Схема лабораторного БП: от простейшего до мощного с легкой регулировкой

Схемы блоков питания

Напряжение питания лаборатории составляет от 0 до 35 вольт. Для этого подходят схемы, по которым можно собрать следующие блоки питания:

• униполярный;
• биполярный;
• лабораторный пульс.

Конструкции таких устройств обычно собирают на обычных трансформаторах напряжения (ТН) или импульсных трансформаторах (ИТ).

Внимание! Разница между IT и TV заключается в том, что на обмотки TV подается синусоидальное переменное напряжение, а на обмотки IT поступают униполярные импульсы. Схема подключения у обоих абсолютно идентична.

Импульсный трансформатор

Простой лабораторный

Однополюсный блок питания с возможностью регулирования выходного напряжения можно собрать по схеме, в которую входят:

• понижающий трансформатор Тр (220/12… 30 В);
• диодный мост Dr для выпрямления пониженного напряжения;
• электролитический конденсатор С1 (4700 мкФ * 50 В) для гашения пульсаций переменной составляющей;
• потенциометр для регулировки выходного напряжения P1 5 кОм;
• резисторы R1, R2, R3 номиналом 1 кОм, 5,1 кОм и 10 кОм соответственно;
• два транзистора: Т1 КТ815 и Т2 КТ805, которые желательно устанавливать на радиаторах;
• для проверки выходного напряжения установлен цифровой вольтметр с диапазоном измерения от 1,5 до 30 В.

В коллекторную цепь транзистора Т2 входят: С2 10 мкФ * 50 В и диод D1.

Простая схема питания

Довожу до вашего сведения. Диод установлен для защиты C2 от обратной полярности при подключении к аккумуляторам для зарядки. Если такая процедура не предусмотрена, ее можно заменить перемычкой. Все диоды должны выдерживать ток не менее 3 А.

Простая схема питания

Двухполярный источник питания

Для питания усилителей низкой частоты (УНЧ) с двумя плечами усиления необходимо использовать биполярный источник питания.

Важно! При установке лабораторного блока питания стоит обратить внимание на такую ​​схему. Блок питания должен поддерживать любой формат выходного напряжения постоянного тока.

Биполярный транзисторный источник питания

Для такой схемы допустимо использовать трансформатор с двумя обмотками на 28 В и одну на 12 В. Первые две — для усилителя, третья — для питания вентилятора охлаждения. Если его нет, достаточно двух обмоток с одинаковым напряжением.

Для регулировки выходного тока используются наборы резисторов R6-R9, которые подключаются через двойной межфланцевый переключатель (5 позиций). Резисторы подбираются таким образом, чтобы выдерживать ток более 3 А.

Внимание! Установленные светодиоды выключаются при срабатывании токовой защиты, если она превышает значение 3 А.

Переменный резистор R следует брать двойной номиналом 4,7 Ом. Это облегчает регулировку обоих плеч. Стабилитроны VD1 D814 включены последовательно для получения 28 В (14 + 14).

Для диодного моста можно использовать диоды подходящей мощности, рассчитанные на ток до 8 А. Допускается установка диодной сборки типа КБУ 808 или аналогичной. На радиаторах необходимо установить транзисторы КТ818 и КТ819.

Выбранные транзисторы должны иметь коэффициент усиления от 90 до 340. Блок питания не требует специальной регулировки после сборки.

Лабораторный импульсный бп

Отличительной особенностью ИБП является рабочая частота, которая в сотни раз превышает частоту сети. Это позволяет получить большее натяжение при меньшем количестве витков намотки.

Информация. Для получения на выходе ИБП 12 В при токе 1 А сетевого трансформатора с сечением проводов 0,6-0,7 мм достаточно 5 витков.

Простой полярный блок питания можно собрать с помощью импульсных трансформаторов от компьютерного блока питания.

Лабораторный блок питания своими руками можно собрать по следующей схеме.

Схема импульсного источника питания

Этот блок питания собран на микросхеме TL494.

Важно! Для управления T3 и T4 используется схема, в которую входит контроллер Tr2. Это связано с тем, что интегрированные ключевые элементы микросхемы не обладают достаточной мощностью.

Трансформатор Тр1 (управляющий) взят от блока питания компьютера, его «качают» с помощью транзисторов Т1 и Т2.

