Регулированный блок питания своими руками. Регулируемый блок питания своими руками: пошаговая инструкция — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Как собрать регулируемый блок питания в домашних условиях. Какие компоненты потребуются для сборки. Как правильно рассчитать и подобрать детали. На что обратить внимание при монтаже схемы.

Содержание

Принцип работы регулируемого блока питания

Регулируемый блок питания позволяет получить на выходе стабилизированное напряжение, которое можно плавно изменять в широком диапазоне. Основные компоненты такого устройства:

Трансформатор для понижения сетевого напряжения
Выпрямитель для преобразования переменного тока в постоянный
Фильтр для сглаживания пульсаций
Стабилизатор напряжения
Регулятор выходного напряжения

Принцип работы заключается в следующем: напряжение сети понижается трансформатором, затем выпрямляется и фильтруется. Стабилизатор обеспечивает постоянство выходного напряжения при колебаниях входного. С помощью регулятора пользователь может задавать нужное значение напряжения на выходе блока питания.

Выбор схемы для сборки регулируемого блока питания

Существует множество схем регулируемых блоков питания. Для начинающих радиолюбителей оптимальным вариантом будет схема на основе микросхемы LM317. Она позволяет получить регулируемое напряжение от 1,2 В до 37 В при токе до 1,5 А. Преимущества данной схемы:

Простота — минимум внешних компонентов
Наличие встроенной защиты от перегрева и КЗ
Низкий уровень пульсаций выходного напряжения
Высокая стабильность параметров

Более продвинутые конструкции могут включать цифровую индикацию, защиту от превышения тока, возможность регулировки тока. Но для начала рекомендуется освоить базовую схему.

Расчет и подбор компонентов

Основные компоненты, которые потребуются для сборки регулируемого блока питания на LM317:

Трансформатор с вторичной обмоткой на 15-24 В
Диодный мост на ток 2-3 А
Электролитические конденсаторы 2200-4700 мкФ

Микросхема LM317
Переменный резистор 5-10 кОм
Постоянные резисторы
Радиатор для LM317

При выборе трансформатора нужно учитывать, что напряжение на его вторичной обмотке должно быть примерно на 3-5 В выше максимального выходного напряжения блока питания. Мощность трансформатора рассчитывается по формуле:

P = U * I * 1,3

где U — максимальное выходное напряжение, I — максимальный ток нагрузки.

Особенности монтажа регулируемого блока питания

При сборке регулируемого блока питания важно соблюдать следующие правила:

Использовать качественные компоненты с соответствующими номиналами
Обеспечить надежное соединение проводников
Установить микросхему LM317 на достаточный по площади радиатор
Правильно подключить полярность электролитических конденсаторов
Использовать провода достаточного сечения для силовых цепей

Особое внимание следует уделить монтажу силовых элементов — трансформатора, выпрямителя, фильтрующих конденсаторов. Их нужно надежно закрепить внутри корпуса. Регулировочный потенциометр и выходные клеммы устанавливаются на переднюю панель.

Проверка и настройка собранного блока питания

После завершения монтажа необходимо тщательно проверить правильность всех соединений. Только убедившись в отсутствии ошибок, можно подключать блок питания к сети. Проверка работоспособности выполняется в следующем порядке:

Подключить вольтметр к выходным клеммам
Включить блок питания в сеть
Плавно вращая регулятор, проконтролировать изменение выходного напряжения
Проверить стабильность напряжения при изменении нагрузки
Измерить уровень пульсаций на выходе осциллографом

При обнаружении отклонений от нормальной работы необходимо отключить устройство и найти причину неисправности. Только после успешного тестирования блок питания можно использовать для питания различной аппаратуры.

Возможные неисправности и способы их устранения

При сборке и эксплуатации регулируемого блока питания могут возникнуть следующие проблемы:

Отсутствие напряжения на выходе — проверить все соединения, исправность предохранителя и трансформатора
Нестабильное выходное напряжение — заменить фильтрующие конденсаторы, проверить качество пайки
Сильный нагрев микросхемы — установить радиатор большей площади
Выходное напряжение не регулируется — проверить исправность потенциометра и резисторов

При невозможности самостоятельно определить причину неисправности рекомендуется обратиться к специалисту. Неправильная эксплуатация неисправного блока питания может привести к выходу из строя подключенных устройств.

