Меню

Схема ограничения тока для лабораторного блока питания

2 Схемы

Принципиальные электросхемы, подключение устройств и распиновка разъёмов

Схема профессионального лабораторного БП

Очень популярная схема блока питания для лабораторного источника питания, который может обеспечить питание 0-30 В вызвала такой интерес, что несколько китайских поставщиков выпустили набор со всеми деталями, включая печатную плату, по вполне привлекательной цене около 10 долларов. Вот оригинальная схема этого регулируемого БП:

Схема профессионального лабораторного БП

Схема конечно хороша, но слишком устарела, поэтому проведена её модернизация: добавлен ЖК-дисплей, изменен механизм настройки тока, использующий дисплей, так что можно установить режим ограничения тока перед подключением проверяемого устройства. Собраны сразу два стабилизатора чтоб при надобности соединить их параллельно, чтобы получить больший ток, или последовательно, чтобы получить регулируемое двойное напряжение +0-30 В / масса / -0-30 В или напряжение 0-60 В. Также разработана простая система двойного слежения, когда один источник контролирует другой.

Список деталей схемы поставляемый с комплектом, приведен в конце статьи, со всеми изменениями и дополнениями. Из этого списка не будем использовать D7, а D8 — стабилитрон 1N4733A 5V1, требующий смещения 60 мА. Заменим этот тип стабилитроном BZX55C5V6 или BZX79C5V6, для обоих требуется ток смещения всего 5 мА. ОУ U1 установит опорное напряжение в два раза больше напряжения стабилитрона — 11,2 В. При необходимом смещении 5 мА для D8, R4 должен быть 1K, а не 4K7.

Поскольку надо ограничить максимальный ток до 1 или 1,5 А, необходимо пересчитать R18. Этот резистор в любом случае имел неправильное значение (56К) в оригинальной конструкции.

Также необходимо поставить цифровой дисплей напряжения и тока. Их диапазон рабочего напряжения где-то между 3,5 и 30 В постоянного тока. Обратите внимание, что эти дисплеи должны быть гальванически развязаны от источника питания во избежание лишнего шума. Альтернативой является хорошая фильтрация в цепи напряжения питания, чтобы избежать этого дела.

Эти дисплеи способны работать с большими токами — до 10 А с внутренним шунтом. Красный провод подключен к выходу блока питания и является входом для измерения напряжения. Это устройство имеет внутренний шунтирующий резистор, который подключен между желтым и черным проводом. Чтобы было проще, подключим черный провод к выходу минуса блока питания (4), а желтый провод станет новым выходом минуса.

На задней панели индикатора есть два подстроечных резистора, которые можно использовать для регулировки (подстройки) напряжения и тока. Чтобы точно установить напряжение питания блока питания, используйте эталонный прибор.

  1. Есть еще два дополнения. Одним из них является добавление светодиода, показывающего что устройство имеет основное питание. Этот зеленый светодиод подключен к 12 В через резистор 4K7 к земле.
  2. Вторым дополнением является еще один конденсатор 3300 мкФ / 50 В (C12), параллельный C1, чтобы обеспечить большую стабильность исходного питания и уменьшить пульсации при более высоких токах.

Конечно использован большой радиатор, на него размещена LM7812, Q2 и Q4. Существует достаточно места для добавления другого выходного транзистора, параллельного Q4, если надо увеличить ток. С этим радиатором не понадобится вентилятор (с токами ниже 1,5 А).

Можете использовать трансформаторы разных размеров и использовать их для нескольких стабилизаторов (при двухполярной сборке БП).

После всех модификаций и экспериментов с источником питания, возникла необходимость добавить способ отображения настройки ограничения тока, поэтому я добавлена небольшая цепь к БП, чтобы можно было установить постоянный ток / ограничение тока.