Особенности схемотехнической сборки:

• диоды Шоттки используются для минимизации потерь при выпрямлении;
• СОЭ электролитов в выходных фильтрах должно быть как можно ниже;
• индуктивность L6 старых блоков питания используется без замены обмоток;
• дроссель L5 перематывают путем наматывания медного провода диаметром 1,5 мм на ферритовое кольцо, набирая 50 витков;
• Т3, Т4 и D15 монтируют на радиаторы, предварительно отформатировав выходы;
• для питания микросхемы, проверки силы тока и напряжения использовать отдельную схему на Тр3 БВ ЭИ 382 1189.

Вторичная обмотка излучает 12 В, которые выпрямляются и сглаживаются конденсатором. Микросхема линейного регулятора 7805 стабилизирует его при напряжении 5 В для питания цепи индикации.

Внимание! Допускается использование в этом блоке питания любых схем вольтамперометра. В этом случае микросхема для стабилизации 5 В не нужна.

Где взять комплектующие

Все комплектующие можно приобрести в специализированных магазинах, но не всегда возможно их посетить. Кроме того, цены на некоторые компоненты могут быть завышены.

К счастью, все элементы, необходимые для создания блока питания, можно сделать из старых устройств, которые лежат в кладовых, складах или просто для

В качестве корпуса для самостоятельной сборки лабораторного блока питания отлично подойдет старый и прочный корпус советского паяльного регулятора. Если такого футляра нет, вы можете приобрести его подходящего размера. Предпочтение следует отдавать алюминиевым корпусам.

В ненужном старом телевизоре вполне можно найти нужный трансформатор, лучше сделать отвод на 22 В.

В том случае, если нет возможности приобрести и собрать качественный диодный мост, придется импровизировать с тем, что есть в наличии. Для его сборки вам потребуются диоды типа 242, установленные на радиаторах.

Помехи

Кроме того, в некоторых случаях помехи, создаваемые устройством, делают его бесполезным в определенных ситуациях.

Чтобы нейтрализовать помехи, создаваемые самим агрегатом, устанавливаются специальные фильтры. Их задача — поглощать помехи, создаваемые мощным источником питания. Благодаря наличию этого элемента в конструкции можно значительно улучшить изображение на экране.

В дополнение к помехам, которые источник питания создает автономно во время работы, он должен быть защищен от внешних помех независимо от них. Заводские блоки питания обычно имеют встроенный сетевой фильтр. Он может работать в обоих направлениях, вперед и назад. Успешно устраняет входящие и исходящие помехи.

Лабораторный блок питания с регулировкой напряжения и ограничением по току

Что ж, а теперь попробуем собрать из вышеперечисленных узлов блок питания, с помощью которого можно регулировать выходное напряжение и выставлять ограничение по току. В этом случае стабилизируются как напряжение, так и установленный ток.

Напряжение сети снижается до 25 В силовым трансформатором Тр1, выпрямляется диодным мостом VD1-VD4, сглаживается конденсатором С1 и подается на регулируемый стабилизатор, установленный на микросхеме DD1 и транзисторе Т1. Регулировка производится переменным резистором Р1.

Далее напряжение установленного нами значения поступает на стабилизатор регулятора тока (микросхема DD2, транзистор Т2). Текущее значение регулируется переменным резистором P2. Оба этих узла более подробно описаны выше. Поскольку микросхема LM358 не может работать при напряжении питания ниже 7 В, она и генератор опорной частоты (стабилитрон D1) подключаются непосредственно к выходу выпрямителя.

Мнение эксперта Алексей Бартош Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники. Задайте вопрос. Итак, мы можем выставить нужное нам напряжение и выставить ток, выше которого питание не пропадет даже при коротком замыкании. Это позволит обезопасить отлаженное самодельное изделие от ошибок монтажа и случайных коротких замыканий при его настройке.

В конструкции можно использовать любой сетевой трансформатор соответствующей мощности с вторичной обмоткой 25-28 В. Диоды VD1-VD4 можно заменить любым выпрямителем, рассчитанным на ток не менее 10 А и устойчивым к обратному напряжению не менее 40 В. Они, как и силовые транзисторы Т1, Т2, необходимо устанавливать на радиаторах.

Схема на транзисторах

Несмотря на большой выбор микросхем различного назначения, блоки питания на транзисторах не теряют популярности. Мы тестируем и создаем лабораторный источник питания на этих полупроводниковых приборах.

