Как сделать блок питания 12В своими руками — схема и описание

Компоновка прибора

Если мы хотим сделать достойное устройство, которое не стыдно потом подключить в качестве постоянного источника питания, например для цепочки светодиодов, мы должны начать с трансформатора, платы для монтажа электронных компонентов и коробки, в которой все это будет быть решенным и подключенным. Выбирая коробку, важно учитывать, что электрические цепи при эксплуатации перегреваются. Поэтому хорошо найти ящик подходящего размера и с отверстиями для вентиляции. Можно купить в магазине или получить корпус от компьютерного блока питания. Последний вариант может оказаться громоздким, но для простоты вы можете оставить в нем существующий трансформатор даже вместе с охлаждающим вентилятором.

Корпус питания
Корпус питания

На трансформаторе нас интересует низковольтная обмотка. Если он обеспечивает падение напряжения от 220В до 16В, это идеальный случай. Если нет, вам придется перемотать его. Перемотав и проверив напряжение на выходе трансформатора, его можно закрепить на схеме. И сразу подумайте, как внутри коробки будет монтироваться печатная плата. Для этого есть посадочные отверстия.

Обмотка низкого напряжения
Печатная плата

Дальнейшие шаги по установке будут выполняться на этой схеме, а это означает, что она должна быть достаточной по площади, длине и допускать возможную установку радиаторов на диоды, транзисторы или микросхему, которая еще не подходит для выбранной коробки.

Диодный мост

Собираем диодный мост по схеме, у вас должен получиться такой гул четырех диодов. Кроме того, левая и правая пары в равной степени состоят из последовательно соединенных диодов, и обе пары параллельны друг другу. Один конец каждого диода отмечен полосой — это обозначено знаком плюс. Сначала припаиваем диоды попарно друг к другу. Последовательно — это означает, что плюс первого связан с минусом второго. Получатся и свободные концы пары — плюс и минус. Параллельное соединение пар означает объединение как преимуществ пар, так и обоих минусов. Теперь у нас есть выходные контакты моста: плюс и минус. Или их можно назвать полюсами: верхним и нижним.

Схема диодного моста

Оставшиеся два полюса — левый и правый — используются как входные контакты, на них подается переменное напряжение от вторичной обмотки понижающего трансформатора. А диоды будут подавать на выходы моста постоянное знакопульсирующее напряжение.

Если вы теперь подключите конденсатор параллельно выходу моста, соблюдая полярность — на большей части моста — плюс конденсатор, он начнет сглаживать напряжение, а также его емкость будет большой. 1000 мкФ будет достаточно и даже набор 470 мкФ.

Внимание! Электролитический конденсатор — опасное устройство. Он может взорваться при неправильном подключении, при подаче напряжения вне рабочего диапазона или при перегреве. При этом по округе разбросано все его внутреннее содержимое: тряпки корпуса, фольга и брызги электролитов. Что очень опасно.

Ну вот и простейший (если не примитивный) блок питания для устройств с напряжением 12 В постоянного тока, то есть постоянного тока.

Проблемы простого блока питания с нагрузкой

Сопротивление, показанное на диаграмме, является эквивалентной нагрузкой. Нагрузка должна быть такой, чтобы ток, подаваемый на нее, не превышал 1 А при подаче напряжения 12 В. Мощность и сопротивление нагрузки можно рассчитать по формулам.

Отсюда сопротивление R = 12 Ом и мощность P = 12 Вт. Это означает, что если мощность больше 12 Вт, а сопротивление меньше 12 Ом, наша схема начнет работать с перегрузкой, она сильно нагреется и быстро разрядится. Есть несколько способов решить проблему:

1. Стабилизируйте выходное напряжение таким образом, чтобы при изменении сопротивления нагрузки ток не превышал максимально допустимого значения, а в случае внезапных скачков тока в сети нагрузки — например, при включении некоторых устройств — пиковые значения тока уменьшаются до номинальной стоимости. Такие явления возникают, когда блок питания подает питание на электронные устройства — радиоприемники и т.д.
2. Используйте специальные схемы защиты, отключающие питание при превышении тока нагрузки.
3. Используйте более мощные блоки питания или блоки питания с большим запасом мощности.

Как пользоваться инерционным стабилизатором

Как оказалось, использовать инерционный стабилизатор намного проще, чем использовать традиционный стедикам. Жесткий инерционный стабилизатор всегда сразу готов к работе благодаря отсутствию затухающих колебаний, присущих стедикамам маятникового типа.

Когда скорость набирается, оператору остается только сильнее сжать ручку устройства и ослабить захват, поскольку скорость движения стабилизируется, и траектория становится прямой.

Вес сбалансированной вручную конструкции позволяет легко определять положение камеры относительно горизонта с помощью тактильных ощущений. Для улучшения тактильных ощущений ручка удалена от центра тяжести системы на большее расстояние, чем на профессиональных видеокамерах.

Стабилизатор напряжения LM 7805, LM 7809, LM 7812

Вы, наверное, обратили внимание, что напряжение в розетке не 220 В, а колеблется в определенных пределах. Особенно это заметно при подключении мощной нагрузки. Если не принимать никаких специальных мер, он будет изменяться на выходе блока питания в пропорциональном диапазоне. Однако такие колебания крайне нежелательны, а иногда и неприемлемы для многих электронных элементов. Следовательно, напряжение после конденсаторного фильтра необходимо стабилизировать. В зависимости от параметров питаемого устройства используются два варианта стабилизации. В первом случае используется стабилитрон, а во втором — интегральный стабилизатор напряжения. Рассмотрим применение последнего.

