Лабораторный блок питания на lm317: схемы на lm317, lt1083 из китайских модулей от 0 до 30В 10а

Стабилизированный блок питания из набора NK037

Максим Лебедев
г. Москва

 

Помнится, в далёком 1987 году, ходил я на занятия в радиокружок нашего районного Дома пионеров. Да, были такие заведения, где мальчики и девочки, разделившись по интересам и способностям, посвящали своё свободное время этим самым интересам. Замечательно это было тем, что во-первых, никто не брал за это деньги, а во-вторых, не было никакой обязаловки – хочешь – вышивай крестиком, не хочешь – бери в руки паяльник. Вот как раз последним то я и занялся. Но, как и в школе, у каждого кружка, была определённая программа развития детских способностей. И у нас, в радиокружке, первым пунктом программы значилась сборка лабораторного блока питания.

Тогда это была совершенно классическая схема на небольшом количестве дискретных элементов, без всякой защиты от короткого замыкания и прочих неожиданностей блока питания.

С тех пор прошло много времени, элементная база совершенствовалась, и теперь мы имеем возможность собрать более современный блок питания.

Для сборки такого блока питания можно воспользоваться набором NK037 (или готовым блоком питания BM037M) компании МАСТЕР КИТ или, используя приведенную ниже информацию, собрать его самостоятельно. Возможно, для начинающих (эта статья в первую очередь ориентирована именно на таких) свой путь в радио сборка такого устройства может вызвать трудности, поэтому далее приведены достаточно подробные указания и рекомендации.

Схема, заложенная в основу набора NK037 представляет собой мощный стабилизатор напряжения с защитой от короткого замыкания. Стабилизатор имеет широкий диапазон регулировки выходного напряжения 1,2…30 В и высокую нагрузочную способность – 4 А.

Основой стабилизатора напряжения (рис. 1) является интегральный компенсационный стабилизатор, выполненный на микросхеме DA типа LM317.

 

 Рис.1. Электрическая схема стабилизатора.

 

Для повышения нагрузочной способности в схему добавлен мощный транзистор VT2 – КТ818, который необходим при больших токах нагрузки (более 1,5 А).

Диодный мост выпрямляет напряжения, поступающее от понижающего трансформатора (на схеме не показан), конденсатор С1 сглаживает пульсации выпрямленного напряжения.

Для повышения нагрузочной способности в схему добавлен мощный транзистор VT2 – КТ818, который вступает в работу при больших токах нагрузки (более 1,5 А). Диодный мост выпрямляет напряжение, поступающее от понижающего трансформатора, конденсатор С1 сглаживает пульсации выпрямленного напряжения.

Кстати, при выборе трансформатора, необходимо учитывать, что максимально допустимая разница между входным и выходным напряжением микросхемы составляет 40 В. Таким образом, при минимальном выходном напряжении 1,2 В, входное напряжение должно быть не более 41 В. Также необходимо помнить, что постоянное выпрямленное напряжение на конденсаторе С1 в 1,41 раза больше переменного на вторичной обмотке.

Из вышеизложенного следует, что напряжение на вторичной обмотке трансформатора должно быть около 27…28 В при токе 2,5…3 А.

Перечень всех электронных компонентов, входящих в набор, приведен в табл. 1.

 

Таблица 1. Перечень компонентов набора NK037

Позиция	Наименование	Возможная замена
R1	0,22 Ом/5 Вт кОм	1
R2	1,8…2,7 Ом/2 Вт	1
R3	4,7 кОм	1
R4	22 Ом	1
R5	220 Ом	1
C1	4700 мкФ/50 В	1
C1	4700 мкФ/50 В	1
C2	0,1 мкФ	1
C3, С4	10 мкФ/50 В	2
VD	1N4001…1N4007	1
G	RS405	1
DA	LM317	1
VT1	КТ814	1
VT2	КТ818	1

Примечание: Совместно с устройством необходимо использовать сетевой трансформатор, который обеспечивает выходное напряжение вторичной обмотки не менее 24 В при токе нагрузки 4 А (в комплект набора не входит).  