Как сделать простой регулируемый блок питания » Полезные самоделки

Как сделать простой регулируемый блок питания.

Когда собираю какую либо электронную самоделку, всегда появляется вопрос питания устройства. Сейчас многие применяю блок питания компьютера. У компьютерного блока питания есть ряд преимуществ: большие токи при фиксированных напряжениях, защита от короткого замыкания. Но так же есть и минусы, точней, неудобные моменты: напряжения имеют определенные значения, размер блока.

Решил я для себя сделать малогабаритный блок питания с регулировкой выходного напряжения. Габариты устройства выбрал минимально возможные.

Основные компоненты

Основой конструкции служит понижающий модуль из Китая. Цена у него довольно низкая и параметры неплохие. Имеется защита от короткого замыкания. Выдерживает ток около 2-х Ампер. Меня устраивает.

Для понижения сетевого напряжения применю трансформатор. Давно лежал без дела. У меня он на 17. 9 Вольт и током около 1.7 Ампера.

Индикатором выходного напряжения служит вольтметр из Китая. Он маленький и довольно точный.

Клеммы применю от старого прибора. Они крепкие и мощные. Так же нашел провода с обжатыми наконечниками под отверстия 4 мм.

Выпрямлять переменное напряжение буду готовым диодным мостом. Сглаживать пульсации буду электролитическим конденсатором.

Для комфортной регулировки напряжения, резистор вынесу на корпус блока питания. Как же подобрал старенькую ручку для резистора.

Питать вольтметр буду от отдельного стабилизатора напряжения. Применил отечественный на 12 вольт. Если питать вольтметр от выходного напряжения, то индикация его загорается от 4 вольт. Блок же выдает напряжение ниже и отображение прибора будет отсутствовать.

Теперь о схеме. Схема простая и трудностей сборки возникнуть не должно.

Нарисовал максимально понятно.

Сборка блока питания

Для начала разбираем корпус трансформатора и вынимаем последний.

К трансформатору припаиваем диодный мост и конденсатор.

Стабилизатор для питания вольтметра припаял и прикрутил к корпусу.

К понижающему модулю припаял провода с наконечниками, и выпаял резистор. Вместо резистора впаял провода.

На корпусе размечаем отверстия и вырезаем. Так же отверстия которые были ранее на блоке не дорабатываем практически.

Устанавливаем вольтметр и одну клемму.

Плату преобразователя устанавливаем в уголок около трансформатора. Регулировочный резистор припая и его буду ставить на шве корпуса. Вторую клемму тоже установлю на шов. При закрытии корпуса они зафиксируются надежно.

Выключатель питания установил на заднюю панель блока.

Плюсовую клемму подкрасил лаком для ногтей. Блок питания регулирует напряжение от 1.23 Вольта до 19 Вольт.

Такой вот компактный блок питания получился.

Сборку смотрим на видео:

Как сделать простейший блок питания и выпрямитель

В этой статье ЭлектроВести расскажут вам как сделать простейший блок питания и выпрямитель.

Выпрямитель — это устройство для преобразования переменного напряжения в постоянное. Это одна из самых часто встречающихся деталей в электроприборах, начиная от фена для волос, заканчивая всеми типами блоков питания с выходным напряжением постоянного тока. Есть разные схемы выпрямителей и каждая из них в определённой мере справляется со своей задачей. В этой статье мы расскажем о том, как сделать однофазный выпрямитель, и зачем он нужен.

Определение

Выпрямителем называется устройство, предназначенное для преобразования переменного тока в постоянный. Слово «постоянный» не совсем корректно, дело в том, что на выходе выпрямителя, в цепи синусоидального переменного напряжения, в любом случае окажется нестабилизированное пульсирующие напряжение. Простыми словами: постоянное по знаку, но изменяющееся по величине.

Различают два типа выпрямителей:

Однополупериодный. Он выпрямляет только одну полуволну входного напряжения. Характерны сильные пульсации и пониженное относительно входного напряжение.
Двухполупериодный. Соответственно, выпрямляется две полуволны. Пульсации ниже, напряжение выше чем на входе выпрямителя – это две основных характеристики.

Что значит стабилизированное и нестабилизированное напряжение?

Стабилизированным называется напряжение, которое не изменяется по величине независимо ни от нагрузки, ни от скачков входного напряжения. Для трансформаторных источников питания это особенно важно, потому что выходное напряжение зависит от входного и отличается от него на Ктрансформации раз.