В радиолюбительской практике широко применяются стабилизаторы напряжения серий LM78xx и LM79xx. Две буквы обозначают производителя. Поэтому вместо LM могут быть другие буквы, например CM. Маркировка состоит из четырех цифр. Первые два — 78 или 79 означают положительное или отрицательное напряжение соответственно. Последние две цифры, в данном случае два x вместо них: xx, указывают значение выхода U. Например, если положение двух x равно 12, то этот стабилизатор излучает 12 В; 08 — 8В и так далее

Например, расшифруем следующие приметы:

LM7805 → 5 В положительное напряжение

LM7912 → 12В, отрицательный U

Интегральные стабилизаторы имеют три выхода: входной, общий и выходной; рассчитан на ток 1А.

Если на выходе U намного больше, чем на входе и потребляется максимальный ток 1 А, стабилизатор сильно нагревается, то его следует установить на радиатор. Конструкция корпуса предусматривает такую ​​возможность.

Если ток нагрузки намного ниже предельного, устанавливать радиатор не нужно.

Использование импульсных преобразователей

До этого мы строили блоки питания на дискретных элементах, но для этого можно использовать уже готовые модули. В Интернете можно найти все, что угодно, но обычно это «все» недорого. Для работы таких преобразователей необходимо на вход подать постоянное напряжение, любой блок питания с соответствующим выходным напряжением (12-24-36 вольт), например от ноутбука или несколько блоков питания для светодиодной ленты такой же мощности, соединенные последовательно.

Во-первых, давайте взглянем на некоторые из самых популярных преобразователей постоянного тока в постоянный, которые можно использовать для создания лабораторных источников питания.

Понижающий импульсный преобразователь XL4016

Несмотря на относительно невысокую стоимость, этот преобразователь обладает хорошими характеристиками:

• Уин. — 3… 40 В;
• Из. — 1,2… 35 В (регулируемое);
• I максимальный — 10А;
• Я ухожу. — 140 мА… 12 А (регулируемый);
• P из максимального — 300 Вт (с принудительным охлаждением);
• I неактивный — 25 мА;
• защита от короткого замыкания и перегрева — да.

Равномерное регулирование тока и напряжения осуществляется с помощью многооборотных регулирующих резисторов, которые в лабораторных источниках питания лучше заменить на потенциометры.

Схема подключения модуля довольно проста и осуществляется при помощи винтовой колодки с четырьмя выводами. Мы подаем входное напряжение на первые две клеммы, соблюдая полярность, с двух других снимаем ток и напряжение, установленные подстроечными резисторами.

Существует модификация этого преобразователя с выходной мощностью 80 Вт (Iвых. Макс. — 8 А). Внешне он выглядит почти так же, но стоит в полтора раза дешевле и не имеет защиты от короткого замыкания и переполюсовки / перегрева. В остальном данная модификация ничем не отличается от предыдущей.

Повышающий импульсный преобразователь XL4016

Несмотря на одинаковое «название» и внешнее сходство, этот преобразователь имеет существенное отличие от двух предыдущих. Во-первых, он позволяет регулировать только выходное напряжение и в гораздо более узком диапазоне. Во-вторых, он растет. То есть с его помощью можно получить более высокое выходное напряжение, чем входное.

Другие особенности модуля следующие:

• Уин. — 10… 32 В;
• Из. — 12… 35 В (регулируемое);
• I максимальный — 10А;
• Я ухожу. — 140 мА… 6 А (регулируемый);
• P из максимального — 150 Вт (с принудительным охлаждением);
• I неактивный — 25 мА;
• защита от короткого замыкания и обратной полярности — n.

купить модули XL4016 всех вышеперечисленных модификаций можно на Алиэкспресс. Стоимость: от 3 до 4 долларов.

DC to DC Step Down Buck Converter 5V-30V to 0.8V-29V 5A

Практически готовый лабораторный блок питания, позволяющий получать напряжения в диапазоне 0,8… 29 В и ограничивать ток от 0 до 5 А.

Как видно на фото, агрегат состоит из двух модулей — регулировочного и измерительного. С помощью первого мы настраиваем параметры выходного напряжения, второй — это цифровой вольтметр с возможностью передачи данных на ПК по интерфейсу RX-TX.

Модуль питается от любого источника постоянного напряжения 5… 30 В соответствующей мощности. КПД устройства, по заявлению производителя, составляет 95%. Выходное напряжение можно регулировать в пределах 0,8… 29 В, ток — 0,1… 5 А. При выходных токах более 3 А следует использовать принудительное охлаждение.

Это удовольствие стоит 5,85 доллара и купить его можно здесь. Схема подключения модуля предельно проста. На вход подаем питание, с выхода забираем то, что хотим, задав параметры через отключающие резисторы. Трехконтактный разъем на плате дисплея используется для подключения устройства к ПК. Его распиновка показана ниже. Двухконтактный разъем не используется.

Чтобы быстро отрегулировать напряжение и ток, подстроечные резисторы (оба номиналом 10 кОм) необходимо заменить переменными, разместив их на передней панели блока питания.

Импульсный преобразователь CN4015-3.1

Этот понижающий преобразователь менее мощный, чем предыдущая модель, но имеет встроенный цифровой дисплей, а также позволяет регулировать ток и напряжение.

Основные особенности этого модуля:

• Уин. — 5… 36 В;
• Из. — 1,2… 32 В (регулируемое);
• Я ухожу. — 0… 5 А;
• Дуется. — 75Вт;
• защита от короткого замыкания и перегрева — да.