 

Рисунок 2. Общий вид стабилизатора. 

Набор NK037 (рис.3) состоит из полного комплекта компонентов, печатной платы и подробной инструкции по сборке устройства.

 

Рис.3. Внешний вид набора NK037.

 

Приступаем к сборке набора. Рассортируем детали. Для этих целей можно использовать кусок пенопласта или поролона (рис.4).

 

Рис.4. Сортировка деталей.

 

Ну вот, элементы расставлены, можно начинать пайку.

Паяльник греется. Паяльник… это вообще-то тема для отдельной статьи, но вкратце скажу следующее: не используйте паяльник мощностью более 30 Вт – перегреть можно все, включая резисторы.

Не стоит пользоваться активными флюсами – минусов у них гораздо больше, чем плюсов. Вполне достаточно обычной канифоли или её раствора в спирте, тем более, что современные проволочные припои уже содержат в себе флюс.

Не прогревайте вывод элемента более 3…4 секунд – если Вас не устроило качество пайки, лучше подождите полминутки, дайте остыть и элементу и контактной площадке, окуните паяльник во флюс и добейте неудавшееся место.

На жале паяльника не должно быть окалины (это такая черная штука, облепляющая со временем жало паяльника, в результате его окисления), если она есть – не пожалейте времени, возьмите напильник и очистите по крайней мере рабочую часть жала. После чего, немедля окуните его в канифоль ив припой, чтобы он принял блестящий вид. Сначала установим все пассивные элементы набора – начнем с перемычек и резисторов. Перемычки можно сделать из выводов резисторов R4 или R5.

Их необходимо всего то две штуки. После перемычек ставим резисторы – обычно начинают с первого элемента, но поскольку здесь R1 и R2 довольно большие, то сначала мы впаяем R4 и R5 (рис. 5, 6, 7).

 

 

 

 

Рис. 5, 6, 7. Установка пассивных компонентов.

 

Во время пайки припой должен обтекать выводы детали со всех сторон, при этом не должно оставаться остатков флюса (рис.8).

 

Рис.8. Пример правильной пайки.

 

Следующий шаг — установка активных компонентов: диода VD, диодного моста G, транзисторов VT1 и VT2 и микросхемы DA (рис. 9).

 

Рис.9. Установка на печатную плату активных компонентов.

 

Следим за тем, чтобы пайка была качественной и припой обтекал вывод детали со всех сторон.

После этого берем спирт, вату или кусок бинта, протираем плату со стороны пайки, тщательно удаляя остатки флюса, просматриваем её на предмет короткозамкнутых дорожек и некачественной пайки. Если спирта нет, можно купить в ближайшей аптеке спиртосодержащие салфетки. Таким образом, с другой стороны платы, у нас должно получиться примерно следующее (рис.10).

 

Рис.10. Внешний вид спаянной печатной платы.

 

После подключения сетевого трансформатора еще раз проверяем все соединения и включаем питание. Тестер регистрирует выходное напряжение (рис.11). Сборка стабилизатора прошла успешно.

 

Рис.11. Готовый и работающий стабилизатор.

 

Осталось совсем немного – во-первых, надо обязательно установить микросхему DA и транзистор VT2 на теплоотвод, поскольку, даже на холостом ходу, микросхема прилично греется, и во-вторых, найти подходящий корпус для придания конструкции законченного вида. Радиатор должен быть площадью около 1200 кв. см, например, И-110, (рис. 12)

 

Рис.12. Радиатор.

 

Для уменьшения габаритов, можно взять радиатор меньших размеров, но установить на него вентилятор, например, от видеокарты или процессора персонального компьютера.

Для тех, кто решил собирать блок питания самостоятельно на рис. 13 и 14 приведены печатная плата и расположение деталей.

 

Рис.13. Печатная плата NK037.

 

Рисунок 14. Расположение элементов.

 

Собранный блок питания является необходимым элементом в радиолюбительской практике и понадобится для питания следующих Ваших конструкций.

 

Материал опубликован в журнале САМ 2005`04.