Нестабилизированное напряжение – изменяется в зависимости от скачков в питающей сети и характеристик нагрузки. С таким блоком питания из-за просадок возможно неправильное функционирование подключенных приборов или их полная неработоспособность и выход из строя.

Выходное напряжение

Основные величины переменного напряжения — амплитудное и действующее значение. Когда говорят «в сети 220В переменки» имеют в виду действующее напряжение.

Если говорят об амплитудной величине, то имеют в виду, сколько вольт от нуля до верхней точки полуволны синусоиды.

Опустив теорию и ряд формул можно сказать, что действующее напряжение в 1.41 раз меньше амплитудного. Или:

Uа=Uд*√2

Амплитудное напряжение в сети 220В равняется:

220*1.41=310

Схемы

Однополупериодный выпрямитель состоит из одного диода. Он просто не пропускает обратную полуволну. На выходе получается напряжение с сильными пульсациями от нуля до амплитудного значения входного напряжения.

Если говорить совсем простым языком, то в этой схеме к нагрузке поступает половина от входного напряжения. Но это не совсем корректно.

Двухполупериодные схемы пропускают к нагрузке обе полуволны от входного. Выше в статье упоминалось об амплитудном значении напряжения, так вот напряжение на выходе выпрямителя то же ниже по величине, чем действующее переменное на входе.

Но, если сгладить пульсации с помощью конденсатора, то, чем меньшими будут пульсации, тем ближе напряжение будет к амплитудному.

О сглаживания пульсаций мы поговорим позже. А сейчас рассмотрим схемы диодных мостов.

Их две:

1. Выпрямитель по схеме Гретца или диодный мост;

2. Выпрямитель со средней точкой.

Первая схема более распространена. Состоит из диодного моста – четыре диода соединены между собой «квадратом», а в его плечи подключена нагрузка. Выпрямитель типа «мост» собирается по схеме приведенной ниже:

Её можно подключить напрямую к сети 220В, так сделано в современных импульсных блоках питания, или на вторичные обмотки сетевого (50 Гц) трансформатора. Диодные мосты по этой схеме можно собирать из дискретных (отдельных) диодов или использовать готовую сборку диодного моста в едином корпусе.

Вторая схема – выпрямитель со средней точкой не может быть подключена напрямую к сети. Её смысл заключается в использовании трансформатора с отводом от середины.

По своей сути – это два однополупериодных выпрямителя, подключенные к концам вторичной обмотки, нагрузка одним контактом подключается к точке соединения диодов, а вторым – к отводу от середины обмоток.

Её преимуществом перед первой схемой является меньшее количество полупроводниковых диодов. А недостатком – использование трансформатора со средней точкой или, как еще называют, отводом от середины. Они менее распространены чем обычные трансформаторы со вторичной обмоткой без отводов.

Сглаживание пульсаций

Питание пульсирующим напряжением неприемлемо для ряда потребителей, например, источники света и аудиоаппаратура. Тем более, что допустимые пульсации света регламентируются в государственных и отраслевых нормативных документах.

Для сглаживания пульсаций используют фильтры – параллельно установленный конденсатор, LC-фильтр, разнообразные П- и Г-фильтры…

Но самый распространенный и простой вариант – это конденсатор, установленный параллельно нагрузке. Его недостатком является то, что для снижения пульсаций на очень мощной нагрузке придется устанавливать конденсаторы очень большой емкости – десятки тысяч микрофарад.

Его принцип работы заключается в том, что конденсатор заряжается, его напряжение достигает амплитуды, питающее напряжение после точки максимальной амплитуды начинает снижаться, с этого момента нагрузка питается от конденсатора. Конденсатор разряжается в зависимости от сопротивления нагрузки (или её эквивалентного сопротивления, если она не резистивная). Чем больше емкость конденсатора – тем меньшие будут пульсации, если сравнивать с конденсатором с меньшей емкостью, подключенного к этой же нагрузке.

Простым словами: чем медленнее разряжается конденсатор – тем меньше пульсации.

Скорости разряда конденсатора зависит от потребляемого нагрузкой тока. Её можно определить по формуле постоянной времени:

t=RC,

где R – сопротивление нагрузки, а C – емкость сглаживающего конденсатора.