Поскольку дисплей является однострочным, он используется для отображения значений как напряжения, так и тока. Для изменения режима используется механическая кнопка. Не очень доступно, но вполне приемлемо. Также на этом же индикаторе может отображаться значение входного напряжения. Есть возможность откалибровать амперметр и вольтметр через управляющие устройства.

Также устройство оснащено USB-портом для зарядки гаджетов и светодиодной индикацией режимов: наличие входных / выходных напряжений, режим стабилизации и т.д. Схема подключения и назначение органов управления / индикации показаны на следующем рисунке.

Вы можете купить этот конвертер на Алиэкспресс за 4 доллара, перейдя по этой ссылке.

Напряжение на USB-порту соответствует установленному выходному напряжению, а не фиксированным 5 В. С одной стороны, это позволяет проводить ускоренную зарядку, с другой — легко сжечь гаджет, рассчитанный не более чем на 5 В.

Импульсный преобразователь повышенной мощности

Этот модуль может подавать ток до 20А, имеет расширенный диапазон регулирования напряжения, и этим мы завершим наш небольшой обзор импульсных преобразователей DC / DC с регулировкой мощности. Устройство позволяет плавно регулировать ток и напряжение, имеет защиту от короткого замыкания, перегрева и перегрузки.

Давайте посмотрим на основные возможности модуля:

• Уин. — 6… 40 В;
• Из. — 1,2… 36 В (регулируемое);
• Я ухожу. — 0… 20 А (рекомендуется не более 15 А);
• Дуется. — 300Вт;
• защита от короткого замыкания — да (самовосстановление, длительные перегрузки не выдерживает).

Модуль оснащен светодиодами, индицирующими работу, и переключателем, отключающим выходное напряжение. Схема подключения преобразователя и назначение органов управления приведены ниже, а сам модуль можно приобрести за 3,3 доллара на том же Алиэкспресс.

Советы по эксплуатации сетевого шуруповерта

Специалисты рекомендуют соблюдать определенные правила всем, кто решится переделать отвертку и спроектировать блок питания на 12 В для отвертки своими руками. Инструкции по обновлению инструмента включают следующие советы:

1. Вы можете использовать аккумуляторную отвертку столько, сколько захотите, и не беспокоиться о том, что батарея разрядится. Однако такому средству нужен отдых. Поэтому сделайте пятиминутный перерыв, чтобы избежать перегрева или перегрузки инструмента.
2. При работе с отверткой не забудьте подключить провод к области локтя. Так будет удобнее пользоваться устройством, а кабель при вкручивании шурупов не мешает.
3. Систематически очищайте блок питания шуруповерта от скопившейся пыли и грязи.
4. Поставляется новая заземленная батарея.
5. Не используйте более одного удлинительного кабеля для подключения к сети.
6. Такой прибор не рекомендуется использовать при работе на большой высоте (от двух метров).

Придерживаясь вышеперечисленных рекомендаций, вы сможете дольше эксплуатировать шуруповерт и продлить условия его работы, отложив покупку нового инструмента на долгое время.

Теперь вы знаете, какой блок питания нужен для шуруповерта на 12 В и из каких материалов самому сделать такую ​​конструкцию в домашних условиях. Нет необходимости заменять старую отвертку на новую. Радикальное решение стоит принимать только в том случае, если агрегат полностью вышел из строя и «дохлый» аккумулятор не является проблемой для мастера. Просто разберитесь в радиотехнике и вооружитесь паяльником. Так будет легче справиться с задачей.

Какой стабилизатор напряжения лучше: релейный или симисторный?

Устройства симисторного типа отличаются небольшими размерами корпуса, а уровень компактности таких устройств вполне сопоставим с электромеханическими и релейными моделями. Средняя стоимость симистора по сравнению с качественными устройствами релейного типа почти в два-три раза выше.

Релейный стабилизатор «Ресанта 10000/1-ц”

Несмотря на отличную скорость переключения и наличие значительного диапазона входных напряжений, любое релейное устройство шумно в работе и отличается низкими показателями точности.

Кстати, у всех релейных стабилизаторов есть некоторые ограничения по уровню мощности, из-за неспособности контактов коммутировать очень большие токи.

Думаете, подключать ли счетчик день / ночь? Прочтите статью о пользе двойного тарифа.

Процедура сборки светодиодного фонарика своими руками описана в этой статье.

Наиболее перспективным типом электронных стабилизаторов в настоящее время являются современные устройства, работающие в условиях двойного преобразования сетевого напряжения.

Помимо дороговизны, у этих устройств нет серьезных недостатков. Именно поэтому при выборе устройства стабилизатора, если его стоимость не критична, целесообразно отдавать предпочтение полностью собранным устройствам с использованием качественных полупроводников.

Самостоятельная намотка трансформатора

Комплексный расчет и изготовление самодельного силового трансформатора — дело сложное, трудоемкое, требует инструментов и навыков. Поэтому будет рассмотрен упрощенный способ — подбор блока подходящего под железо и переделка его на 12 В.

Если есть готовый трансформатор, но схемы подключения к нему нет, необходимо вызвать тестер его обмотки. Обмотка с наибольшим сопротивлением, вероятно, будет сетью. Остальные обмотки необходимо снять.

Затем вам нужно измерить толщину набора утюгов b и ширину центральной пластины a и умножить их. Получите площадь поперечного сечения жилы S = a * b (в кв. См.). Далее рассчитывается максимальный ток в амперах, который можно снять с обмотки напряжением 12 вольт: I = P / 12.

Определение центральной площади.

Далее рассчитывается количество витков на вольт по формуле n = 50 / S. Для 12 вольт необходимо намотать 12 * n витков с запасом около 20% на потери в меди и на стабилизаторе. А если его нет, то падение напряжения под нагрузкой. И последний шаг — это выбор сечения обмоточного провода по программе на плотность тока 2-3 ма / ммк.

