Лабораторный блок питания 0 30в. Список элементов схемы регулируемого блока питания на LM317. Технические характеристики блока питания

Собираем лабораторный БП 0-30В 3(5)А.

В этой статье мы представляем вам схему регулируемого от нуля до 30 вольт блока питания для домашней лаборатории радиолюбителя, способного отдавать в нагрузку ток 3 ампера и больше. Рассмотрим принципиальную схему устройства:

В схеме блока питания применяется микросхема TLC2272 (операционный усилитель), которая получает питание от однополярного источника, собранного на элементах VT1, VD2. По схеме этот узел выдает напряжение 6,5 вольт, но можно применить и 5-ти вольтовое питание, при этом номинал резистора R9 необходимо будет уменьшить примерно до 1,6 кОм, на схеме он помечен звездочкой, это означает, что путем его подбора необходимо будет задать опорное напряжение, которое должно быть равно 2,5 вольта.

Резистор R11 – определяет максимальный уровень напряжения диапазона регулирования.

Переменным резистором R14 производится плавная регулировка выходного напряжения блока питания, а резистором R7 настраивается ограничение по току (0…3 Ампера). В принципе, параметры ограничения можно расширить, и сделать регулировку, например, от 0 до 5А. Для этого необходимо будет пересчитать номиналы резисторов делителя R6 и R8.

Светодиод VD4 применен как индикатор наличия перегрузки или короткого замыкания.

Печатная плата блока питания:

Вид на печатную плату со стороны установленных элементов:

Печатная плата рассчитана на установку панельки для микросхемы DA1. Это пригодится при налаживании блока питания после его сборки.

Первое включение и как настроить блок питания:

Микросхема DA1 в панельку не вставлена, резистор R14 в нижнем по схеме положении.
Включаем питание, меряем напряжение на емкости С1, оно должно быть в пределах 35…38 вольт.
Резистором R2 (серия СП5) устанавливаем на 8-ом контакте панельки микросхемы DA1 напряжение 6,5 вольта.
Выключаем питание, вставляем DA1 в панельку, включаем питание, и еще раз замеряем напряжение питания микросхемы. Если оно отлично от 6,5В, производим подстройку.
Устанавливаем опорное U = 2,5 вольта на верхнем по схеме выводе потенциометра R14 (как уже написано выше, он находится в нижнем по схеме положении), то есть подбираем номинал R9.
Выкручиваем потенциометр R14 в верхнее по схеме положение, производим настройку верхнего предела регулирования напряжения путем подстройки резистора R11 (серия СП5), устанавливаем 30 вольт.
Резистор R16 на схеме обозначен пунктирной линией. Если его не ставить, U выходное минимальное будет равно 3,3 мВ, в принципе это практически нуль. При установке R16 номиналом 1,3 МОм минимальное напряжение должно составлять 0,3 мВ. Печатная плата предусматривает установку этого резистора.
Последним этапом настройки является проверка узла защиты, реализованной на элементе DA1.2. При необходимости подберите номиналы резисторов R6 и R8.

Возможные изменения схемы.

Как уже было написано выше, вместо узла, формирующего напряжение питания микросхемы DA1 величиной 6,5 В, можно применить 5-ти вольтовый источник. Его можно собрать на микросхеме интегрального стабилизатора 7805 по следующей схеме (при этом не забудьте подобрать R9):

Еще можно сделать преобразование узла, выдающего опорное напряжение 2,5 вольта, то есть вместо VD3 (TL431) поставить TLE2425, у которой напряжение на входе может быть от 4 до 40 вольт, а на выходе у нее будут стабильные 2,5 вольта. Схема на TLE2425 ниже:

Вместо операционного усилителя TLC2272 можно поставить TLC2262 без каких-либо изменений схемы.
Отечественным аналогом микросхемы TL431 является 142ЕН19.
Вместо 2N2222A можно поставить ВС109, BSS26, ECG123A, 91L14, 2114 или похожие по характеристикам.

Собираем регулируемый БП 0…30В / 5А.