В этой схеме стабилизатор напряжения собран на транзисторах Т1, Т2. В качестве генератора опорного напряжения используется регулируемый стабилитрон D1. Регулировать напряжение в диапазоне 2,5… 20 В можно переменным резистором Р1.

Стабилизатор тока установлен на транзисторах Т3, Т4 и на стабилитроне D2, который служит источником опорного напряжения. Тот же полевой транзистор Т4 используется в качестве элемента измерения тока. Если падение напряжения на нем превысит определенный порог, транзистор T3 начнет открываться и отклонять T4, заставляя его закрываться и ограничивая ток через нагрузку. Порог ограничения регулируется переменным резистором P2.

В схеме вместо диодной сборки KBPC2510 можно использовать отдельные диоды, выдерживающие ток 10 А и обратное напряжение не менее 30 В. Например, подойдут D245, D242. Вместо Т1 может работать КТ805 или КТ819, Т2 заменяется на КТ867А. КТ315 можно заменить на КТ315Б-Д, КТ3102А, КТ312Б, КТ503В-Г, Р307. Отечественный аналог ТЛ431 — КР142ЕН19А. На радиаторах необходимо установить диодный мост Т1, Т2 и Т4.

Устройство может питаться от любого сетевого трансформатора с выходным напряжением 20-25 В, способного выдавать ток нагрузки не менее 15 А.

Изготовление печатной платы и сборка

Блок питания для шуруповерта на 12в своими руками

Схема предусматривает изготовление трех печатных схем. Платы подобраны для корпуса Kradex Z4A.

Расположение плат в корпусе Kradex Z4A

Доски изготовлены из гетинакса, ламинированного фотопечатью и гравировкой следов.

Для чего нужен ИТ

Этот тип трансформатора предназначен для преобразования импульсных сигналов, длительность импульса которых менее 10 микросекунд, при минимально допустимом искажении.

Однако у него есть очень серьезный недостаток. Когда высокочастотные импульсы преобразуются в низкое напряжение, устройство может излучать помехи.

Обратной стороной является то, что в определенных ситуациях это вмешательство мешает полноценной работе устройства.

Блок питания двухполярного типа

Для питания усилителя низкой частоты, имеющего два рабочих плеча, необходимо использовать блок питания биполярного типа. Разница между биполярным и униполярным на самом деле только в катушках с обмотками.

Биполярный блок имеет до 3-х обмоток. Два из них, по 28 В каждый, питают усилитель. Третья обмотка на 12 В, ее задача — запитать систему охлаждения устройства.

Для регулировки выходного тока с устройства использовался набор резисторов.

Настройка блока питания

Цифровой вольтметр своими руками

Правильно собранный прибор не требует многих регулировок. Необходимо только отрегулировать диапазоны регулировки тока и напряжения.

Четыре операционных усилителя LM324 обеспечивают регулировку тока и напряжения. Питание микросхемы осуществляется через фильтр, собранный на L1, C1 и C2.

Для настройки схемы управления необходимо выбрать элементы, отмеченные звездочкой, чтобы отметить диапазоны управления.

Как подобрать компоненты

Для трансформаторного источника в первую очередь подбирается трансформатор. В большинстве случаев его берут готовым из того, что есть. Этот узел должен подавать требуемый ток при максимальном напряжении. Комбинация этих параметров обеспечивается общей мощностью трансформатора. Для промышленных устройств параметры доступны в справочном руководстве. Для случайных трансформаторов мощность можно определить по размеру сердечника (в сантиметрах).

Центральная площадка для различных типов трансформаторов.

Мощность рассчитывается по формуле:

P = S2 / 1.44 где:

• P-мощность в ваттах;
• S-образное сечение в квадратных сантиметрах.

Для практических целей мощность также необходимо умножать на КПД. Например, трансформатор с центральной площадью 6 см2 при напряжении 35 вольт и выходном напряжении стабилизатора 30 вольт (общий КПД можно принять равным 0,75), способен выдавать мощность P = (36 / 1,44) * 0,75 = 18,75 Вт. Наибольший ток в этом случае будет I = P / U = 18,75 / 35 = 0,5 А.

Если трансформатор проходит через блок питания, но вторичная обмотка рассчитана на другое напряжение, ее можно снять и намотать новую (если подходит). Количество оборотов рассчитывается следующим образом:

• количество витков на вольт определяется по формуле 50 / S, где S — площадь жилы в смкв.;
• это значение умножается на требуемый уровень напряжения.