Выбор медной проволоки.

Например, есть трансформатор с первичной обмоткой на 220 В с железным комплектом толщиной 3,5 см и центральным выступом шириной 2,5 см. Итак, S = 2,5 * 3,5 = 8,75 и мощность трансформатора

= 3Вт (приблизительно) Итак, максимально возможный ток при 12 В I = P / U = 3/12 = 0,25 А. Для намотки можно выбрать провод диаметром 0,35..0,4 мм2. На 1 вольт 50 / 8,75 = 5,7 витка, нужно намотать 12 * 5,7 = 33 витка. С учетом запаса — около 40 патронов.

Изготовление выпрямителя

Что такое выпрямитель и для чего он нужен? Это полупроводниковый диод, который представляет собой преобразователь. С его помощью переменный ток преобразуется в постоянный. Для анализа работы выпрямительного каскада нагляднее использовать осциллограф. Если вы видите перед диодами синусоидальную волну, после них будет почти ровная линия. Но небольшие кусочки синусоиды все равно будут. Избавьтесь от них позже.

К выбору диодов нужно отнестись со всей серьезностью. Если в качестве зарядного устройства будет использоваться источник питания на 12 Вольт, тогда необходимо будет использовать элементы с обратным током до 10 Ампер. Если мы намерены питать потребителей с малым током, то сборки моста будет вполне достаточно. Здесь стоит остановиться. Предпочтение следует отдать схеме выпрямителя, собранной в виде моста — из четырех диодов. При нанесении на полупроводник (полуволновая схема) КПД источника питания снижается почти вдвое.

Блок питания со стабилизатором на микросхеме

На рисунке ниже показано развитие предыдущей простой схемы с включением 12-вольтового стабилизатора LM7812 на выходе микросхемы.

Блок питания со стабилизатором на микросхеме

Это уже лучше, но максимальный ток в нагрузке такого стабилизированного блока питания все равно не должен превышать 1 А.

Как правильно рассчитать число витков

При перемотке вторичной катушки нужно знать, какому напряжению соответствует катушка. Если перематывать первичную обмотку не планируется, то ни сечение провода, ни его свойства рассчитывать не нужно. Проблема с первичной обмоткой заключается в большом количестве витков тонкой проволоки, из которой она сделана.

Для расчета вторичной обмотки делается 10 витков и трансформатор подключается к сети. Измеряется напряжение на выводах, после чего его делят на 10, после чего 12 делят на полученное число. В результате будет необходимое количество оборотов, и рекомендуется увеличить его на 10%, чтобы компенсировать падение напряжения.

Область применения

Источники питания с вторичным напряжением импульсного типа 12 Вольт используются для подключения к бытовой электросети:

• персональные компьютеры различных типов — для зарядки аккумуляторов и работы напрямую от сети;

• для зарядки электронных гаджетов, в том числе сотовых телефонов и смартфонов, плееров и видеокамер, а также других устройств, в конструкции которых используются аккумуляторные батареи;
• для зарядки портативного портативного электроинструмента: отвертки, болгарки и т д;
• для подключения светодиодных осветительных приборов (светильников и светодиодных лент);
• для использования других устройств, требующих работы от сети постоянного тока напряжением 12 В и до 5 ампер — автомагнитолы или автомагнитолы в доме или гараже.

Импульсный блок питания на TL494 своими руками — схема и подробная инструкция по монтажу

Корпус этого самодельного импульсного блока питания состоит из двух частей: основания Kradex Z4A и вентилятора (кулера), который можно увидеть на фото. Это как бы продолжение тела, но обо всем по порядку.

Схема импульсного источника питания для TL494
Что касается необходимых деталей, нам потребуются:

• ШИМ-контроллер (IC1) — TL494.
• Операционный усилитель (IC2) — LM324.
• 2 линейных контроллера (VR1, VR2) — L7805AB и LM7905.
• 4 биполярных транзистора Т1, Т2 — С945 и Т3, Т4 — MJE13009.
• 2 диодных моста — VDS2 (MB105) и VDS1 (GBU1506).
• 5 выпрямительных диодов (D3 — D5, D8, D9) — 1N4148.
• 2 выпрямительных диода (D6, D7) — FR107.
• 2 выпрямительных диода (D10, D11) — FR207.
• 2 выпрямительных диода (D12, D13) — FR104.
• Диод Шоттки (D15) — F20C20.
• 5 индуктивностей — L1 (100 мкГн), L5 на желтом кольце (100 мкГн), L3, L4 (10 мкГн), L6 (8 мкГн).
• Синфазная индуктивность (L2) — 29 мГн.
• 2 импульсных трансформатора — Tr1 (EE16) и Tr2 (EE28 — EE33, ER35).
• Трансформатор (Тр3) — БВ ЭИ 382 1189.
• Предохранитель (F1) — 5А.
• Термистор (NTC1) — 5,1 Ом.
• Варистор (VDR1) — 250 В.
• Резисторы — R1, R9, R12, R14 (2,2 кОм); R2, R4, R5, R15, R16, R21 (4,7 кОм); R3 (5,6 кОм); R6, R7 (510 кОм); R8 (1 МОм); R13 (1,5 кОм); R17, R24 (22 кОм); R18 (1 кОм);
• R19, ​​R20 (22 Ом); R22, R23 (1,8 кОм); R27, R28 (2,2 Ом); R29, R30 (470 кОм, 1-2 Вт); R31 (100 Ом, 1-2 Вт); R32, R33 (15 Ом); R34 (1 кОм, 1-2 Вт).
• Переменные резисторы (R10, R11) — 10 кОм, можно использовать 3 или 4.
• Резисторы (R25, R26) — 0,1 Ом; шунта, мощность зависит от выходной мощности блока питания.
• Конденсаторы — С1, С8, С27, С28, С30, С31 (0,1 мкФ); C3 (1 нФ, пленка); C4 — C7 (0,01 мкФ); C10 (0,47 мкФ, 275 В, X); C12 (0,1 мкФ, 275 В, X); C13, C14, C19 (0,01 мкФ, 2 кВ, Y); С20 (1 мкФ, 250 В, пленка); C21 (2,2 нФ, 1 кВ); C23, C24 (3,3 нФ).
• Электролитические конденсаторы — C2, C9, C22, C25, C26, C34, C35 (47 мкФ); C11 (1 мкФ); C15, C16 (2,2 мкФ); C17, C18 (470 мкФ, 200 В); C29, C32, C33 (1000 мкФ, 35 В).
• 2 светодиода — D1 (зеленый, 5 мм) и D2 (красный, 5 мм) или диоды, только если индикация не нужна.