 

«Почти» лабораторный блок питания. Набор-конструктор из Китая. Модернизация – RoboCraft

По мере погружения в мир электроники, на моем столе появился приличный ворох различных блоков питания: на 3.3V, 5V, 9V, 12V и т.п. Причем некоторых несколько штук — на разные мощности. Уверен, что у многих примерно такая же ситуация на рабочем месте. И вполне естественно, что в какой-то момент времени приходишь к мысли: а нельзя ли как-то упростить себе жизнь хотя бы в этом вопросе? Да, скажете вы, для этих целей давным давно существуют лабораторные блоки питания. На разные кошельки, вкус, цвет и даже «в горошинку»… Правда и стоят они достаточно неплохо. Поэтому чаще всего начинающие радиолюбители решают этот вопрос самостоятельным изготовлением регулируемого блока питания. Наиболее популярным вариантом является регулируемый блок питания на LM317. Прямо так, слово в слово (или «adjustable power supply lm317»), и забивайте в Google. Получите ОГРОМНЕЙШЕЕ число ссылок!!!

И братья китайцы не остались в стороне от вопроса и вовсю предлагают «за недорого» набор для самостоятельной сборки (по буржуйски DIY kit) такого блока питания. Например тут.

Каюсь, но я тоже не устоял и заказал себе такой набор. Уж больно он симпатично смотрелся в прозрачном корпусе… Однако, не с моим везением. Самая важная для меня часть — а это именно корпус из оргстекла, при транспортировке оказалась поломана. Вот же, китаец, не мог нормально упаковать хрупкую вещь! После небольшой с ним переписки, маленький житель поднебесной выслал мне новый корпус. Теперь терпеливо жду.

А да, возможно еще один веский аргумент «ЗА» покупку этого набора. Я попытался заказать лазерную резку поврежденных элементов корпуса у себя в городе, но мне ее предварительно оценили (я озвучил примерные размеры деталей по телефону) в 15 условных единиц!!! Точнее даже от 15 у.е. и выше!! И это при общей стоимости набора у китайцев в 10 USD.

Кстати, к набору прилагалась бумажная оригинальная схема этого блока питания:

Полученный набор я спаял и собрал в корпус буквально за час. Тестовые испытания принесли еще одно разочарование. Помимо поврежденного корпуса (который я пока склеил дихлорэтаном), сам блок питания — оказался, так скажем,«не совсем мощным». При попытке выжать из него хотя бы 0. 2 Ампера на 12 вольтах, выходное напряжение очень здОрово начинало «просаживаться». Признаться, нечто подобное я и ожидал. Следует отметить наличие в конструкторе интересных «свистопердпыхтелок»: генератор прямоугольных импульсов (с регулировкой частоты), логический пробник и некое подобие «прозвонки». Вроде как неплохая «фигулина» для всяких отладок, если бы чуть помощнее сам блок питания, хотя бы 0.5 ампера.

А чего нам терять? Попробуем модернизировать эту коробочку.

Итак, я решил подвергнуть доработке два важных компонента: трансформатор и стабилизатор. Вначале были попытки подобрать более мощный трансформатор, но идея потерпела фиаско: или мощность оказывалась примерно такой же как и в штатном, или размер никак не подходил по габаритам корпуса.
А вообще, зачем мне трансформатор? Почему бы его не заменить на малогабаритный импульсный блок питания? Полазив в своих закромах, я нашел какой-то блок питания (даже не знаю от чего, может от какого-то роутера…) на котором гордо красовалась надпись 12 вольт, 1. 3 Ампера, 15 Ватт. Очень неплохо и похоже на честную маркировку (12В *1.3А= 15.6 Ватт). Расколов пластиковый корпус, я извлек плату (с удовлетворением хочу отметить весьма неплохую схему с ШИМ-контроллером и вполне сносное качество пайки) и примерился к корпусу блока питания.

Все очень даже влазит. Буквально чуть-чуть пришлось поработать напильником. Жаль, что максимально выдаваемое напряжение моей платы — 12 вольт. Ладно, попробуем исправить. Посмотрев пару роликов на ютубе, пришел к выводу, что моя плата — классическая схема импульсного БП, с регулировкой частоты ШИМ с помощью управляемого стабилитрона TL431.