Вот улучшенная схема:

Схема профессионального лабораторного БП

А это оригинальный список деталей, поставляемых с комплектом, но с изменениями и дополнениями:

R1 = 2K2 1W Заменено на версию 2W
R2 = 82R Заменен на версию 2W
R3 = 220R Не требуется (заменен на LM337)
R4 = 4K7 Значение изменено на 1K
R5, R6, R13, R20, R21 = 10K R13 не требуется
R7 = 0,47R 5 Вт
R8, R11 = 27K
R9, R19 = 2K2
R10 = 270K Значение изменено на 1K
R12, R18 = 56K R18 см. Текст
R14 = 1K5 Не требуется
R15, R16 = 1K
R17 = 33R Значение изменено на 68R
R22 = 3K9 Значение изменено на 1K5
RV1 = 100K 10 подстроечник заменен на 5K 10-ти оборотный подстроечник
P1, P2 = 10K линейный P1 заменен на 10-ти оборотный подстроечник

C1 = 3300 мкФ / 50 В
C2, C3 47 мкФ / 50 В
C4 = 100 нФ
C5 = 220 нФ
C6 = 100 пФ
C7 = 10 мкФ / 50 В
C8 = 330 пФ
C9 = 100 пФ

D1, D2, D3, D4 = 1N5408
D5, D6, D9, D10 = 1N4148
D7, D8 = 1N4733A, стабилитрон 5V1, D8 = BCX55C5V6, D7 не требуется
D11 = 1N4004

Q1 = 2SD9014
Q2 = 2SD882
Q3 = 2SD9015
Q4 = 2SD1047 Не требуется

U1, U2, U3 = TL081 Заменяется на 3x TLE2141
U4 = LM7824 Заменено на LM7812
D12 = красный светодиод

Дополнительные детали:

R23, R27 = 4K7
R24 = 1K
R25 = 240R
R26 = 10R
RV2 = 2K
RV3 = 200K или 250K (необязательно)
U5 = TLE 2141
U6 = LM337
C 11 = 47 мкФ / 25 В
C12 = 3300 мкФ / 50 В
C13 = 22 мкФ / 10 В
D13 = 10 В 1 Вт
D14 = зеленый светодиод
D15 = красный светодиод
Индикатор вольт / ампер
S1 двухпозиционный переключатель
S2 кнопка

Испытания блока питания

Как оказалось, большая часть измеренного шума исходит от дисплея V/A метр. Импульсный регулятор, который стоит в этом дисплее, подает много шума обратно в источник питания. Для решения этих проблем вернемся к использованию LM7824, который был частью набора, и применим его вместо D10, стабилитрона 10 В, который использовался для создания питания для U3, U5 и Q3.

Чтобы противодействовать просачиванию шума с дисплея, используем D10 для уменьшения питания и для питания дисплея.

Также переместим токовый шунт дисплея с выходной клеммы за пределы токовой петли обратной связи. Это уменьшило еще немного шума и сделало настройку более точной. Поскольку шунт находился внутри контура обратной связи, напряжение на шунте при более высоких токах создавало ошибку. Небольшое, потому что шунт всего 25 мОм, но все же создавало.

Чтобы максимально устранить большие токи на печатной плате, подключим коллекторы Q4 и Q3 непосредственно к точке, где объединяются катоды D1 и D2 и конденсаторы фильтра C1 и C2.

Ещё установим дополнительные подстроечники, чтобы установить максимальное выходное напряжение (RV2) и максимальный выходной ток (RV3). Важно установить максимальный предел тока. Конденсатор C16 используется тоже для устранения шума.

Поскольку светодиоды D14 и D15 теперь подключены к шинам 24 В, их резисторы ограничения тока (R27 и R23) должны удвоиться в значении.

Наконец, выходной конденсатор C7 был увеличен с 10 мкФ до 470 мкФ. Вот окончательная схема с последними изменениями:

Схема профессионального лабораторного БП

Время нарастания питания теперь составляет около 5 мсек, а время спада составляет чуть более 2 мсек при максимальном напряжении и токе, измеренных с помощью динамической электронной нагрузки.