Таким образом, с полностью заряженного состояния до полностью разряженного конденсатор разрядится за 3-5 t. Заряжается с той же скоростью, если заряд происходит через резистор, поэтому в нашем случае это неважно.

Отсюда следует – чтобы добиться приемлемого уровня пульсаций (он определяется требованиями нагрузки к источнику питания) нужна емкость, которая разрядится за время в разы превышающее t. Так как сопротивления большинства нагрузок сравнительно малы, нужна большая емкость, поэтому в целях сглаживания пульсаций на выходе выпрямителя применяют электролитические конденсаторы, их еще называют полярными или поляризованными.

Обратите внимание, что путать полярность электролитического конденсатора крайне не рекомендуется, потому что это чревато его выходом из строя и даже взрывом. Современные конденсаторы защищены от взрыва – у них на верхней крышке есть выштамповка в виде креста, по которой корпус просто треснут. Но из конденсатора выйдет струя дыма, будет плохо, если она попадет вам в глаза.

Расчет емкости ведется исходя из того какой коэффициент пульсаций нужно обеспечить. Если выражаться простым языком, то коэффициентом пульсаций показывает, на какой процент проседает напряжение (пульсирует).

Чтобы посчитать емкость сглаживающего конденсатора можно использовать приближенную формулу:

C=3200*Iн/Uн*Kп,

Где Iн – ток нагрузки, Uн – напряжение нагрузки, Kн – коэффициент пульсаций.

Для большинства типов аппаратуры коэффициент пульсаций берется 0.01-0.001. Дополнительно желательно установить керамический конденсатор как можно большей емкости, для фильтрации от высокочастотных помех.

Как сделать блок питания своими руками?

Простейший блок питания постоянного тока состоит из трёх элементов:

1. Трансформатор;

2. Диодный мост;

3. Конденсатор.

Если нужно получить высокое напряжение, и вы пренебрегаете гальванической развязкой то можно исключить трансформатор из списка, тогда вы получите постоянное напряжение вплоть до 300-310В. Такая схема стоит на входе импульсных блоков питания, например, такого как у вас на компьютере.

Это нестабилизированный блок питания постоянного тока со сглаживающим конденсатором. Напряжение на его выходе больше чем переменное напряжение вторичной обмотке. Это значит, что если у вас трансформатор 220/12 (первичная на 220В, а вторичная на 12В), то на выходе вы получите 15-17В постоянки. Эта величина зависит от емкости сглаживающего конденсатора. Эту схему можно использовать для питания любой нагрузки, если для нее неважно, то, что напряжение может «плавать» при изменениях напряжения питающей сети.

Важно:

У конденсатора две основных характеристики – емкость и напряжение. Как подбирать емкость мы разобрались, а с подбором напряжения – нет. Напряжение конденсатора должно превышать амплитудное напряжение на выходе выпрямителя хотя бы в половину. Если фактическое напряжение на обкладках конденсатора превысит номинальное – велика вероятность его выхода из строя.

Старые советские конденсаторы делались с хорошим запасом по напряжению, но сейчас все используют дешевые электролиты из Китая, где в лучшем случае есть малый запас, а в худшем – и указанного номинального напряжения не выдержит. Поэтому не экономьте на надежности.

Стабилизированный блок питания отличается от предыдущего всего лишь наличием стабилизатора напряжения (или тока). Простейший вариант – использовать L78xx или другие линейные стабилизаторы, типа отечественного КРЕН.

Так вы можете получить любое напряжение, единственное условие при использовании подобных стабилизаторов, это то, напряжение до стабилизатора должно превышать стабилизированную (выходную) величину хотя бы на 1.5В. Рассмотрим, что написано в даташите 12В стабилизатора L7812:

Входное напряжение не должно превышать 35В, для стабилизаторов от 5 до 12В, и 40В для стабилизаторов на 20-24В.

Входное напряжение должно превышать выходное на 2-2.5В.

Т.е. для стабилизированного БП на 12В со стабилизатором серии L7812 нужно, чтобы выпрямленное напряжение лежало в пределах 14.5-35В, чтобы избежать просадок, будет идеальным решением применять трансформатора с вторичной обмоткой на 12В.

Но выходной ток достаточно скромный – всего 1. 5А, его можно усилить с помощью проходного транзистора. Если у вас есть PNP-транзисторы, можно использовать эту схему:

На ней изображено только подключение линейного стабилизатора «левая» часть схемы с трансформатором и выпрямителем опущена.

