Радиолюбительский блок питания
А.Добуш г.Винница
Рано или поздно перед радиолюбителем возникает проблема изготовления универсального блока питания (БП), который пригодился бы на «все случаи жизни». То есть имел достаточную мощность, надёжность и регулируемое в широких пределах выходное напряжение, к тому же защищал нагрузку от «чрезмерного потребления» тока при испытаниях и не боялся коротких замыканий.
Предлагается, по мнению автора, наиболее удовлетворяющий этим
условиям достаточно простой для повторения БП, обеспечивающий
стабилизированное напряжение 1,5-24 В при выходном токе до ЗА.
Кроме того, он может работать в режиме источника тока с возможностью
плавной регулировки тока стабилизации в пределах 10-100 мА или
с фиксированными значениями тока 0,1 А, 1 А, 3 А.
Рассмотрим схему БП (см. рис.1). Основой её является традиционная схема стабилизатора напряжения, «сердцем» — микросхема КР142ЕН12, которая в настоящее время доступна широкому кругу радиолюбителей. В качестве силового трансформатора выбран довольно мощный унифицированный накальный трансформатор ТН-56, который имеет четыре вторичные обмотки с допустимым током 3,4 А и напряжением каждой 6,3 В. В зависимости от требуемого выходного напряжения переключателем SA2 подключаются две, три или четыре последовательно соединённые обмотки. Это необходимо для уменьшения мощности, рассеиваемой на регулирующем элементе, а, следовательно, повышения КПД устройства и облегчения температурного режима. Действительно, в самом неблагоприятном режиме, при максимальной разности между входным и выходным напряжениями (конечно, если выходное напряжение соответствует диапазону, указанному переключателем SA2) и максимальном токе 3 А рассеиваемая на регулирующем элементе мощность составит:
Pрасс.
max = (UВх.max
— 2Uvd — UВых.min)
* Imax (1)
Pрасс.max = (12,6 — 2 * 0,7 — 1,5) *
3 = 29,1 Вт,
где UВх.max — максимальное входное действующее напряжение данного диапазона; UВых.min — минимальное выходное напряжение данного диапазона; Uvd — падение напряжения на диоде выпрямительного моста. Легко проверить, что без разделения выходного напряжения на диапазоны рассеиваемая регулирующим элементом мощность достигает 70 Вт.
Переменное напряжение выпрямляется диодным мостом VD1-VD4 и
сглаживается на конденсаторе C5. Предохранитель FU2 защищает
трансформатор при выходе из строя диодов выпрямителя. Транзисторы
VT1, VT2 служат для увеличения выходного тока БП и облегчения
режима работы интегрального стабилизатора DA1.
Резистором R1
задаётся ток через DA1, открывающий VT2:
IDA1 = UБЭVT2 / R1 = 0,7 / 51 = 0,014 А, (2)
где UБЭVT2 — открывающее напряжение эмиттер-база
транзистора VT2. При токе 14 мА микросхема DA1 может работать
без радиатора. Для повышения стабильности выходного напряжения
регулирующее напряжение снимается с линейки резисторов R2-R4,
подключенной к выходу микросхемы и подаётся на «управляющий» вывод
01 DA1 через развязывающий диод VD6. Регулировка выходного напряжения
осуществляется резисторами: R4 — «ГРУБО» и R3 — «ТОЧНО». Стабилизатор
тока выполнен на DA1, токозадающих резисторах R5-R9 и развязывающем
диоде VD7. Выбор необходимого дискретного тока стабилизации осуществляется
переключателем SA3.
R = 1.35 / Iстаб, (3)
где R — сопротивление токозадающего резистора, Ом; Iстаб — ток стабилизации, А. Мощность токозадающих резисторов определяется по формуле:
Р = I² * R, (4)
где I — ток стабилизации диапазона; R — сопротивление резистора.
Реально мощность токозадающих резисторов из соображения надёжности
сознательно увеличена. Так резистор R8 типа С5-16В выбран мощностью
10 Вт. В режиме стабилизации тока (переключатель SA3 в положении
«3 А») на резисторе рассеивается мощность 3,8 Вт.
Дополнительные удобства при работе с БП обеспечивает вольтметр
pV, в качестве которого используется микроамперметр типа М95
с током полного отклонения 0,15 мА.