Со всеми этими модификациями выходной шум теперь составляет 18 мВ по всему спектру напряжения и тока и, что более важно, остается на этом уровне в режиме CC / CL.

И еще одно дополнение: установлен параллельный транзистор (2SD1047) и модифицирован источник питания, чтобы он мог выдерживать больший ток. При более высоких токах также понадобится вентилятор для охлаждения, так что это тоже было добавлено в основную схему.

Трансформатор, который в итоге установлен, это 15-0-15 В при 3,5 А. Выбран диодный мост с напряжением 600 В на 10 A, который можно установить на радиатор охлаждения. Немного излишне, но это из-за пусковых токов к конденсаторам основного фильтра. Два 3300 мкФ не подходят для таких токов, поэтому установлены 2 х 10 000 мкФ на напряжение 63 В.

Корпус укомплектован главным выключателем, предохранителем и индикатором питания. Также подается с трансформатора AC 15-0-15 на гнезда на передней панели, чтобы использовать переменку для различных целей.

Схема профессионального лабораторного БП

Позже удалось найти простой, но эффективный способ объединить два стабилизатора и создать источник питания с напряжением +30 0 -30 В или источник +60 В.

Принцип прост: если вы подключите выход 0 В одного источника питания к выходу +0-30 В второго, то фактически можете создать источник питания +30 0 -30 В или 0-60 В. Нужно отрегулировать оба измерителя напряжения для установки таких значений, но если хотите измерить цепь с переменным напряжением, нужен механизм отслеживания.

Читайте также:  Ремонт трансформаторов тока презентация

Хитрость заключается в том, чтобы сделать настройку напряжения одного источника в зависимости от настройки другого. После экспериментов с разными способами в итоге остановились на следующей схеме:

Схема профессионального лабораторного БП

Переключатель R41 должен быть установлен так, чтобы настройка напряжения на главном устройстве совпадала с выходным напряжением на ведомом устройстве. Сигнал идущий к выключателю будет близко к опорному напряжению 11V2.

Схема профессионального лабораторного БП

Слева направо: Q4, Q3 и LM7812. Q4 и Q3 изолированы, радиатор LM заземлен, поэтому не нуждается в нем.

Наилучшая точность отслеживания может быть достигнута, если оба источника питания установлены на 30 В в режиме +/-, как на схеме. Затем можно переключить переключатель в режим слежения и настраивать R41 до тех пор, пока ведомый не покажет 30 В. Вы заметите, что отслеживание является довольно точным (около 1%) до тех пор, пока не опуститесь ниже 5 В, затем оно все больше рассинхронизируется до примерно 200 мВ при 1 В. Это должно быть связано с разницей в линейности усиления обоих операционных усилителей U2. В принципе эта точность достаточно хороша.

Также добавлен R43 в качестве меры безопасности, чтобы убедиться что ведомое питание не будет иметь неопределенного выхода, если связь между чувствительным резистором в ведущем устройстве не подключена к ведомому или когда переключатель перемещен из одного положения в другое.

Учтите, что нужно установить оба предела тока независимо для обоих источников, но если стабилизатор «мастер» переходит в режим ограничения тока, ведомый будет следовать его примеру независимо от своей настройки.

Источник



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.

Читайте также:  Постоянный электрический ток понятие характеристики единицы измерения





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.

Источник

US5MSQ

Радио — это очень просто!

Main navigation

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

  • Май 17, 2020
  • US5MSQ
  • Источники питания
  • 2 883 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

Блок питания с регулировкой тока и напряжения своими руками

Всем известно, что мощный регулируемый блок питания с регулировкой напряжения и тока самое популярное и востребованное электронное устройство, с изготовления которого начинают свой творческий путь начинающие радиолюбители. Схем очень много, какую выбрать и с чего начинать многие просто теряются. Одним нужен простой лабораторный блок питания с регулировкой напряжения и тока, другим мощное зарядное устройство для зарядки автомобильного аккумулятора, а я предлагаю вам собрать своими руками простой универсальный блок питания с регулировкой напряжения и тока, который можно использовать для выполнения любых задач, питания электронных самоделок и зарядки автомобильного аккумулятора. Все, что от вас потребуется это усидчивость, минимальные знания электроники и умение пользоваться паяльником. А если возникнут вопросы, задавайте их в комментариях, я вам обязательно помогу.