Итак, для площади 6 см на 1 вольт получается 50/6 = 8,3 витка на вольт. Для напряжения 35 вольт обмотка должна иметь 35 * 8,3 = 291 виток. Диаметр проволоки рассчитывается по формуле D = 0,02, где I — ток в миллиамперах. Для силы тока 5 ампер необходимо взять провод диаметром 0,02 * = 70 * 0,02 = 1,4 мм.

Если для линейного регулятора выбран мощный транзистор, то основным критерием применения является ток коллектора. Он должен перекрывать ток нагрузки с запасом. Этот параметр для распространенных отечественных и зарубежных транзисторов приведен в таблице.

Транзистор Максимальный ток коллектора (постоянный), А

КТ818 (819)	10
КТ825 (827)	ветры
KT805	5
СОВЕТ 36	25
2N3055	15
MJE13009	12

При работе в режимах, близких к максимальному току, на радиаторах необходимо устанавливать транзисторы.

также необходимо обратить внимание на такой параметр, как максимальное напряжение между коллектором и эмиттером. При входном напряжении 35 вольт и выходном напряжении 1,5 разница будет 33,5 вольта, для некоторых полупроводниковых приборов это недопустимо.

Емкость оксидного конденсатора после выпрямителя подбирается в зависимости от нагрузки. Есть формулы для расчета параметров фильтра, но на практике подход прост: чем больше, тем лучше. На верхнюю часть контейнера накладываются два ограничения:

• габариты конденсатора;
• пусковой ток за один заряд, который может быть значительным при больших мощностях.

Выходной конденсатор блока питания может иметь емкость примерно 1000 мкФ.

Как собрать простой блок питания

Собрать импульсный блок питания своими руками достаточно просто, если знать основные моменты. Этот блок питания будет иметь возможность регулировать выходное напряжение. Для реализации идеи вам потребуются:

• Понижающий трансформатор;
• Электролитический конденсатор;
• Диодный мост;
• Потенциометр;
• Два транзистора;
• Сопротивление;
• Вольтметр, цифровой.

Обратите внимание, что при сборке блока питания своими руками диод устанавливается для защиты С2. Защита сделана от инверсии полярности при подключении к заряжаемым аккумуляторам.

Если подключение к заряжаемым аккумуляторам схемой не предусмотрено, диод легко заменить обычной перемычкой. Но если используется диод, учтите, что он должен выдерживать напряжение не менее 3А.

Плюсы и минусы

К достоинствам можно отнести относительно небольшой вес устройства, достаточно высокий КПД. Если сравнить общую сумму, которую можно потратить на покупку комплектующих с заводским аналогом, такой блок питания очень выгоден из-за невысокой стоимости.

Также стоит отметить в преимуществах широкий диапазон питающих напряжений. Также блок питания может иметь встроенные датчики блокировки на случай, если устройство внезапно перегреется.

Помимо достоинств, у этого устройства есть и недостатки. Самое главное — создавать препятствия, которые потом уходят во внешний мир. Это происходит при преобразовании импульсов в пониженное напряжение. После того, как интерференция начинает появляться, возникает необходимость подавить интерференцию.

Хватит ли мощности

Собрав своими руками блок питания на 12 вольт, многие задаются вопросом, действительно ли им достаточно мощности от устройства, которое они так долго собрали, для своих нужд.

Основная и начальная задача источника питания — понизить сетевое напряжение. Также его можно использовать в качестве источника бесперебойного питания, в усилителе, телевизоре и различных зарядных устройствах.

Фактически, эти источники питания распространяются на всю электротехническую промышленность.

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.

Как повысить прочность, надежность

Регулируемый блок питания, собранный вручную по всем правилам и рекомендациям, должен выдерживать нагрузку 2 часа. По истечении указанного времени измеряется температура корпуса устройства и проверяется работа системы охлаждения.

Цифровой лабораторный блок питания из модулей с Алиэкспресс

Рассмотренные преобразователи позволяют собрать простой лабораторный блок питания, вполне способный работать в ремонтной мастерской или у радиолюбителя. Но если вам нужны более полезные функции, простое и интуитивно понятное управление, то обратите внимание на преобразователи напряжения с ЖК-дисплеем и цифровым управлением. Такие модульные преобразователи можно приобрести на Алиэкспресс.