Сопротивление резистора R11 подбирается так, чтобы конечному значению шкалы соответствовало напряжение 30 В. Также можно использовать любую другую измерительную головку с током полного отклонения до 1,5 мА, подобрав токоограничительный резистор R11.
В качестве переключателей SA2, SA3 используются галетные — типа 11ПЗНМП. Для увеличения допустимого коммутируемого тока эквивалентные выводы трёх галет запараллелены. Фиксатор установлен в зависимости от количества положений.
Конденсатор C5 сборный и состоит из пяти параллельно включенных конденсаторов типа К50-12 ёмкостью 2000 мкф x 50 В.
Транзистор VT1 установлен снаружи на радиаторе площадью 400
см². Его можно заменить на КТ803А, КТ808А, VT2 может быть
заменён на КТ816Г.
Пару транзисторов VT1, VT2 можно заменить
одним КТ827А, Б, В или Д (При такой замене диод
VD5 можно исключить, т.к. он уже имеется внутри транзистора.
A.K.). Диоды VD6, VD7 любые, лучше германиевые с меньшим
прямым падением напряжения и допустимым обратным напряжением
не менее 30 В. Диоды VD1 — VD4 типа КД206А, КД202А, Б, В или
аналогичные устанавливаются на радиаторах.
При самостоятельном изготовлении трансформатора TV1 можно руководствоваться
методикой, описанной в [З]. Габаритная мощность трансформатора
должна быть не менее 100 Вт, лучше 120Вт. При этом можно будет
домотать ещё одну обмотку напряжением 6,3 В. В этом случае добавится
ещё один диапазон 24 — 30 В, что обеспечит при токе нагрузки
3 А диапазон регулирования выходного напряжения 1,5-30 В.
Наладка блока питания проводится по известной методике и особенностей
не имеет. Правильно собранный БП начинает работать сразу. При
работе с БП вначале переключателем SA2 выбирают необходимый
диапазон выходного напряжения, резисторами «ГРУБО» и «ТОЧНО»
выставляют требуемое выходное напряжение, ориентируясь по показаниям
встроенного вольтметра. Переключателем SA3 выбирают предел ограничения
тока и подключают нагрузку. Следует отметить, что при всей простоте
схемы данный блок питания совмещает два устройства: стабилизатор
напряжения плюс стабилизатор тока. БП не боится коротких замыканий
и даже может защитить элементы подключаемого к нему электронного
устройства, что очень важно при проведении различных испытаний
в радиолюбительской практике.
Л И Т Е Р А Т У Р А
1. Нефёдов А.В., Аксёнов А.И., Элементы схем бытовой радиоаппаратуры.
Микросхемы: Справочник. — М: Радиосвязь, 1993.
3. Полупроводниковые приёмно-усилительные устройства: Справочник радиолюбителя / Р.М.Терещук, К.М.Терещук. — Киев: Наукова думка, 1988.
Блок питания собственной конструкции на 12 В 15 А
Нужен мощный БП на ток более 10 Ампер? Вот одна из самых простых схем источников питания, которую можно собрать предварительно протестировав и отрегулировав. Исходные предположения проекта: несложный блок питания предназначенный для питания нагрузки 55 Вт в течение многих часов каждый день.
Схема принципиальная блока 12 В 15 А
Многие имели дело с блоками питания на стабилизаторах LM317, поэтому было бы достаточно сделать стабилизирующую часть на микросхеме LM338.
Не стоит брать мощные транзисторы, потому что по цене это будет дороже, чем готовые стабилизаторы, да и заметное усложнение электроники.
В качестве трансформатора использовался тороид 220 В / 12 В 150 Вт (он будет питать 2 отдельных источника питания с разной силой тока).
Стоит сразу 3 стабилизатора LM338, соединенных параллельно. Просматривая даташит производителей LM338 стало понятно, что 3 штуки дадут запас надежности даже в случае сильного нагрева воздуха в корпусе.
При первых тестах использовали диодный мост BR1010, но были в ужасе от его быстрого нагрева до высокой температуры, поэтому пришлось брать KBPC 2510 и установка большего радиатора. В качестве вспомогательных конденсаторов 2x 10000 мкФ, 10 мкФ и 1 мкФ для фильтрации нежелательных помех. Контрольные резисторы LM338 имеют сопротивление 240 Ом и 1,9 кОм.