Хватит слов приступим к делу!

На этом рисунке изображена схема блока питания с регулировкой напряжения и тока от 2.4В до 28В и силой тока до 30А.

Схема блока питания с регулировкой тока и напряжения от 2.4В до 28В 30А

Схема блока питания с регулировкой тока и напряжения от 2.4В до 28В 30А

Важным элементом данной схемы является регулируемый стабилизатор напряжения микросхема TL431 или, как ее еще называют управляемый стабилитрон позволяющий плавно регулировать напряжение от 2.4 вольта до 28 вольт. Благодаря четырем силовым транзисторам, установленным на больших радиаторах, блок питания может выдержать ток до 30А. Также имеется регулировка тока и защита от переполюсовки, поэтому блок питания можно и даже нужно использовать, как зарядное устройство для автомобильного аккумулятора.

Делитель напряжения, построенный на мощном 5 Вт резисторе R1 и переменном резисторе Р1 ограничивает ток на катоде и на управляющем электроде стабилитрона TL431. Вращением ручки переменного резистора Р1 задается выходное напряжение стабилитрона, стабилизатор напряжения TL431, автоматически стабилизирует напряжение заданное переменным резистором Р1. С микросхемы TL431 ток поступает на базу транзистора Т1. Транзистор выполняет роль ключа и управляет двумя мощными биполярными транзисторами Т2 и Т3 соединенных параллельно для увеличения выходной мощности. В выходной каскад транзисторов установлены уравнительные резисторы R2 и R3. Далее ток поступает на плюсовую клейму блока питания.

Читайте также:  Люди погибшие от тока

Как работает регулировка тока?

В данной схеме реализована функция ограничения тока на двух мощных полевых транзисторах Т4 и Т5 соединенных параллельно. Давайте рассмотрим, как это работает. С диодного моста ток поступает на стабилизатор напряжения L7812CV, напряжение снижается до 12В, это безопасное значение для затворов транзисторов. Далее ток поступает на делитель напряжения собранный на переменном резисторе Р2 и постоянном резисторе R4. С движка переменного резистора Р2 ток проходит через тока ограничительные резисторы R5 и R6 открывая затворы полевых транзисторов Т4 и Т5. Транзисторы проводят через себя определенное количество тока в зависимости от сопротивления переменного резистора Р2. В данной схеме ток регулируется при любом выходном напряжении.

Также предусмотрена защита от переполюсовки, состоящая из двух светодиодов. Зеленый светодиод сигнализирует о правильном подключении автомобильного аккумулятора к выходу блоку питания, а красный светодиод, о ошибке подключения. Резисторы R7 и R8 ограничивают ток для светодиодов.

А, вот и печатная плата!

На этом рисунке изображена печатная плата блока питания с регулировкой тока и напряжения от 2.4В до 28В 30А

Печатная плата блока питания с регулировкой тока и напряжения от 2.4В до 28В 30А

Печатная плата блока питания с регулировкой тока и напряжения от 2.4В до 28В 30А

Печатную плату вы можете изготовить с помощью лазерно утюжной технологии для продвинутых, а также навесным монтажом этот способ больше подходит для начинающих радиолюбителей и они о нем прекрасно знают. Для изготовления печатной платы вам понадобиться фольгированный стеклотекстолит размером 100х83 мм. Большинство деталей устанавливаются на печатной плате за исключением транзисторов Т2, Т3, Т4, Т5, а также стабилизатор напряжения L7812CV и резисторы R2, R3, Р1, Р2. Биполярные транзисторы Т2 и Т3 устанавливаются на отдельном радиаторе без изоляционных прокладок, потому, что коллекторы транзисторов все равно по схеме соединяются вместе. Полевые транзисторы Т4, Т5 надо тоже установить на отдельном радиаторе без изоляции.