Решили собрать блок питания, и не знаете на какой схеме остановиться? А ведь действительно, в интернете можно найти множество принципиальных схем этих устройств. Ну а мы с вами в этой статье рассмотрим схему БП, реализованную на отечественной элементной базе, эти компоненты, из которых собрана схема, довольно широко распространены и совсем не дефицитны, а это является большим плюсом этого варианта. Второй плюс этой схемы заключается в том, что выходное напряжение блока питания регулируется в большом диапазоне, и лежит в пределах от 0 до 30 Вольт, при этом выходной ток может достигать 5 Ампер. И еще один важный момент, данная схема имеет защиту от перегрузки и короткого замыкания в нагрузке. Принципиальная схема изображена на рисунке ниже:

Рассмотрим, из каких узлов состоит схема:

Понижающий трансформатор. Его мощность должна быть порядка 150 Ватт. Например, можно перемотать вторичные обмотки трансформатора ТС-160, или использовать железо ему подобное. При переделке ТС-160 первичная обмотка остается без изменений. Вторая обмотка рассчитывается на напряжение 28…30 Вольт, и ток не менее 5…6 Ампер. Третья обмотка должна выдавать 5…6 Вольт с током не менее 1 Ампера.

Узел выпрямителя. Он состоит из диодного моста VD1…VD4, и сглаживающей емкости С1. Печатная плата предусматривает применение импортной диодной сборки RS603 (RS602) на ток 10 Ампер, но можно собрать мост и из отдельных отечественных диодов, например, Д242, правда габариты устройства естественно увеличатся.

Диодный мост КЦ407 и два интегральных стабилизатора 7805 и 7905 образуют блок питания узла регулирования и защиты. Вместо КЦ407 можно поставить КЦ402 или КЦ405.

Защита собрана на тиристоре КУ101Е, светодиод VD9 индицирует ее состояние, при перегрузке и КЗ он загорается. В качестве датчика тока установлен резистор R4, в схеме он рассчитан на ток 3 Ампера, для 5 Ампер его необходимо пересчитать.

Регулирующим элементом является мощный кремниевый транзистор VT1 (КТ827А). Его необходимо установить на радиатор с площадью охлаждения не менее 1500 кв. см. Если возникнут трудности с приобретением КТ827А, тогда вместо него можно поставить пару транзисторов, соединенных по следующей схеме:

Резистором R7 регулируется минимальное напряжение выхода БП. Ручка потенциометра R13 выведена на лицевую панель блока питания и является регулятором выходного напряжения. Вращением R14 производится регулировка верхней границы выходного напряжения. R7 и R14 – многооборотные типа СП5.

Ниже на рисунках представлен вариант печатной платы блока питания:

Печатная плата имеет размеры 110х75 мм.

Настройка блока питания:

Вся настройка блока питания сводится к тому, чтобы установить необходимые пределы регулировки напряжения на выходе, а так же величины тока, при котором сработает защита. Как уже писалось выше, ток защиты зависит от номинала резистора R4.

Для определения диапазона регулирования выходного напряжения произведите следующие действия:

Установите потенциометры R7 и R13 в среднее положение.
Измеряя вольтметром Uвых. С помощью резистора R14 установите значение 15 Вольт.
Выверните резистор R13 на минимум, и с помощью R7 установите ноль вольт на выходе.
Теперь R13 на максимум, и с помощью R14 установите на выходе 30 Вольт. При необходимости вместо R14 (измерив его показания) можно впаять постоянное сопротивление.

На этом настройка закончена, если все собрано без ляпов и ошибок, блок питания будет работать “как часы”. На этом статью закончим, удачного вам повторения.

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 -

СОБИРАЕМ ЛАБОРАТОРНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ 0-30V / 0-3A.

Многим радиолюбителям знакома эта схема лабораторного источника питания, она обсуждаема на многих радиолюбительских форумах и пользуется спросом не только в России, но и за рубежом. Но не смотря на ее популярность и положительные отзывы мы не смогли найти готовую печатную плату в LAY формате, может плохо искали а может не достаточно приложили усилий к поиску, поэтому решили устранить этот пробел. Для начала напомним, что данный блок питания имеет регулировку выходного напряжения диапазон которого 0...30 Вольт, вторым регулятором можно задать порог ограничения выходного тока, диапазон регулировки 2mA...3A, это обеспечивает не только защиту самого блока питания от КЗ на выходе и перегрузки, но и того устройства которое вы налаживаете. Данный источник обладает малыми пульсациями выходного напряжения, они не превышают 0,01%. Принципиальная схема лабораторного БП приведена ниже:

Решив не изобретать печатную плату с нуля, мы воспользовались изображением платы, которую уже не раз повторяли многие радиолюбители, вид исходников такой:

После преобразования данных картинок в LAY формат вид платs стал следующий:

Фото-вид LAY6 формата и вид расположения элементов:

Список элементов для повторения схемы лабораторного блока питания:

Резисторы (у которых мощность не указана – все на 0,25 Ватта):