Обратите внимание, что тороиды могут иметь первоначальное высокое потребление энергии от сети (бросок тока при включении) и, таким образом, может перегорать предохранитель, в несколько раз превышающий номинальное потребление тока, поэтому советуем использовать устройство плавного пуска для тороидальных трансформаторов.
Данные номиналов деталей
- C1, C2 = 10000 мкФ / 35 В
- C3 = 10 мкФ / 25 В
- C4 = 1 мкФ / 25 В
- U1, U2, U3 = LM338
- R1 = 240 Ом
- R2 = 1,9 кОм
На фото показана тестовая конструкция, собранная навесным монтажом чтобы проверить работает ли она вообще. Использовалась универсальная монтажная плата – это самый простой и быстрый способ сборки печатной платы без травления.
Хотя 3 элемента в корпусе TO220, 2 резистора и конденсатора, это можно успешно сделать вообще без такой большой универсальной платы. Отсутствие выравнивающих резисторов на выходах стабилизатора может быстро повредить их. Помните, что электронные компоненты не идеальны и имеют свои допуски. На практике это означает что один из стабилизаторов будет давать немного более высокое напряжение, которое примет на себя большую часть нагрузки. Выравнивающие резисторы (0,1 Ом 5 Вт) на выходе будут частично компенсировать это явление.
Что касается эффективности LM338, то в спецификации четко описывается коэффициент полезного действия 5 А, пиковое значение составляет даже 12 А.
Поэтому такая схема обладает такой реальной эффективностью по мощности.
Поэтому такая схема обладает такой реальной эффективностью по мощности.И не берите трансформаторы на слишком большие напряжения. После фильтрации если будет около 24 В, конечно возникнут большие потери, преобразованные в тепло под нагрузкой. Напряжение должно быть в пределах 14-16 В. Лучше всего чтобы разница напряжений до и после стабилизации составляла около 4-5 В.
Блок питания— LM338 сильно греется
спросил
Изменено 1 год, 10 месяцев назад
Просмотрено 628 раз
\$\начало группы\$
Я пытаюсь создать источник переменного напряжения, используя часть этой схемы:
Вместо трансформатора и выпрямителя я использую солнечную панель, которая дает 37 В (разомкнутая цепь) и около 30 В с нагрузкой.
Я также пропустил конденсаторы. Я использовал радиатор на LM338 (не очень большой, но и не очень маленький.)
Все работает нормально, и я могу регулировать напряжение.
Проблема в том, что он ОЧЕНЬ нагревается.
Я использовал нагрузку 0,5 ампера (светодиодная лампа 12 В) и регулировал напряжение примерно до 12 В. Температура была 70°С.
Я что-то пропустил? Говорят, что LM338 может выдавать 5 ампер от 1,2 В до 30 В.
- блок питания
- радиатор
\$\конечная группа\$
8
\$\начало группы\$
При входном напряжении питания 30 В, выходном напряжении 12 В и токе нагрузки 0,5 А регулятор должен рассеивать 9 Вт в виде тепла.
Это означает, что он сильно нагревается, так что ваша схема работает именно так, как ожидалось.
Хотя он может обеспечивать ток до 5 А, это не означает, что он может выдавать 5 А или даже 0,5 А при падении напряжения с 30 В до 12 В.
Так как чип имеет тепловое сопротивление переход-окружающая среда примерно 23-35 °C/Вт (в зависимости от корпуса), это означает, что при рассеивании 9 Вт температура должна подняться выше максимальной рабочей температуры 125 °C довольно быстро и наиболее вероятно, спасен схемой отключения при перегреве.
Таким образом, линейный регулятор не будет работать с вашими потребностями регулирования от 30 В до 12 В при 0,5 А.
\$\конечная группа\$
4
\$\начало группы\$
Любопытство взяло верх, и я взглянул на техпаспорт.
На стр. 6 показана следующая диаграмма:
Сплошная линия показывает максимальное значение постоянного тока, которое можно ожидать при определенной разнице входного и выходного напряжения.