На этом рисунке изображены два радиатора с установленными транзисторами. Между собой радиаторы скреплены двумя лентами двухстороннего автомобильного скотча выполняющего роль электро изоляции. Сверху к радиаторам прикручена винтами пластиковая скрепляющая пластина, придающая жесткость конструкции. К ней будет крепиться дополнительная пластина с печатной платой и вентилятор.

Радиатор с транзисторами

Поскольку уравнительные резисторы R2 и R3 довольно большого размера для их предусмотрена специальная печатная плата, которая изображена на этом рисунке. Размер печатной платы 85х40 мм.

Печатная плата блока резисторов

Печатная плата блока резисторов

Стабилизатор напряжения L7812CV надо закрепить на отдельный радиатор от компьютерного блока питания, потому, что в процессе работы он сильно нагревается. На этой картинке он находится в самом низу на радиаторе от компьютерного блока питания. С правой стороны вы увидите плату с уравнительными резисторами R2 и R3. Транзистор Т1 установлен на маленький радиатор. Переменные резисторы Р1 и Р2 тоже вынесены на верхнюю панель. Диодная сборка установлена на отдельном радиаторе, при большой нагрузке она очень сильно греется.

Блок питания с регулировкой тока и напряжения

Для охлаждения радиаторов к установленному в блоке питания стабилизатору напряжения L7812CV я подключил вентилятор размером 120х120 мм, он отлично справляется со своей задачей.

Блок питания с регулировкой тока и напряжения

Если вы хотите подключить вентилятор от дополнительной обмотки трансформатора, тогда вам надо поставить дополнительный стабилизатор напряжения по этой схеме.

Схема подключения вентилятора

Схема подключения вентилятора

Как подключить Китайский вольтметр амперметр?

При подключении Китайских электронных вольтметров амперметров возникает очень много различных проблем, то показания скачут, то завышает, то занижает, кому то бракованный прислали, вообщем качество Китайских приборов оставляет желать лучшего. Китайцы продают на АлиЭкспресс две модели чудо приборов. Первая модель имеет два тонких провода красный и черный, три толстых, красный, черный и синий. У второй модели три тонких провода, красный, черный, желтый и два толстых, красный и черный. Чтобы это Китайское чудо правильно работало и не искажало показания, надо знать простое правило, питание у прибора должно быть отдельное потому, что у прибора нет гальванической развязки и поэтому питание на Китайский вольтметр амперметр обязательно надо брать с дополнительной обмотки трансформатора или дополнительного источника питания, для этих целей идеально подойдет зарядка от телефона.

А лучше всего сделать выбор в сторону Китайских стрелочных аналоговых приборов класса точности 2.5. Поставить отдельно вольтметр и амперметр будет намного проще и точнее. Выбор остается за вами.

На этом рисунке изображена схема подключения Китайского вольтметра амперметра.

Схема подключения китайского вольтметра амперметра к регулируемому блоку питания

Схема подключения китайского вольтметра амперметра к блоку питания

Испытания блока питания

Пришло время испытать блок питания в деле. У микросхемы TL431 есть такая особенность, нижний порог напряжения 2.4 вольта, поэтому в блоке питания напряжение регулируется от 2.4 вольта до 27.4 вольта. Без нагрузки я выставил напряжение 12.5 вольт и подключил галогеновую лампу Н4. Напряжение под нагрузкой упало до 12.3 вольта, просадка составила всего 0.2 вольта при силе тока 4.88 ампера. Это очень хороший результат. Микросхема TL431 прекрасно стабилизирует напряжение. Как работает ограничение тока смотрите в видеоролике.

Блок питания с регулировкой тока и напряжения

Как заряжать автомобильный аккумулятор?