Напомню, что проделанные мной «манипуляции» относятся ИМЕННО к имеющемуся у меня блоку питания!!! Будьте внимательны!!!

В моем варианте платы, TL431 — это внешне похожий на транзистор, трехногий элемент, расположенный возле трансформатора справа внизу. Что же это за «зверек»? Микросхема TL431 — это регулируемый стабилитрон. Используется в роли источника опорного напряжения в схемах различных блоков питания. Типовая схема включения:

Чтобы удостовериться, что я все правильно понял, проверим расчеты. На «свежедобытой» плате (для 12 вольт) были установлены следующие номиналы резисторов в делителе: R1=4702 (высокоточный 47кОм) и R2=1212 (высокоточный 1.21 кОм).

Считаем: (1+(47000/12100))*2.5=12.2 Вольта. Очень правдоподобно. Я же хочу на выходе получать порядка 16 вольт (бОльшее напряжение, лично мне, не разу не понадобилось). Обратным счетом получается, что мне для этого нужно установить такие номиналы: R1=56 кОм и R2=10 кОм. (я воспользовался вот этим он-лайн калькулятором).

И еще ОЧЕНЬ важно! Думаю, что значительное изменение выходного напряжения (скажем, с 12 вольт на 3.3, или на 25 вольт) — ничего хорошего не сулит. И еще важный момент: установленные на выходе электролиты были расчитаны на рабочее напряжение в 16 Вольт и я заменил их на аналогичные по емкости, но с бОльшим рабочим напряжением (25 Вольт). Тоже учитывайте этот момент.

Итак, запаиваю новые резисторы и конденсаторы — Вау… На выходе получаю напряжение около 16 вольт. Все так, как задумано! А что же с мощностью? Думаю, что мощность осталась та же 🙁 Чудес не бывает. Т.е., примерно 15 Ватт (плюс-минус лапоть). А это значит, что при таком напряжении, выдаваемый ток получится не более чем: (15Ватт/16вольт) = 0.9 Ампера. Проверка на светодиодной ленте показала стабильную работу переделанного блока с выходным током 0.8 Ампера. Для большинства моих поделок и испытаний — «ВЫШЕ КРЫШИ».

Но, как говорят французы: аппетит приходит во время еды. А на кой мне ВООБЩЕ линейный стабилизатор (LM317)? Нет, это конечно очень классная штука, но у него достаточно низкий КПД и излишек энергии он «тупо» рассеивает в виде тепла. При понижении напряжения с 16 вольт до 5, входные 16 вольт распределяются между стабилизатором и нагрузкой в отношении «11 вольт на стабилизаторе + 5 вольт на нагрузке». При токе в 0.2А на нагрузке выделяется 1 ватт, а на LM317 — целых 2.2 ватта. Получается что «лишние» 11 вольт просто гасятся на стабилизаторе, превращаясь в тепло. Во-первых, из-за этого возникают проблемы с охлаждением, а во-вторых на это уходит много энергии из источника питания. Конечно, при использовании штатного «мили-пили» трансформатора нагрев стабилизатора не большая проблема, так как ток незначительный. А вот после замены трансформатора на более мощный источник — это становится весьма критично. Короче говоря, воспользуемся современными технологиями.

Итак, вторым шагом поменяем LM317 на DC-DC преобразователь на базе LM2596.

Характеристики микросхемы:
— Входное напряжение — от 2.4 до 40 вольт
— Выходное напряжение — фиксированное либо регулируемое (от 1.2 до 37 вольт)
— Выходной ток — до 3 ампер (при хорошем охлаждении — до 4.5А)
— Частота преобразования — 150кГц
— КПД — 70-75% на низких напряжениях, до 95% на высоких

Указанная микросхема существует как в варианте на фиксированные напряжения, так и на регулируемое с помощью внешних резисторов. Обращаю ваше внимание, что я использовал в данном проекте именно регулируемую версию микросхемы, с маркировкой ADJ. У меня уже был достаточно большой опыт с этим вариантом преобразователя. (Кстати, раньше я использовал преобразователь LM2576 — практически полный аналог LM2596, но с другой рабочей частотой.)