Из элементов конструкции вам потребуются:

1. Корпус Z4A.
2. Переключатель — 250 В, 6 А.
3. Патрон плавкого предохранителя.
4. Розетка для подключения к 220 В.
5. Штекер для подключения к 220 В.
6. Разъем для выходного напряжения.
7. Вентилятор 12В.
8. Вольтметр.
9. Амперметр.

Как видите, схема работает на микросхеме TL494. Аналогов много, но лучше использовать оригинальные микросхемы. Они не такие уж и дорогие, но работают надежно, в отличие от китайских подделок.
Также можно разобрать с компьютеров несколько старых блоков питания и собрать оттуда необходимые детали, но лучше по возможности использовать новые детали и микросхемы — это повысит шансы на успех.
В связи с тем, что выходной мощности интегрированных ключевых элементов TL494 недостаточно для управления силовыми транзисторами, работающими на основном импульсном трансформаторе Tr2, для силовых транзисторов T3 и T4 построена схема управления с использованием трансформатора управления Tr1. Этот управляющий трансформатор можно использовать в старом силовом компьютере без изменения состава обмоток. Управляющий трансформатор Tr1 приводится в действие транзисторами T1 и T2.

Сигналы с управляющего трансформатора через диоды D8 и D9 поступают на базы силовых транзисторов. Транзисторы Т3 и Т4 используются биполярные марки MJE13009. Можно использовать транзисторы на меньший ток — MJE13007, но здесь даже лучше оставить на больший ток, чтобы повысить надежность и мощность схемы, хотя от короткого замыкания в высоковольтной цепи это не спасет схемы.
Кроме того, эти транзисторы генерируют колебания трансформатора Тр2, который преобразует выпрямленное напряжение 310 Вольт с диодного моста VDS1 в то, что нам нужно (в данном случае 30-31 Вольт). О данных по перемотке или намотке трансформатора с нуля мы поговорим чуть позже. Выходное напряжение снимается со вторичных обмоток этого трансформатора, к которым подключен выпрямитель и ряд фильтров, так что напряжение максимальное без пульсаций.
Выпрямитель необходимо использовать на диодах Шоттки, чтобы минимизировать потери при выпрямлении и исключить большой нагрев этого элемента; по схеме использован двойной диод Шоттки D15. Опять же, чем выше допустимый ток диода, тем лучше. Если неосторожно запустить схему в первый раз, велика вероятность вывести из строя эти силовые транзисторы и диоды Т3 и Т4. В выходных фильтрах схемы стоит использовать электролитические конденсаторы с низким ESR (Low ESR). Катушки индуктивности L5 и L6 в нашем случае использовались неисправными блоками питания компьютера. L6 используется без смены обмотки, это цилиндр с десятью витками толстой медной проволоки. L5 необходимо перемотать, поскольку компьютер использует несколько уровней напряжения — нам просто нужно одно напряжение, которое мы будем регулировать.

L5 — желтое кольцо (не все кольца подойдут, так как можно использовать ферриты с разными характеристиками, нам нужен только желтый). На это кольцо необходимо намотать около 50 витков медной проволоки диаметром 1,5 мм. Резистор R34 является демпфирующим резистором — он разряжает конденсаторы, чтобы во время настройки не возникало ситуации долгого ожидания снижения напряжения при повороте ручки регулировки.
На радиаторах устанавливаются элементы Т3 и Т4, а также наиболее чувствительные к нагреванию Д15. В этом проекте они также были взяты из старых блоков и отформатированы (вырезаны и сложены по размеру корпуса и печатной платы).

Схема является импульсной и может вносить собственный шум в домашнюю сеть, поэтому необходимо использовать синфазную индуктивность L2. Фильтры с индуктивностями L3 и L4 используются для фильтрации существующего сетевого шума. Термистор NTC1 устранит импульс тока в момент подключения цепи к розетке, запуск цепи будет более мягким.

TL494 требует менее 310 вольт для управления напряжением и током и для работы, поэтому используется отдельная цепь питания. Построен на малогабаритном трансформаторе Тр3 БВ ЭИ 382 1189.
С вторичной обмотки напряжение выпрямляется и сглаживается конденсатором — просто и весело. Таким образом, мы получаем 12 вольт, необходимых для управляющей части силовой цепи. Далее с помощью микросхемы линейного стабилизатора 7805 стабилизируют 12 вольт до 5 вольт — это напряжение используется для цепи индикации напряжения и тока.
Также искусственно создается напряжение -5 Вольт для питания операционного усилителя цепи индикации напряжения и тока. В принципе, можно использовать любую схему вольтметра и амперметра, доступную для данного импульсного источника питания, и, если нет необходимости, этот этап стабилизации напряжения может быть исключен. Как правило, используются схемы измерения и индикации, построенные на микроконтроллерах, для которых требуется питание порядка 3,3-5 Вольт. Подключение амперметра и вольтметра указано на схеме.