Ну и самое интересное, это использование блока питания в качестве зарядного устройства для автомобильного аккумулятора. При выключенном блоке питания подключаем аккумулятор. Если горит зеленый светодиод, значит все подключено правильно. Что будет если поменять клеймы местами? А, ничего… Просто загорится красный светодиод, означающий ошибку в подключении.

Зарядное устройство для автомобильного аккумулятора

Далее отключаем минусовую клейму, включаем блок питания и выставляем на блоке 14.5 вольт. Подключаем минусовую клейму к аккумулятору. И ручкой регулировки тока выставляем в начале зарядки ток не более 6 ампер для 60 амперного аккумулятора. К концу зарядки ток упадет до 0.1 ампера, а напряжение поднимется до 14.5 вольт. Это будет говорить о том, что аккумулятор полностью заряжен.

Для любителей «чем проще, тем лучше,» предлагаю собрать упрощенную схему блока питания на 15А

Данная схема регулируемого блока питания с регулировкой напряжения и тока рассчитана на максимальный ток до 15А. В ней отсутствуют дополнительные силовые транзисторы и уравнительные резисторы, что немного упрощает схему и делает её более бюджетной по сравнению со схемой на 30А.

Схема блока питания с регулировкой тока и напряжения 2.4. 28В 15А

Схема блока питания с регулировкой тока и напряжения 2.4…28В 15А

Печатная плата блока питания с регулировкой тока и напряжения от 2.4В до 28В. Размер платы 100х60 мм.

Печатная плата блока питания с регулировкой тока и напряжения от 2.4В до 28В 15А

Печатная плата блока питания с регулировкой тока и напряжения от 2.4В до 28В 15А

Радиодетали для сборки

Регулируемый блок питания с регулировкой тока и напряжения 30А

  • Регулируемый стабилитрон (микросхема) TL431
  • Диодный мост на 50А KBPC5010
  • Конденсаторы С1, С2 4700 мкФ 50В
  • Резисторы R1 1 кОм 5Вт, R2, R3 0.1 Ом 20 Вт, R4 100 Ом, R5, R6 47 Ом, R7, R8 2.7 кОм 0.25Вт, Р1 5 кОм, Р2 1 кОм.
  • Радиатор 100х63х33 мм 2шт, радиатор KG-487-17 (HS 077-30) 1шт, радиатор от компьютерного блока питания 1шт
  • Стабилизатор напряжения L7812CV
  • Транзисторы Т1 TIP41C, КТ805, КТ819, Т2, Т3 TIP35C, КТ 867А, Т4, Т5 IRFP250, IRFP260
  • Светодиоды LED1, LED2 на 3В зеленый и красный

Регулируемый блок питания с регулировкой тока и напряжения 15А

  • Регулируемый стабилитрон (микросхема) TL431
  • Диодный мост на 25А KBPC2510
  • Конденсаторы С1, С2 4700 мкФ 50В
  • Резисторы R1 1 кОм 5Вт, R2 100 Ом, R3 47 Ом, R4, R5 2.7 кОм 0.25Вт, Р1 5 кОм, Р2 1 кОм.
  • Радиатор 100х63х33 мм 1шт, радиатор KG-487-17 (HS 077-30) 1шт, радиатор от компьютерного блока питания 1шт
  • Стабилизатор напряжения L7812CV
  • Транзисторы Т1 TIP41C, КТ805, КТ819, Т2 TIP35C, КТ 867А, Т3 IRFP250, IRFP260
  • Светодиоды LED1, LED2 на 3В зеленый и красный

Чем заменить микросхему TL431?

Аналогом микросхемы TL431 является регулируемый стабилитрон КА431, из советских КР142ЕН19А, К1156ЕР5Х

Друзья, желаю вам удачи и хорошего настроения! До встречи в новых статьях!

Рекомендую посмотреть видеоролик о том, как сделать блок питания с регулировкой тока и напряжения своими руками

Источник