Итак, новая схема (с сохранением функционала всяких «полезных фич») теперь стала такой:

Как вы могли заметить, «обвязка» LM2596 не намного сложнее, чем для LM317. Изменения в схеме коснулись только силовой части. А так же синий светодиод на выходе после стабилизатора (в исходном варианте схемы) — мне показался избыточным (ведь работоспособность можно оценить по индикатору напряжения). Дополнительно (на всякий пожарный случай) после стабилизатора установлены дроссель L2 и конденсатор C5 — Ripple filter (что-то типа, подавителя помех) и предохранитель на 1.5А (выпаял со старой материнской платы). Итак, теперь немного модернизируем плату нашего блока питания под этот вариант схемы. Важно соблюсти не только размер платы, но и положение некоторых элементов: посадочные и регулировочные отверстия, положение клемников, место установки переменного резистора.
Итак, как же это я сделал? Я отсканировал еще не распаянную плату на сканере. Сохранил полученную картинку в формате BMP.

Теперь в SprintLayout-е открываем [ОПЦИИ] -> [ШАБЛОН] -> [ЗАГРУЗИТЬ] и выбираем сохраненный ранее скан.

Теперь важно подобрать РАЗРЕШЕНИЕ и сдвиг по осям. Я расположил на картинке (чтобы можно было как-то ориентироваться) корпус микросхемы DIP14 и менял параметры шаблона, пока не получил идеальное соответствие картинки-шаблона реальным размерам радиодетали.

Все. Расположив ключевые элементы в нужных местах, мне осталось только развести дорожки под новую схему.Вот как в итоге получилось:

Обратите внимание, на подключение сегментного индикатора напряжения. Он запитывается ДО стабилизатора, а замеряет — ПОСЛЕ. Делается это для того, чтобы при установке минимального выходного напряжения он продолжал бы работать. Ну, что? Поехали по традиционной дорожке: ЛУТим-Сверлим-Травим-Паяем….

Лицевая сторона:

И вот у нас в руках готовая альтернативная плата. Размещаем в корпус. Как ни странно, но все подошло идеально. Как говорят, найди 10 отличий 🙂

Вот такая мигающая и светящаяся коробочка теперь живет на моем столе и весьма неплохо справляется с возложенными на нее задачами.
Надеюсь, найдутся люди, которые захотят повторить мою модернизацию. Все нужные для этого материалы забираем тут.

5A Переменный или регулируемый источник питания LM317

9 месяцев назад 24 февраля 2022 г. от Ayesha Khan

9 177 просмотров

Введение:

Каждая электронная система работает в основном с использованием источника питания. С развитием электронных технологий большинство систем становятся управляемыми компьютером, и здесь начинают использоваться переменные или регулируемые источники питания. Регулируемые источники питания постоянного тока позволяют пользователям регулировать напряжение или ток любыми средствами, такими как потенциометр, цифровой вход, автотрансформатор и т. д. Существует три основных типа регулируемых источников питания: регулируемые на месте, дистанционно регулируемые и программируемые.

В простом источнике питания с локальной регулировкой используется потенциометр или другие устройства регулирования напряжения для регулировки напряжения или тока на выходе. В этом посте объясняется работа схемы переменного источника питания постоянного тока с регулируемым диапазоном напряжения от 1,2 В до 24 В и током до 5 А. Он имеет множество функций, таких как защита от короткого замыкания, меньший коэффициент пульсации, допуск по выходному напряжению и т. д.

