострофа. В исходную схему БП она включается в разрыв отрицательно провода питания (точки. А и В) и к выводу 1 LM317 (точка С). Как видно, дополнительно к описанному выше введён переключатель пределов, обеспечивающий ступенчатую регулировку величины ограничения тока нагрузки LM317. В данном случае применён малогабаритный галетный переключатель на 6 положений и 2 направления. Пределы по току выбраны 20,50,100, 200, 500мА и 2А. Токовый датчик наименьшего предела 20 мА (резистор R3) во избежание скачкой выходного напряжения при переключении пределов подключён постоянно, а остальные резисторы-датчики тока подключаются параллельно нему. Поэтому расчёт их сопротивлений под свои требования должен учитывать эту особенность.

Номинал R3 рассчитываем так же как, как показано выше R3=0,6/(0,02+0,005)=24 Ома, а для остальных пределов сначала определяем требуемое сопротивление шунта Rтр[Ом]=0,6/I[А], а затем вычисляем номинал реального резистора Rn с учётом параллельно включённого R3:

Диод должен быть кремниевый, рассчитанный на максимальный прямой ток не менее 3А, кроме указанного на схеме подойдут 1N5404, КД202, Д242 и т.п. В принципе можно поставить и Шоттки, но только 2 штуки последовательно. Транзистор любой с с усилением по току не менее 100 и допустимым током коллектора не менее 500 мА 2N2222, 2N5551 и т.п.

Всё детали схемы защиты смонтированы на галетном переключателе. Для большей надёжности обе группы контактов переключателя соединены параллельно.

Вид на монтаж сбоку

Вид на монтаж сзади

В качестве примера на фото показа реакция БП с установленным выходным напряжением +12.6В на замыкание выхода пинцетом на пределах защиты по току 200

Короткое замыкание на пределе 200 мА

Короткое замыкание на пределе 500 мА

Как видим, сопротивление пинцета примерно 0,3 Ома. Таким же образом теперь можно очень просто измерять номинал низкоомных резисторов. Да и вообще теперь, при наличии режима стабилизации тока, многие виды измерений существенно упрощаются: при токе 20 мА можно тестировать стабилитроны напряжением стабилизации до 24 В, заряжать аккумуляторы и многое другое.

.Беленецкий, US5MSQ май 2020г. г.Киев, Украина

Источник

Лабораторный блок питания с регулировкой тока и напряжения

Лабораторный блок питания может пригодится практически каждому радиолюбителю для отладки и работы с электроникой. В данной статье мы рассмотрим сборку лабораторного блока питания, схема которого довольно известна в сети интернет. Схема является довольно популярной, была собрана множеством радиолюбителей по всему миру. В виду её популярности, в Китае так же наладили производство кит-набора, с помощью которого можно спаять схему, немного сэкономив на времени при изготовлении печатной платы, и поиске компонентов. Я решил заказать этот набор, и посмотреть что из этого получится. В блоке питания имеется регулировка как по току, так и напряжению. Данный пост будет содержать минимум теории, и больше фото для показа что в итоге получилось.

Читайте также:  Электрический ток источник электрического тока 8 класс презентация

Принципиальная схема блока питания:

Принципиальная схема блока питания

Схема найдена в интернете, некоторые компоненты на схеме выше заменены советскими аналогами, в целом схема идентична.

Сам набор с компонентами добрался в таком виде:

Перед началом сборки выяснилось что некоторые компоненты пришли ни тех номиналов. Что касается подобного рода посылок, то это довольно распространённая практика. Поэтому рекомендуется всегда проверять элементы перед сборкой. В моём случае шунтирующий резистор (R7) оказался 47 Ом, а должен быть 0.47 Ом. Кроме того операционники оказались с дефектом, и после сборки не регулировалось напряжение и ток. Всё исправилось заменой этих компонентов. Читал в интернете, у некоторых схема начинает работать сразу после сборки. У некоторых приходят с дефектами или неправильными номиналами элементов. Очевидно, мне попалось и то и другое, в общем с ситуацией разобрался, и плата собрана и работает.

На схеме так же имеется стабилизатор напряжения 7824, я решил заменить его на 7812, который будет выдавать 12 В для запитки куллера + индикатора напряжения и тока.

В качестве трансформатора временно решил использовать от старого бесперебойника. Плата вывозит нагрузку на 3А, однако легко дорабатывается некоторой заменой компонентов. После этого при необходимости можно повысить выдаваемый ток блоком питания. Протестировав схему, стало понятно, что радиатор на выходном транзисторе маловат в своих габаритах, и не справляется с рассеиванием тепла. После чего решил прикрутить транзистор на радиатор от старого 478-го процессора. Как положено, с использованием термопасты для лучшей проводимости, т.к. узел весьма показался мне уязвимым в вопросе перегрева.

Решил повесить нагрузку в пару ампер на блок питания, посмотреть как быстро будет греться радиатор на транзиcторе. Минуты две при такой нагрузке радиатор спокойно рассеивает температуру после чего уже требуется принудительное охлаждение. Решил немного доработать охлаждение радиатора, и вместо того, чтобы вентилятор жужал постоянно, сделал схему, которая будет включать его при пиковых нагрузках. В сети интернет есть схема, которая реализована за счёт необычной способности транзистора КТ315 менять свои свойства при смене температуры.