Импульсный преобразователь MDP-XP

По сути, устройство представляет собой готовый блок питания с регулировкой тока и напряжения, и в этот раздел он вошел только потому, что выполнен в виде отдельных модулей и с возможностью построения архитектуры за счет подключения дополнительных компонентов.

Один из модулей фактически является преобразователем и может работать независимо. Второй — это модуль управления, расширяющий возможности первого модуля и обеспечивающий дополнительное удобство. Предлагаем вам посмотреть подробное видео об этом конвертере и о том, как с ним работать.

Модуль питания MDP-P905

MDP-P905 — понижающий и повышающий DC / DC преобразователь с регулировкой напряжения в диапазоне 1,2… 30 В и тока в диапазоне 0… 5 A. Устройство имеет режим стабилизации тока, регулируемая защита от перегрузки по току и мощности. Преобразователь может работать практически с любым источником питания с напряжением 4,2… 30 В соответствующей мощности, от которой зависит нагрузка, выдаваемая модулем.

Устройство настраивается с помощью трех кнопок, ручки и дисплея. На дисплее можно просматривать информацию о входном и выходном напряжении, токе, подаваемой мощности и температуре платы преобразователя. Тот же дисплей используется для установки значений тока и напряжения. Также есть два входа для подачи входного напряжения, порт USB для программирования (он же для питания модуля управления) и два гнезда для подключения выходного кабеля. Назначение разъемов и элементов управления показано на фото ниже.

Чтобы можно было выполнить этот кадр, он должен быть запрограммирован. Сделать это несложно. Просто зайдите на сайт производителя, загрузите файл на ПК и перенесите его в модуль, подключив последний к ПК через интерфейс USB. Подключаем блок питания с выходным напряжением не более 30 В, оснащенный разъемом 5,5х2,5 (это для питания ноутбуков) или разъемом USB C. Подключаем кабель питания нагрузки к выходным разъемам и можно работать. С помощью функциональных кнопок выберите желаемый режим, установите требуемые выходной ток и напряжение, подключите нагрузку.

Модуль управления MDP-M01

Этот блок, как было отмечено выше, расширяет функциональные возможности силового модуля. При необходимости до шести таких модулей можно подключить для самостоятельной или совместной работы.

Модуль управления MDP-M01

Устройство подключается к MDP-XP по беспроводной сети. Единственное, что ему требуется для работы, — это напряжение 5 В, которое можно получить от любого подходящего адаптера с разъемом USB или подключив его к MDP-XP с помощью соответствующего кабеля (входит в комплект). И, конечно же, MDP-M01 необходимо запрограммировать, загрузив файл с веб-сайта производителя и установив беспроводное соединение с модулем питания.

Управление устройством и подключенными к нему силовыми модулями осуществляется с помощью пяти функциональных кнопок и двух поворотных ручек. Цветной графический дисплей используется для отображения входных и выходных токов и напряжений, потребления энергии, количества подаваемой энергии, предварительно установленных значений U и I. Кроме того, на том же дисплее мы можем видеть график, показывающий источник питания напряжение нагрузки и потребляемый ею ток.

Вариант отображения

В комплект с устройством входит кабель для подключения к выходу преобразователя и для сопряжения силового модуля с модулем управления. Блок питания в комплект не входит.

Набор, как мы убедились, неплохой. Шокирует только одно: даже в самой маленькой конфигурации он стоит больших денег. Но кто посмеет, может купить здесь.

Набор DPS5020-USB-BT для сборки лабораторного блока питания

Комплект, хотя и недешевый, включает в себя все необходимое для сборки мощного регулируемого лабораторного источника питания, включая многофункциональный дисплей и интерфейсные карты с ПК через USB или Bluetooth (опционально). Единственное, что вам нужно — это приобрести или изготовить корпус подходящего размера и импульсный источник питания переменного / постоянного тока соответствующей мощности. Но об этом поговорим позже.

Основной блок импульсного преобразователя питается от внешнего источника питания напряжением 6… 60 В. При этом выходное напряжение может быть установлено в диапазоне 5… 50 В, а ток регулируется от 0 до 20 А (при соответствующем номинале блока питания).