На фото изображена печатная плата с микроконтроллером. Амперметр и вольтметр крепятся к панели болтами, которые вкручиваются в гайки, прочно приклеенные к пластику суперклеем. Этот индикатор имеет предел измерения тока до 9,99А, что для данного блока питания явно недостаточно. В дополнение к функциям отображения модуль измерения тока и напряжения больше не задействован по отношению к материнской плате устройства. Функционально подходит любой сменный измерительный модуль.
Схема управления напряжением и током построена на четырех операционных усилителях (используется LM324 — 4 операционных усилителя в одном корпусе). Для питания этой микросхемы стоит использовать фильтр на элементах L1 и С1, С2. Настройка схемы состоит из выбора пунктов, отмеченных звездочкой, для установки диапазонов регулирования. Схема управления смонтирована на отдельной печатной плате. Кроме того, для более плавного регулирования тока можно использовать несколько правильно подключенных переменных резисторов.
Для установки частоты преобразователя необходимо выбрать номинал конденсатора С3 и номинал резистора R3. На схеме представлена ​​небольшая табличка с расчетными данными. Слишком высокая частота может увеличить потери на силовых транзисторах при переключении, поэтому увлекаться не стоит, оптимально, на мой взгляд, использовать частоту 70-80 кГц, а то и меньше.
Теперь о параметрах намотки или перемотки трансформатора Тр2. Я также использовал базу старых компьютерных блоков питания. Если вам не нужен большой ток и высокое напряжение, то такой трансформатор можно не перематывать, а использовать уже готовый, соединив обмотки соответственно. Однако, если требуется больший ток и напряжение, трансформатор необходимо перемотать, чтобы получить лучший результат.
Прежде всего, нам нужно разобрать то ядро, которое у нас есть. Это самый ответственный момент, так как ферриты достаточно хрупкие и ломать их нельзя, иначе все — мусор. Затем, чтобы разобрать сердечник, его необходимо нагреть, так как производитель обычно использует для склеивания половинок эпоксидную смолу, которая при нагревании размягчается. Запрещается использовать открытые источники огня. Подойдет электрическое отопительное оборудование, в бытовых условиях, например, электрическая плита.
После нагрева аккуратно разделите половинки сердцевины. После остывания снимаем все родные обмотки. Теперь необходимо рассчитать необходимое количество витков первичной и вторичной обмоток трансформатора. Для этого можно воспользоваться программой ExcellentIT (5000), в которой мы задаем нужные нам параметры преобразователя и получаем расчет количества витков относительно используемого сердечника.
Также после намотки сердечник трансформатора необходимо снова склеить, также рекомендуется использовать высокопрочный клей или эпоксидную смолу. При покупке нового сердечника может не потребоваться приклеивание, так как часто половинки сердечника соединяются металлическими скобами и болтами. Обмотки должны быть намотаны плотно, чтобы исключить акустический шум при работе устройства. При желании обмотки можно залить каким-нибудь парафином.
Печатные платы были разработаны для корпуса Z4A. Он претерпевает незначительные изменения, чтобы обеспечить циркуляцию воздуха для охлаждения. Для этого по бокам и сзади просверливается несколько отверстий, а сверху просверливается отверстие под вентилятор.

Вентилятор дует, из отверстий выходит лишний воздух. Вентилятор можно расположить и наоборот так, чтобы он всасывал воздух из корпуса. На самом деле вентиляторное охлаждение требуется нечасто, к тому же даже при больших нагрузках элементы схемы не сильно перегреваются.
Готовятся и передние панели. Индикаторы напряжения и тока используются с семисегментными индикаторами, а в качестве светофильтра для этих индикаторов используется металлизированная антистатическая пленка, такая как та, в которой радиоэлементы упакованы со знаком электростатической чувствительности.
Также можно использовать полупрозрачную пленку, приклеенную к оконным стеклам, или автомобильную светонепроницаемую пленку. Наборы передней и задней лицевых панелей можно настроить на любой вкус. В нашем случае на тыльной стороне находится розетка для подключения к розетке, отсек предохранителей и выключатель. На передней панели находятся индикаторы тока и напряжения, светодиоды для индикации стабилизации тока (красный) и стабилизации напряжения (зеленый), ручки переменного резистора для регулировки тока и напряжения и быстроразъемный соединитель, к которому подключено выходное напряжение.

Правильно установленный источник питания требует только регулировки диапазонов регулировки.
Токовая защита (стабилизация) работает следующим образом: при превышении установленного тока на микросхему TL494 подается сигнал на понижение напряжения — чем ниже напряжение, тем меньше ток. В этом случае на передней панели загорается красный светодиод, сигнализирующий о превышении установленного тока или о коротком замыкании. В режиме нормальной стабилизации напряжения горит зеленый светодиод.
Основные характеристики импульсного блока питания во многом зависят от используемого базового элемента, в данной версии они следующие:

1. Входное напряжение — 220 вольт переменного тока.
2. Выходное напряжение составляет от 0 до 30 вольт постоянного тока.
3. Выходной ток больше 15А (фактически проверенное значение).
4. Режим стабилизации напряжения.
5. Режим стабилизации тока (защита от короткого замыкания).
6. Индикация обоих режимов светодиодом.
7. Небольшие размеры и вес при большой мощности.
8. Регулировка ограничения тока и напряжения.