Если у вас есть NPN-транзисторы типа КТ803/КТ805/КТ808, то подойдет эта:

Стоит отметить, что во второй схеме выходное напряжение будет меньше напряжения стабилизации на 0.6В – это падение на переходе эмиттер база. Для компенсации этого падения в цепь был введен диод D1.

Можно и в параллель установить два линейных стабилизатора, но не нужно! Из-за возможных отклонений при изготовлении нагрузка будет распределяться неравномерно и один из них может из-за этого сгореть.

Установите и транзистор, и линейный стабилизатор на радиатор, желательно на разные радиаторы. Они сильно греются.

Регулируемые блоки питания

Простейший регулируемый блок питания можно сделать с регулируемым линейным стабилизатором LM317, её ток тоже до 1. 5 А, вы можете усилить схему проходным транзистором, как было описано выше.

Вот более наглядная схема для сборки регулируемого блока питания.

Чтобы получить больший ток можно и использовать более мощный регулируемый стабилизатор LM350.

В последних двух схемах есть индикация включения, которая показывает наличие напряжения на выходе диодного моста, выключатель 220В, предохранитель первичной обмотки.

Вот пример регулируемого зарядного устройства для аккумулятора с тиристорным регулятором в первичной обмотке, по сути такой же регулируемый блок питания.

Кстати похожей схемой регулируют и сварочный ток:

Заключение

Выпрямитель используется в источниках питания для получения постоянного тока из переменного. Без его участия не получится запитать нагрузку постоянного тока, например светодиодную ленту или радиоприемник.

Также используются в разнообразных зарядных устройствах для автомобильных аккумуляторов, есть ряд схем с использованием трансформатора с группой отводов от первичной обмотки, которые переключаются галетным переключателем, а во вторичной обмотке установлен только диодный мост. Переключатель устанавливают со стороны высокого напряжения, так как, там в разы ниже ток и его контакты не будут пригорать от этого.

По схемам из статьи вы можете собрать простейший блок питания как для постоянной работы с каким-то устройством, так и для тестирования своих электронных самоделок.

Схемы не отличаются высоким КПД, но выдают стабилизированное напряжение без особых пульсаций, следует проверить емкости конденсаторов и рассчитать под конкретную нагрузку. Они отлично подойдут для работы маломощных аудиоусилителей, и не создадут дополнительного фона. Регулируемый блок питания станет полезным автолюбителями и автоэлектрикам для проверки реле регулятора напряжения генератора.

Регулируемый блок питания используется во всех областях электроники, а если его улучшить защитой от КЗ или стабилизатором тока на двух транзисторах, то вы получите почти полноценный лабораторный блок питания.

Ранее ЭлектроВести писали, что Служба безопасности Украины обнаружила в режимных помещениях Южно-Украинской атомной электростанции компьютерную технику, которая использовалась для майнинга криптовалют. По данным следствия, из-за несанкционированного размещения компьютерной техники произошло разглашение сведений о физической защите атомной электростанции, что является государственной тайной. К майнингу криптовалют, возможно, были причастны служащие части Национальной гвардии Украины, охраняющие АЭС.

По материалам: electrik.info.

Двухканальный лабораторный блок питания своими руками

В радиолюбительской практике нельзя обойтись одним стандартным блоком питания с фиксированным напряжением, так как электронные схемы необходимо питать от разного напряжения. Хороший лабораторный источник питания должен также иметь индикацию установленного напряжения и регулируемую защиту по току, чтобы в случае каких-либо проблем не вывести из строя подключенную конструкцию и не перегореть самому.

Такой универсальный блок питания можно приобрести, однако интереснее, а иногда и выгоднее собрать его самостоятельно. Тем более, что сейчас можно серьёзно сэкономить время разработки, взяв за основу универсальный преобразователь напряжения PW841 (см. рис.1.).

Это идеальное решение для реализации лабораторного блока питания, PW841 позволяет:

— устанавливать необходимое выходное напряжение в диапазоне 1…30В;

— регулировать максимальный потребляемый ток от 0 до 5А;

— индицировать на двух четырёхразрядных индикаторах одновременно напряжение и потребляемый ток;

— защищать от превышения выходного тока и от короткого замыкания в нагрузке.