Схема регулятора оборотов вентилятора охлаждения:

Собрал эту схему довольно быстро, она так же популярна в сети интернет. Особенность этой схемы в том, что в качестве датчика выступает транзистор КТ315. Этот транзистор к счастью оказался под рукой. Что касается VT2 то я решил заменить его современным аналогом, т.к. в магазинах всё реже можно найти детали старой базы.

Самое время делать корпус для блока питания и собирать это всё дело в кучу. Т.к. под рукой оказался корпус от бесперебойника компьютера, решил попробовать затолкать в него все компоненты, а так же сделать более правильную «морду», с регуляторами индикаторами и тумблером.

Переменные резисторы решил заказать другие, т.к. регулировка с многооборотистым резистором гораздо плавнее. В ходе испытаний выяснилось что индикатор напряжения имеет погрешность 0,01В, а вот что касается тока, то там наблюдается нелинейность в измерении. Исправляется пайкой одной перемычки на плате (в сети много об этом есть постов). Крепёж под «бананы», а так же тумблер включения питания.

Вот такая тушка под корпус лабораторника, переднюю и заднюю панель я открутил, так как она не пригодится, и панели у прибора будут другие.

В качестве материала для панели решил взять гетинакс, толщиной 5 мм. Причина такого выбора в том что его легко обрабатывать, диэлектрик, да и оказался под рукой.

Отверстия сверлились свёрлами и отрезными дисками для бор машины. Процесс изготовления корпуса — творческий, а поэтому в моём случае затянуться на больше чем ожидалось).

Элементы на панели вырезанные из листа гетинакса не стыковались с отверстиями которые были на железном корпусе. Таким образом чтобы разместить элементы потребовалось так же немного подрезать сам металлический корпус.

Урезая корпус под нужды элементов управления, это его значительно ослабляет в плане жесткости. Я же стремился сделать его более надёжным и качественным. В итоге простая переделка перешла в фазу «глубокой» переделки, в ходе чего была срезана задняя панель полностью, и добавлены рёбра жесткости.

Для примерки первый крепёж был сделан что называется на «шару» для того чтобы немного прикинуть размещение элементов. В ходе чего было выяснено, что так же потребуется сделать дополнительную планку по центру, чтобы прикрутить к ней два радиатора, и пару схем.

Сделал всё как задумал, хоть и можно было проще затолкать как получиться, но хотелось сделать как виделось правильным. Оставил запас места под трансформатор большего размера. Сам трансформатор разместил по центру, для более правильной развесовки прибора, а так же рассеивания тепла. Радиатор разместил ближе к задней стенке где находится вентилятор кулера. Сама плата блока питания так же находится ближе к кулеру. Плата управления ближе к передней панели, и в таком положении, чтобы место в центральной части где находится трансформатор оставалась в запасе.

Немного творческого беспорядка, на пару дней, в итоге подогнал все элементы по местам, и спаял узлы в последствии. Радиатор изолировал от корпуса, в итоге были сделаны специальные посадочные площадки из гетинакса которые одной стороной крепились к корпусу другой к радиатору. Получился некий пазл, которой держал всё это дело прочно на своих местах.

После первой сборки и спайки самоё время проверить работоспособность прибора. После сборки прибор включился но регулировалось напряжение и ток. В итоге выяснилось, что многооборотистые резисторы были припаяны немного неправильно, и это дело быстро исправилось. В целом, всё практически готово. Датчик регулятора скорости вращения вентилятора (транзистор КТ315) так же был прикручен около выходного транзистора блока питания, который размещался на радиаторе. Таким образом он быстрее реагирует на смену температуры выходного транзистора не дожидаясь нагрева всего радиатора.

Регуляторы на переменные резисторы мне показались довольно габаритными для этой панели, поэтому ставить их пока не стал, и заказал другие специальные для данного типа резисторов.

Вот такой получился танк. На задней панели сделаны отверстия под для вентилятора, предохранитель, а так же гнездо питания на 220 В. Центральный контакт гнезда как и положено заземлил на корпус блока питания. Хотя в наших розетках и нету третей точки — заземления, но пускай будет хотя бы в приборе, на будущее.

Проводка в блоке так же была связана, чтобы не было механического воздействия на места припоя при эксплуатации прибора.

В дальнейшем прибор так же планируется дорабатываться и в плане мощности, и возможно немного по внешнему виду. А пока результат он выглядит таким вот образом.

Сама плата с базовыми элементами способна выдавать от 0 до 30 Вольт, с током от 0 до 3 Ампер. Осциллограммы к сожалению показать не могу, т.к. нет осциллографа под рукой. Конечно это не много, ну и не мало тоже. По этой причине в дальнейшем планируется доработка в сторону увеличения мощности, путем замены элементной базы, от трансформатора до транзисторов. Разумеется насколько это позволят сами дорожки платы.

htmaker Опубликована: 13.10.2019 0 1
Вознаградить Я собрал 0 Участие в конкурсе 0

Источник