Подводя итог, можно увидеть, что этот импульсный блок питания отличается высоким качеством и мощностью. Это позволяет вам использовать эту версию источника питания как для тестирования некоторых ваших цепей, так и для зарядки автомобильных аккумуляторов.
Также стоит отметить, что выходные емкости довольно большие, поэтому коротких замыканий лучше избегать, так как разряд конденсаторов с большой вероятностью может вывести из строя схему (ту, к которой мы подключены), правда, без этой емкости , будет хуже выходное напряжение — усилится пульсация. Это особенность импульсного блока: в аналоговых блоках питания выходная емкость, как правило, не превышает 10 мкФ за счет его схем. Таким образом, мы получаем универсальный лабораторный импульсный источник питания, способный работать в широком диапазоне нагрузок от практически нуля до десятков ампер и вольт. Блок питания доказал свою эффективность как при питании небольших цепей во время тестирования (но здесь защита от короткого замыкания мало поможет из-за большой выходной мощности) с потреблением в миллиамперах, так и при использовании в ситуациях, когда выходная мощность очень велика.
Также прикрепляем печатные платы (вольтметр и амперметр сюда не входят, так как использовать можно абсолютно все).

Стабилизация напряжения на выходе

Для стабилизации выходного напряжения можно использовать целый полупроводниковый элемент. Это может быть как стабилитрон с рабочим напряжением 12 Вольт, так и более современные и совершенные сборки типа LM317, LM7812. Последние предназначены для стабилизации напряжения на уровне 12 вольт. Так что даже если на выходе выпрямительного каскада будет 15 Вольт, после стабилизации оно будет только 12. Все остальное перейдет в нагрев. Это значит, что установка стабилизатора на радиатор крайне важна.

Простой импульсный блок питания своими руками

Рассмотрим, как сделать простейший миниатюрный импульсный блок питания. Изготовить прибор по представленной схеме сможет любой начинающий радиолюбитель. Он не только компактен, но и работает в широком диапазоне напряжений питания.
Самодельный импульсный блок питания имеет сравнительно небольшую мощность, в пределах 2 Вт, но при этом буквально неразрушим, даже длительных коротких замыканий не боится.

Простая схема импульсного источника питания
Источник питания — маломощный импульсный источник питания самогенераторного типа, установленный на одиночном транзисторе. Автогенератор питается от сети через токоограничивающий резистор R1 и однополупериодный выпрямитель в виде диода VD1.

Простой импульсный силовой трансформатор
Импульсный трансформатор имеет три обмотки: коллекторную или первичную, базовую и вторичную.

Важным моментом является обмотка трансформатора — как на печатной плате, так и на схеме есть начала обмоток, поэтому никаких проблем возникнуть не должно. Количество витков обмоток мы позаимствовали у трансформатора для зарядки сотовых телефонов, так как схема практически такая же, количество обмоток такое же.
Сначала наматываем первичную обмотку, которая состоит из 200 витков, сечением провода от 0,08 до 0,1 мм. Затем кладем изоляцию и этим же проводом наматываем базовую обмотку, которая содержит от 5 до 10 витков.
Сверху наматываем выходную обмотку, количество ее витков зависит от необходимого напряжения. В среднем это оказывается около 1 вольт на оборот.
Сердечник трансформатора можно найти в неработающих блоках питания сотовых телефонов, драйверах светодиодов и других маломощных блоках питания. Как правило, они строятся на основе несимметричных схем, в состав которых входит требуемый трансформатор.

Сердечник трансформатора
Один момент: привод несимметричный и между половинками сердечника должен быть немагнитный зазор. Он находится на сердечниках зарядных устройств для сотовых телефонов. Пространство относительно небольшое (достаточно полмиллиметра). Если трансформатора с зазором нет, его можно сделать искусственно, поместив между половинками сердечника слой офисной бумаги.

Готовый трансформатор
Собираем готовый трансформатор, стягиваем половинки сердечника скотчем или плотно склеиваем суперклеем.

Плата в сборе без трансформатора
Схема не имеет стабилизации выходного напряжения и узлов защиты, но не боится коротких замыканий. При коротком замыкании ток в первичной цепи естественно увеличивается, но он ограничивается вышеупомянутым резистором, поэтому все лишнее рассеивается на резисторе в виде тепла, так что блок можно безопасно замкнуть даже на длительное время. Это решение снижает эффективность блока питания в целом, но делает его практически неразрушимым, в отличие от самих зарядных устройств для мобильных телефонов.

Самый простой импульсный блок питания
Указанный резистор ограничивает входной ток до 14,5 мА. По закону Ома, зная напряжение в сети, можно легко рассчитать мощность, которая находится в районе 3,3 Вт. Это входная мощность, с учетом КПД преобразователя выходная мощность будет на 20-30% ниже этой. Мощность можно увеличить, уменьшив сопротивление указанного резистора.
Силовой транзистор представляет собой биполярный транзистор с обратной проводимостью малой мощности с высоким напряжением. Подойдут такие клавиши, как MJE13001, 13003, 13005. Более мощные ставить смысла нет, достаточно первого варианта.
На выходе схемы установлен выпрямитель на основе импульсного диода, для уменьшения потерь можно использовать диод Шоттки, рассчитанный на ток 1А. Далее идет конденсатор фильтра, светодиод питания и пара резисторов.