Купить на Amazon

Аппаратный компонент

Следующие компоненты необходимы для создания регулируемой схемы источника питания

901 11

S. №	Компоненты	Стоимость	Количество
1.	Трансформатор 900 24	22/24 В	1
2.	Диод мостового выпрямителя	10A 50 PIV	1
3.	ИС регулятора напряжения	LM317	1
4.	Транзистор	2N3055	1
5.	Потенциометр		1
6.	Электролитный конденсатор	3300 мкФ/50 В, 100 мкФ/50В	1, 1
7.	Керамический конденсатор	0,33 мкФ, 100 нФ	1, 1
8.	Резистор	10 Ом, 220 Ом	1, 1

LM317 Цоколевка

Подробное описание цоколевки, габаритных размеров и технических характеристик загрузите на техпаспорт LM317

2N3055 Распиновка

Подробное описание цоколевки, габаритных размеров и технических характеристик загрузите в техпаспорт 2N3055

Схема регулируемого источника питания

Рабочее объяснение:

Работа данной схемы подробно объясняется как:

Трансформатор: Трансформатор передает электрическую энергию из одной цепи в другую по принципу математической индукции, поддерживая постоянную частоту. Первая часть схемы — это трансформатор, который принимает входную мощность от 220 до 230 В переменного тока на первичной обмотке, понижает ее до 24 В переменного тока и выдает на вторичной обмотке.

Мостовой выпрямитель: Он получает вход от вторичной обмотки трансформатора и преобразует сигнал переменного тока в пульсирующий сигнал постоянного тока посредством двухполупериодного выпрямления. Выпрямители состоят из диодов и резисторов.

Сглаживание: После преобразования сигнала переменного тока в сигнал постоянного тока конденсатор преобразует пульсирующий сигнал постоянного тока в непульсирующий сигнал постоянного тока.

Регулятор напряжения LM317: ИС LM317 представляет собой регулятор напряжения, который обеспечивает различные уровни выходного напряжения на своем выходе для входящего постоянного напряжения, используя переменный резистор для регулировки выходного напряжения.

Усилитель тока: ИС регулятора потребляет ток, ограниченный 1,5 А, который усиливается до 5 А с помощью силового транзистора 2N3055. Транзистор представляет собой устройство управления током, в котором небольшой ток в базе используется для управления большим током, протекающим через эмиттер и коллектор.

Подавление пульсаций: Последним этапом является удаление пульсаций из непульсирующего сигнала постоянного тока с помощью конденсатора.

Наконец, на выходе принимается переменный постоянный сигнал без пульсаций. Потенциометр на 5 кОм используется для регулировки напряжения, получаемого на выходе.

Области применения:

Переменные источники питания могут быть полезны для ряда приложений, некоторые из которых перечислены ниже:

• Обычно их можно использовать для тестирования электронных устройств в лаборатории.
• Его можно использовать в аудио, световых и сенсорных приложениях.
• Зарядные устройства для мобильных телефонов, усилители или генераторы также являются приложениями источника питания постоянного тока.
• Регулировка коэффициента усиления преобразователей постоянного тока.

Похожие сообщения:

Лабораторный блок питания на базе LM317 (Проект)

Задавать вопрос

спросил 7 лет, 3 месяца назад

Изменено 7 лет, 3 месяца назад

Просмотрено 2к раз

\$\начало группы\$

Я новичок в электронике, но делаю это в основном в образовательных целях. Даже если есть более дешевые/эффективные способы сборки блока питания, я хочу, чтобы он был основан на LM317.

Этот проект еще не завершен, я просто хотел узнать какие-либо идеи или советы, которые могут сделать его лучше/безопаснее. Это моя схема банкомата:

(Скопируйте ссылку на изображение для более высокого разрешения)

Я также думал об использовании двух дополнительных потенциометров для точной настройки тока + напряжения.

Моя главная цель — сделать простой блок питания на основе LM317 с регулировкой тока и напряжения. Спасибо!

РЕДАКТИРОВАТЬ: Если я использую эту конструкцию и что добавить транзистор для увеличения нагрузки, например: https://embed.gyazo.com/e8ff3fd621ad4c0f7444903f880a4804.png

Куда идет коллектор?

РЕДАКТИРОВАТЬ2: Один парень предложил мне использовать потенциометр с проволочной обмоткой для контроля тока. Есть ли другое решение? Может быть, управление током с помощью операционного усилителя/транзистора? Если да, то может ли кто-нибудь показать мне пример схемы? Я проверил большинство таблиц данных, но я не думаю, что они объясняют это так хорошо.