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 -

Мастер Куделя © 2013 Копирование материалов сайта разрешено только с указанием автора и прямой ссылки на сайт-источник

Блок питания 0-30В 10А

Этот довольно мощный блок питания выдаёт стабилизированное напряжение от 1 до 30 вольт при токе до 10 ампер.
В отличие от других БП, описанных на этом сайте, он обладает, кроме вольтметра, функцией измерения тока, что может быть применено, например, в гальванике.
На передней панели находятся (сверху вниз):
- зелёный светодиод включения БП;
- красный светодиод срабатывания защиты по току;
- головка измерения напряжения (верхняя шкала) и тока (нижняя шкала);
- слева от значка- переключатель индикации напряжения- тока;
- справа от значка- кнопка сброса защиты по току;
- регулятор выходного напряжения;
- клеммы подключения нагрузки.

Трансформатор должен иметь мощность от 300 Вт с напряжением на вторичке от 23 вольт переменки с выводом от средины вторички. Вывод нужен для реализации схемы защиты по току (внизу). На транзисторе Т1 собран ключ защиты. Падение напряжения на резисторе R2 приводит к открытию этого транзистора, срабатывает тиристорная оптопара АОУ103, срабатывает реле, контакты которого разрывают нагрузку на выходе БП и зажигают красный светодиод. После срабатывания защиты лучше сбросить переменником напряжение и кнопкой ПУСК вернуть блок в работу. Сам стабилизатор собран на стабилизаторе DA2 и двух мощных транзисторах VT3 и VT4, работающих в параллель.

Тут я привёл распальцовку:) кое каких активных элементов, чтобы вам не пришлось рыться в справочниках.
Не забудьте, на корпусе транзисторов 2N3055 находится коллектор, поэтому они должны быть изолированы от радиатора слюдяной или керамической прокладкой, смазанной кремнеорганической смазкой для теплопроводности.

Передняя панель с обратной стороны распаяна без каких либо сюрпризов. Схема с подстроечными резисторами для калибровки измеряемого тока и напряжения смонтирована прямо на выводах измерительной головки.

Вид на правую стенку изнутри.
Ближе к углу крепится реле. Типа реле не знаю, рабочее напряжение на обмотке 12 вольт постоянки, сопротивление обмотки 123 ом, ток 84 мА. Нормальнозамкнутые контакты коммутируют нагрузку, нормальноразомкнутые на сигнализацию срабатывания защиты (красный светодиод).
На переднем плане силовые транзисторы на медном радиаторе через керамические прокладки. Медь применена как отличный теплопроводящий материал, уступающий в этом отношении лишь серебру. Медный радиатор передаёт тепло дальше на дюралевый радиатор. Под транзисторами токовыравнивающие резисторы R9 и R10.
Под реле находится балластный резистор, падение напряжения на котором измерительная головка работает в режиме измерения тока. Конкретных цифр не буду приводить, всё зависит от того, какую головку найдёте. Скажу лишь как этот резистор можно изготовить. Во первых, сопротивление его по вашим рассчётам будет довольно мало, а во- вторых, его сопротивление должно быть довольно точным. Поэтому находим нихром. Не важно какого диаметра, ведь можно сыграть количеством проводов. Главное, нужно измерить его диаметр и по таблицам, которые я приводил , определяете его погонное сопротивление. Этого уже достаточно, чтобы по закону Ома высчитать длину и количество проволочек. Далее собираем проволочки в пучёк, засовываем в медные трубочки подходящего диаметра и сплющиваем их с соблюдением необходимой длины проволочек. Всё, балластник готов. Его можно припаивать к контактам.

Левая и задняя стенка.
Вверху левой стенки крепится печатная плата, на которой и находится вся мелочёвка. Схема печатной платы и её вид далее.
К самому радиатору левой стенки крепится силовая диодная сборка BB36931. Она работает до 80 вольт при токе до 10 ампер. Для качественного теплового контакта садим на кремнеорганическую мазь. Я использую для этого виксинт. Эта сборка хороша тем, что изолирующих прокладок не требуется.
На задней панели находятся предохранители и основной конденсатор. Конденсатор на всякий случай зашунтирован резистором.

Слева схема печатной платы со стороны навесных элементов. Справа с обратной стороны. Далее- уже виды вживую.

Расположение элементов внутреннего устройства блока питания не произвольно. Все они расположены таким образом, чтобы при сборке всех стенок вместе, они не мешали друг другу, а каждый выступ входил в соответствующее углубление. Что и видно на следующем фото.
Ну и, наконец, задняя стенка снаружи. Не мучайте себя напрасно, ведь зачастую при переноске шнурок болтается и мешает. Сделайте кронштейны для намотки провода и подберите его длину для наиболее удобной намотки. Не берите пример с заводских изделий. Ведь их делают не для людей, а для продажи. А вы всё же делаете для себя, любимого:)
К тому же на этих кронштейнах блок может работать лёжа на спине.

Это лабороторный блок питания от 0 до 30вольт на выходе. Регулируется это все подстроечным резистором. Для простоты, индикатор тока и напряжения, был приобретен на всем известном китайском сайте.

Схема ЛБП 0-30В

В традиционных схемам избыток напряжения гаситься на регулирующем транзисторе, что сопровождается интенсивным выделением на нём тепла. В данной схеме применён фазовый регулятор переменного напряжения нагруженный силовым трансформатором.

Выходное напряжение и максимальный ток зависят в основном от применённого силового трансформатора и применённых диодов в выпрямительном мосте.

Фазовый регулятор напряжения построен на однопереходном транзисторе КТ117 . Схема регулятора проверена годами и зарекомендовала себя как надёжная, неприхотливая, имеющая плавную, линейную регулировку выходного напряжения. Собранная из исправных деталей, схема работает сразу и не нуждается в наладке. Мощность диодного моста Br1, предохранителя и тиристора зависит от необходимой мощности регулятора.

Выключатель S1 предназначен для выключения блока питания. S2 - для обесточивания розетки. S3 - для отключения сглаживающего конденсатора при зарядке аккумуляторов.

Блок питания собран в корпусе компьютерного блока питания

С индикатором заморачиваться не стал, и приобрёл готовый сдвоенный цифровой измеритель напряжения и тока. Он позволяет измерять напряжение от 0 до 100В, и ток от 0 до 10А.

Всем удачной сборки

Приведу еще схему-подключение индикатора напряжения и тока

В данном примере, аккумулятор-это питание от аккумулятора,или в нашем случае от блока питания.А лампа-это нагрузка,или как в нашем БП-выводы из корпуса плюс и минус.

Мне потребовался качественный источник питания для тестирования усилителей, которые собирать я большой любитель. Усилители разные, питание разное. Выход: нужно сделать лабораторный блок питания с регулируемым выходным напряжением от 0 до 30 Вольт.
А чтобы экспериментировать безопасно для здоровья и для железяк (мощные транзисторы не дешевы) у БП должен регулироваться и ток нагрузки.
Итак, чего я хотел от моего БП:
1. Защита от КЗ
2. Ограничение тока по установленному пределу
3. Плавная регулировка выходного напряжения
4. Двухполярность (0-30V; 0,002-3А)

Вот один из последних усилителей - «Ланзар». Он довольно мощный,
под него я стал делать ЛБП для моей домашней лаборатории

Полазив недельку по могучей паутине нашел схему, которая меня полностью устроила, да и отзывы о ней были положительные. Ну, что же начнем.

--
Спасибо за внимание!
Игорь Котов, главный редактор журнала «Датагор»

Статья на английском в архиве
▼ 🕗 26/05/12 ⚖️ 1,31 Mb ⇣ 429

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!