Если у вас было 30В на входе и 12В на выходе, то это разница в 18В. Вы можете ожидать максимальный постоянный ток около 4 ампер.
Это при условии, что вы охлаждаете LM338. Падение 18 В при 4 амперах означает, что LM338 должен будет рассеивать 72 Вт мощности.
Перед вами массивный кусок металла, если вы хотите эксплуатировать его в таких условиях очень долго.
\$\конечная группа\$
2
Зарегистрируйтесь или войдите в систему
Зарегистрируйтесь с помощью Google
Зарегистрироваться через Facebook
Зарегистрируйтесь, используя адрес электронной почты и пароль
Опубликовать как гость
Электронная почта
Требуется, но никогда не отображается
Опубликовать как гость
Электронная почта
Требуется, но не отображается
Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie
Блок питания— LM338 нагревается и перестает работать, когда мы пытаемся пропустить ток более 1 А
спросил
Изменено 11 месяцев назад
Просмотрено 371 раз
\$\начало группы\$
Я пытаюсь сделать источник питания 30 В, 5 А, используя микросхему стабилизатора напряжения LM338 (без радиатора).
В моем случае сопротивление R1 равно 100 Ом, а сопротивление R2 равно 2,2 кОм. тогда он дает 29,6 В на выходе.
, когда мы подключаем резистор 10 Ом 10 Вт, ток превышает 1 А, микросхема нагревается в течение нескольких секунд, выходной ток и напряжение становятся равными нулю. (Я думаю, что микросхема термически отключается).
После охлаждения микросхемы при повторном подключении питания выходное напряжение и ток отсутствуют, микросхема также не нагревается.
мы не можем понять, почему это происходит. Ic поврежден?
После этого мы провели еще один эксперимент.
Цепь постоянного тока, как указано в техническом описании.
В моем случае R1 = 10 Ом, 10 Вт и нагрузка снова 10 Ом 10 Вт.
Здесь снова в течение нескольких секунд нет выходного напряжения и тока.
- блок питания
- высоковольтный
- постоянный ток
- радиатор
- сильноточный
\$\конечная группа\$
8
\$\начало группы\$
Вот ваша проблема:
«Мы не используем радиатор».
Вы получаете лот тока от вашего регулятора. Линейные регуляторы снижают напряжение, действуя как резистор, включенный последовательно с источником. Отработанная мощность в виде тепла.
$$P = (V_{in}- V_{out}) \times I$$
Вы не говорите, какое у вас входное напряжение, но LM338 допускает максимальную разницу в 40 В между входом и выходом. При 1 ампере это 40 ватт. При 5 амперах это 200 ватт.
Это количество энергии тратится впустую в виде тепла. Вы должны использовать радиатор, когда потребляете большой ток от линейного регулятора.
\$\конечная группа\$
6
\$\начало группы\$
Старый, но хочу высказать свои наблюдения.
В последнее время тестирую lm338T из Техаса. У меня около 0 В, 1 А, и он нагревается из-за высокого входного напряжения (применяется радиатор).
То есть 24В, ~33В выпрямленное. С карбюратором 22Вт работает, а с 55Вт 12В не работает, такое ощущение, что срабатывает внутренняя защита.
Вероятно, это связано с большой разницей между входом и выходом. Я тестировал тот же lm с входом 14AC, и он работает нормально, но R2 на 5k будет слишком много. Я подозреваю, что это нормально до 16-18 В на входе. При 3 амперах это не так сильно зависит от температуры, как при защите 0 В / 1 А.
14AC хорошо работает с лампой 12V 55W.
PS: Несколько недель спустя я добавил еще один lm338 в параллельное (примитивным способом) подключение к моей гротескной сборке (трансформатор 24 В). Теперь он будет светиться 12 В / 55 Вт, но кажется, что большого радиатора процессора будет недостаточно, поскольку TO220 в любом случае слишком сильно нагревается спереди, кажется, что более 70 градусов в обоих случаях. Раньше я охлаждал их дополнительным вентилятором, но сомневаюсь, что он долго выдержит нагрузку 4-5А 🙂
Чему я здесь научился? Ну и всегда использовать радиаторы — наверное, это главная причина, по которой в авторской сборке пошла термозащита.