R1 – 2k2 1W – 1 шт.
R2 – 82R – 1 шт.
R3 – 220R – 1 шт.
R4 – 4k7 - 1 шт.
R5, R6, R13, R20, R21 – 10k – 5 шт.
R7 – 0R47 5W – 1 шт. (уменьшение номинала до 0R25 увеличит диапазон регулировки до 7...8 Ампер)
R8, R11 – 27k – 2 шт.
R9, R19 – 2k2 – 2 шт.
R10 – 270k – 1 шт.
R12, R18 – 56k – 2 шт.
R14 – 1k5 – 1 шт.
R15, R16 – 1k – 1 шт.
R17 – 33R – 1 шт.
R22 – 3k9 – 1 шт.

Переменные/подстроечные резисторы:

RV1 – 100k – подстроечный резистор – 1 шт.
P1, P2 – 10k (с линейной характеристикой) – 2 шт.

Конденсаторы:

C1 – 3300...1000mF/50V (электролит) – 1 шт.
C2, C3 – 47mF/50V (электролит) – 2 шт.
C4 – 100n (полиэстер) – 1 шт.
C5 – 200n (полиэстер) – 1 шт.
C6 – 100pF (керамика) – 1 шт.
C7 – 10mF/50V (электролит) – 1 шт. (Лучше заменить на 1000mF/50V)
C8 – 330pF (керамика) – 1 шт.
C9 – 100pF (керамика) – 1 шт.

Диоды/стабилитроны:

D1, D2, D3, D4 – 1N5402 (1N5403, 1N5404) – 4 шт. (Или подкорректировать плату LAY6 под установку диодной сборки)
D5, D6, D9, D10 – 1N4148 – 4 шт.
D7, D8 – Zener 5V6 (стабилитрон на напряжение 5,6 Вольта) – 2 шт.
D11 – 1N4001 – 1 шт.
D12 – LED – светодиод – 1 шт.

Микросхемы:

U1, U2, U3 – TL081 – 3 шт.

Транзисторы:

Q1 – NPN BC548 (BC547) – 1 шт.
Q2 – NPN 2N2219 (BD139, отечественный КТ961А) – 1 шт. (При замене на BD139 не перепутайте цоколевку, при установке его на плату ноги перекрещиваются)
Q3 – PNP BC557 (BC327) – 1 шт.
Q4 – NPN 2N3055 – 1 шт. (А лучше применить отечественный КТ827, причем установить его на внушительный радиатор)

Напряжение вторичной обмотки трансформатора 25 Вольт, ток вторички и мощность транса выбирайте в зависимости от того, каие параметры хотите иметь на выходе. Для расчета трансформатора можно воспользоваться программой из статьи:

В поисках информации по данной схеме мы все-таки нашли один вариант печатной платы в LAY формате на одном из форумов, ее разработал DRED. Отличительной особенностью этого варианта является то, что она изначально заточена на применение транзистора BD139, поэтому перекручивать ноги у этого элемента при установке не нужно. Вид платы LAY6 формата следующий:

Фото-вид платы DRED-варианта:

Плата односторонняя, размер 75 х 105 мм.

Но на этом наша статья не заканчивается. На одном из буржуйских сайтов мы нашли еще один вариант печатной платы данного блока питания. Дорожки немного тоньше, расположение элементов чуток компактнее и потенциометры регулировки тока стабилизации и напряжения располагаются непосредственно на печатке. Используя исходные изображения мы сваяли лейку, прада внесли некоторые незначительные изменения. LAY6 формат платы БП выглядит так:

Фото-вид и расположение элементов:

Плата односторонняя, размер 78 х 96 мм, схема та же, номиналы элементов те же. Ну и напоследок пара снимков собранных лабораторных блоков питания по данной схеме:

Плата в сборе по второму варианту печатной платы:

Не экономьте на размере радиатора, выходник греется, дополнительный обдув лишним не будет.
Блок питания 100% повторяем, и надеемся что полученной информации будет достаточно для его изготовления. Все материалы в архиве, размер – 1,85 Mb.

Блок питания 0-30 Вольт своими руками

Сколько всяких интересных радиоустройств собирают радиолюбители, но основа, без которой не будет работать практически ни одна схема - блок питания . .Часто до сборки приличного блока питания просто не доходят руки. Конечно промышленность выпускает достаточно качественных и мощных стабилизаторов напряжения и тока, однако не везде они продаются и не у всех есть возможность их купить. Проще спаять своими руками.

Схема блока питания:

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

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

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

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

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

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

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

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

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