Основные характеристики модуля импульсного преобразователя:

• Уин. — 6… 60 В;
• Из. — 5… 50 В (регулируемое);
• Я ухожу. — 0… 20 А (регулируемый);
• Дуется. — до 1000Вт;
• точность регулирования напряжения — 0,01 В;
• точность установки тока — 0,01 А.

Модуль оборудован розеткой, к которой вы можете подключить прилагаемую гирляндную цепь (входит в комплект), адаптер USB или Bluetooth, в зависимости от того, какой узел нужен. Охлаждение силовых транзисторов, установленных на радиаторе, принудительное.

Четырехстрочный цветной дисплей имеет встроенный контроллер, 3 кнопки управления и ручку для настройки напряжения, тока и ограничения мощности. Подключается к приводному модулю двумя контурами (в комплекте). На дисплее можно просматривать значения входного и выходного напряжения, выходного тока, уровня срабатывания защиты и текущей выходной мощности.

Верхний диапазон измерения прибора составляет 30 В и 3 А. Для его расширения на импульсном преобразователе устанавливаются дополнительные шунты и резисторы.

Как видно из описания, для того, чтобы собрать из этих модулей лабораторный блок питания, вам даже не понадобится паяльник. Все по блокам. Комплект DPS5020-USB-BT доступен по этой ссылке.

Теперь о корпусе. Конечно, можно сделать самому, но на том же Алике можно найти другой комплект, в который входит корпус, дополнительный вентилятор охлаждения с преобразователем на 12 В для его питания, гнезда для подключения нагрузки и внешнего источника питания, выключатель, провода, шипы, крепежные винты и т д.

Ну и немного фото процесса сборки.

Импульсный преобразователь с дисплеем DP50V5A

И, наконец, конструкция, собранная на базе дисплея DPS3003. Этот дисплей использовался в блоке питания, описанном выше. Дизайнеры не стали философствовать и просто прикрутили небольшой импульсный преобразователь прямо к дисплею. В результате получилась довольно компактная конструкция, позволяющая регулировать выходное напряжение в диапазоне 0… 50 В и ток 0… 5 А

Основные особенности этого устройства следующие:

• Уин. — 6… 55 В;
• Из. — 0… 50 В (регулируемое);
• Я ухожу. — 0… 5 А (регулируемый);
• Дуется. — до 250Вт.

Подключить такое устройство несложно — 2 винтовые клеммы, расположенные на обратной стороне дисплея, промаркированы:

• + IN — больше Uin.;
• -IN — минус Uin.;
• + OUT — больше Uвых.;
• -OUT — минус Uout.
  

Индикация

Питание антенны

Для индикации обычно используются устройства отображения и измерительный модуль на микроконтроллерах. Напряжение питания таких контроллеров составляет 3-5 В.

Отличие между обыкновенным и импульсным трансформатором

Задаваясь вопросом «как сделать регулируемый блок питания своими руками», сначала необходимо разобраться в основных отличиях. Обычный трансформатор питается синусоидальным переменным напряжением. При этом импульсный трансформатор запитывается униполярными импульсами. Общей чертой обоих типов являются помехи, которые они создают в процессе своей работы.

Однако, несмотря на различия, схема подключения у обоих типов полностью одинакова.

Рекомендации по улучшению надежности

Блок питания лаборатории должен находиться под нагрузкой не менее 2 часов. Далее проверяют температуру корпусов трансформатора, работу радиаторов. При намотке трансформаторов для уменьшения шума при работе обмотки наматываются плотно поворотом на поворот. Готовая конструкция залита парафином. При установке элементов на радиаторы, места контакта покрываются теплопроводной пастой.

В корпусе напротив радиаторов просверлены многочисленные отверстия, а сверху дополнительно установлен кулер.

Защита блока питания

Стабилизация тока (защита) микросхемы LM324 срабатывает при превышении установленного порога тока. В этом случае на микросхему поступает сигнал на снижение напряжения. Красный светодиод служит индикатором скачка напряжения или короткого замыкания. В рабочем режиме горит зеленый светодиод.

Основные узлы регулируемого блока питания

В большинстве случаев питание трансформатора осуществляется по следующей структурной схеме.

Трансформаторные блоки питания.