Что касается недостатков схемы:
Ограниченная выходная мощность: чтобы построить на этой основе блок питания на 10-20 Вт, необходимо уменьшить сопротивление и увеличить мощность. Это нужно, чтобы нагрев не выходил за пределы, но это неудобно и увеличивает габариты блока питания.
Ограничительный резистор на входе немного снижает КПД, но все равно снижает его. Но за счет этого обеспечивается безопасная работа агрегата.
Подобные схемы используются там, где требуется мощность в диапазоне 3-5 Вт, например, этот блок предназначен для питания небольшого кулера, поэтому мощность ограничена до 2 Вт.
У такого простого импульсного источника питания есть много областей применения, поскольку он гальванически изолирован от сети, поэтому он безопасен и его выходное напряжение никоим образом не связано с сетью. Отличный вариант для питания светодиодов, охлаждающих вентиляторов, питания некоторых маломощных цепей и многого другого.

Видео об этом блоке питания:

Схемы инверторов

Полученное выпрямленное напряжение поступает на преобразователь (инвертор). Он выполняется на биполярных или полевых транзисторах, а также на элементах IGBT, сочетающих в себе свойства полевых и биполярных. В последние годы стали популярными мощные и недорогие полевые транзисторы с изолированным затвором (MOSFET). На таких элементах удобно строить ключевые схемы инвертора. В импульсных схемах питания используются различные варианты включения полевого МОП-транзистора, но в основном используются двухтактные схемы для простоты и возможности увеличения мощности без значительных изменений.

Схема пуш-пуля

Схема двухтактного преобразователя.

Двухтактный инвертор (двухтактный, двухтактный) является примером двухтактного преобразователя. Транзисторные переключатели работают на первичной обмотке трансформатора, которая состоит из двух полуобмоток I и II. Транзисторы открываются поочередно на определенное время. Когда верхний транзистор открыт, ток течет по полуобмотке I (красная стрелка), когда второй — по полуобмотке II (зеленая). Чтобы избежать ситуации, когда оба ключа открыты (из-за конечной скорости транзисторов), схема управления формирует паузу, называемую мертвым временем.

Контроль транзисторов с учетом мертвого времени.

Эта схема хорошо работает при низких напряжениях питания (до +12 вольт). Недостатком является наличие перенапряжений с амплитудой, равной удвоенному напряжению питания. Это предполагает использование транзисторов, рассчитанных на удвоенное напряжение.

Мостовая схема

Двухтактный мост лишен главного недостатка предыдущей схемы.

Двухтактная мостовая инверторная схема.

Здесь одновременно открывается пара транзисторов Т1 и Т4, затем Т2 и Т3 (ключевой управляющий сигнал формируется с учетом мертвого времени). В этом случае первичная обмотка подключена к источнику питания с одной или другой стороны. Ширина импульса равна полному напряжению питания, скачки напряжения отсутствуют. К недостаткам можно отнести использование четырех транзисторов вместо двух. Помимо увеличения габаритов блока питания, это приводит к двукратным потерям напряжения.

Полумостовая схема

На практике часто используется схема полумостового инвертора, что в некоторой степени является компромиссом между двумя предыдущими схемами.

Полумостовая схема.

В этом случае одна сторона обмотки переключается путем попеременного открытия транзисторов T1 и T2, а другая подключается к средней точке емкостного делителя C1, C2. Достоинства схемы:

• в отличие от двухтактного, здесь нет скачков напряжения;
• в отличие от моста используются всего два транзистора.

С другой стороны, обмотка трансформатора питается только половиной напряжения питания.

Однотактные схемы

В схемах преобразователя также используются несимметричные схемы — прямого и обратного хода. Их ключевое отличие от двухтактных: трансформатор (точнее его первичная обмотка) одновременно выполняет роль накопительной индуктивности. В схемах обратного хода энергия накапливается в первичной обмотке во время открытого состояния транзистора и передается нагрузке через вторичную обмотку в закрытом состоянии. В линейных проекторах накопление энергии и возврат к потребителю происходят одновременно.

Двухфазный режим работы однотактного реверсивного инвертора.

Сборка рабочей конструкции

Для удобства использования и подключения я вынес кабель от блока питания в аккумуляторный отсек. Кабель занял 3,5 метра
длинный, который был в наличии. Я удалил все элементы из батареи и установил LC-фильтр. Теперь,
если как-то у меня рабочий аккум, его всегда можно поставить на отвертку и привод
убрать еду в запас. Батарейки из АКБ не выкидывал, есть идея где их использовать, но это тема для
еще один обзор.

Поскольку кабель, соединяющий привод с отверткой, имеет некоторое сопротивление и индуктивность, возможно
попробуйте замкнуть накоротко провода катушки L1. Теоретически это может увеличить мощность на небольшую долю
имея в виду.

С тросом отвертка чувствует себя отлично, но если честно при торможении чувствовалась слабоватая
но нет. Но пробная затяжка саморезов развеяла мои сомнения: саморезы длиной 35 мм бесшумно вкручиваются в фанеру
20мм. Это означает, что отвертка удовлетворит большинство потребностей в ремонте.

У блока перерезал все выходные провода, оставив зеленое начало, припаял его конец к общему проводнику
вкладки, в которые впаяны все черные. Лучше всего аккуратно удалить все провода, но мой паяльник оказался слишком слабым
для этого пришлось его отрезать. На общий контакт и +12 (там, где припаяны желтые) припаял два коротких жестких
медные провода и подключаются через клеммную колодку кабелем к шуре.

На этом обзор завершен, мы получили то, что хотели — отвертка отлично работает от компьютерного привода
питание. В будущем планирую сделать прочный фанерный корпус без слота для силовой платы —
тесты показали, что радиаторы на плате совсем не нагреваются, и вам не нужно беспокоиться о перегреве элементов в замкнутом пространстве
дело.