Понижающий трансформатор снижает напряжение в сети до необходимого уровня. Результирующее переменное напряжение преобразуется в импульсное напряжение с помощью выпрямителя. Выбор его схемы зависит от схемы вторичных обмоток трансформатора. Наиболее часто используемая двухполупериодная мостовая схема. Реже — полуволна, так как не позволяет полностью использовать мощность трансформатора, а уровень пульсаций выше. Если вторичная обмотка имеет центральную выходную точку, двухполупериодная схема может быть построена с двумя диодами вместо четырех.

Двухполупериодный выпрямитель для среднего трансформатора.

Если трансформатор трехфазный (а для питания первичной обмотки имеется трехфазная схема), выпрямитель можно собрать по трехфазной схеме. В этом случае уровень пульсаций самый низкий, а мощность трансформатора используется наиболее полно.

После выпрямителя установлен фильтр, сглаживающий импульсное напряжение до постоянного. Обычно фильтр состоит из оксидного конденсатора, подключенного параллельно небольшому керамическому конденсатору. Его назначение — компенсировать конструктивную индуктивность оксидного конденсатора, который выполнен в виде рулонной пленочной ленты. Следовательно, результирующая паразитная индуктивность такой катушки ухудшает фильтрующие свойства на высоких частотах.

Далее идет стабилизатор. Он может быть линейным или импульсным. Импульс более сложен и сводит на нет все преимущества трансформаторного блока питания в нише выходного тока до 2,3 ампер. Если требуется выходной ток, превышающий это значение, проще реализовать весь источник питания в импульсной цепи, поэтому здесь обычно используется линейный регулятор.

Выходной фильтр основан на относительно небольшом оксидном конденсаторе.

Обобщенная структурная схема импульсного источника питания.

Импульсные источники питания основаны на другом принципе. Поскольку потребляемый ток явно несинусоидальный, на входе устанавливается фильтр. На работоспособность накопителя это никак не влияет, поэтому многие промышленные производители блоков питания эконом-класса его не устанавливают. Можно и не устанавливать в простой самодельный источник, но это приведет к тому, что устройства на микроконтроллерах, питаемые от той же сети 220 вольт, начнут давать сбой или работать непредсказуемо.

Кроме того, напряжение в сети выпрямляется и сглаживается. Инвертор на транзисторных переключателях в цепи первичной обмотки трансформатора создает импульсы с амплитудой 220 вольт и высокой частотой — до нескольких десятков килогерц, в отличие от 50 герц в сети. Это делает силовой трансформатор компактным и легким. Вторичное напряжение выпрямляется и фильтруется. Из-за высокой частоты преобразования здесь можно использовать конденсаторы меньшего размера, что положительно сказывается на габаритах устройства. Кроме того, в фильтрах высокочастотного напряжения становится целесообразным использование индуктивностей — небольшие индукторы эффективно ослабляют высокочастотные пульсации.

Регулирование напряжения и ограничение тока осуществляются контурами обратной связи, на которые подается напряжение с выхода источника. Если из-за увеличения нагрузки напряжение начинает снижаться, схема управления увеличивает диапазон разомкнутого состояния ключей без уменьшения частоты (метод контроля ширины импульса). Если необходимо снизить напряжение (а также ограничить выходной ток), время открытия клавиш уменьшается.

Советы по оформлению корпуса

Корпус Kradex Z4A позволяет отображать элементы управления и индикации как на передней, так и на боковых панелях. Ручки регулировки индикатора лучше всего устанавливать на лицевой панели. Разъем выходного напряжения можно установить где угодно.

Внешний вид самодельного ИБП

Самостоятельно собранный лабораторный блок питания на мощных полевых транзисторах и импульсных трансформаторах незаменим для работы. В качестве индикаторов предпочтительно использовать цифровой электронный амперметр.

Регулировка напряжения и тока

Универсального способа регулирования силы тока и напряжения не существует. Все зависит от конструкции и схемы регулируемого блока питания. В некоторых случаях это делается путем изменения параметров обратной связи, в других — путем изменения опорного напряжения (для напряжения) или путем установки опорного уровня компаратора (для тока). Но все оперативные настройки производятся элементами управления, расположенными на передней панели блока питания: так удобнее.

Блок питания импульсного типа

Сделать импульсный блок питания своими руками сложнее, чем блок питания предыдущего типа. Особое внимание следует обратить на существенное отличие этого вида от предыдущих. Разница в частоте, которая примерно в 100 раз превышает сеточную частоту.

Используя этот подход, становится возможным получить максимальное напряжение при меньшем количестве обмоток на катушках.