Рис.1. Модуль Мастер Кит PW841

В качестве источника входного напряжения для PW841 можно применить готовый адаптер питания от бытовой техники. Удобно использовать сетевой адаптер от ноутбука: как правило, они имеют выходное напряжение 19В и ток нагрузки 3А и более. Нельзя получить на выходе готовой конструкции напряжение выше входного значения, но для большинства задач этого напряжения будет вполне достаточно. Чтобы сохранить возможность использовать адаптер ноутбука по прямому назначению, необходимо подобрать подходящее к его разъёму гнездо питания.

Но можно не искать лёгких путей и собрать силовую часть блока питания самостоятельно. Схема самого простого линейного источника питания приведена на рис.2.

Рис.2. Простейший трансформаторный блок питания

Схема содержит трансформатор, диодный мост и конденсатор. Трансформатор понижает высокое сетевое напряжение 220В до необходимого безопасного уровня. Трансформатор можно приобрести или найти в старой технике (телевизорах, усилителях и т.п.). Но учтите, что в большинстве современных электронных конструкций применяются импульсные трансформаторы, а для сборки линейного источника питания подойдут именно классические трансформаторы: они обычно большие и тяжёлые.

Мне удалось найти трансформатор серии ТТП (трансформатор тороидальный). В этой серии очень много трансформаторов разных типов, отличающихся выходным напряжением, мощностью и количеством выходных обмоток. В моём случае у трансформатора одна первичная обмотка 220В (чёрные провода) и две одинаковые вторичные обмотки (выводы красных и белых проводов). Каждый из независимых выходов выдаёт переменное напряжение 15В с максимальным током нагрузки до 2А.

Раз уж мне повезло раздобыть трансформатор с двумя вторичными обмотками, я решил собрать двухканальный лабораторный блок питания на базе двух модулей PW841. В некоторых случаях электронной схеме для работы требуются два разных напряжения: например, 5В и 12В; и для наладки таких схем гораздо удобнее пользоваться двухканальным блоком питания.

Трансформатор выдаёт переменное напряжение, поэтому потребуется дополнить схему диодным выпрямителем. Удобнее использовать сборку из четырёх диодов в одном корпусе, которую можно приобрести или выпаять из неисправного блока питания. Я применил диодные мосты типа RS405, которые рассчитаны на ток до 4А, но больше в моём случае и не нужно. Также в схему необходимо включить конденсаторы фильтра, которые уберут пульсации напряжения после выпрямления переменного тока. Подойдут конденсаторы ёмкостью в несколько тысяч микрофарад. На рис. 3. показаны компоненты, которые я использовал для сборки источника питания.

Рис.3. Компоненты для сборки трансформаторного блока питания

При выборе трансформатора и расчёте элементов схемы надо понимать, что после выпрямления постоянное напряжение становится выше переменного примерно в 1.4 раза. В моём случае из 15В переменного напряжения на выходе выпрямителя получилось 15х1.4=21В постоянного напряжения. Рабочее напряжение конденсатора необходимо выбирать с некоторым запасом, то есть в данном случае не менее 25В. Я нашёл конденсаторы ёмкостью 6800 мкФ и на рабочее напряжение 50В.

Осталось смонтировать всю конструкцию в корпусе подходящих размеров. Желательно подобрать более свободный корпус, чтобы трансформатор и электронные компоненты лучше охлаждались. Для этой же цели рекомендуется просверлить в корпусе вентиляционные отверстия, если они не были предусмотрены конструкцией изначально.

Рис.4. Монтаж блока питания в корпусе

Трансформатор я притянул пластиковыми стяжками ко дну корпуса. Конденсаторы фильтров закрепил термоклеем из клей-пистолета, диодные мосты распаял прямо на выводах конденсаторов навесным монтажом. Параллельно выводам конденсаторов припаяны резисторы сопротивлением 6.8Мом: это необязательные компоненты, они служат для более быстрой разрядки конденсаторов после отключения блока питания от сети.

Для монтажа модулей PW841 пришлось их доработать: выпаял неиспользуемые белые разъёмы с лицевой части рядом с дисплеями и подстроечные резисторы регулировки тока и напряжения, их я заменил переменными резисторами соответствующего номинала (50 кОм).

Большинство компонентов блока питания я смонтировал на передней пластиковой панели корпуса (см. рис.5.).

Рис.5. Монтаж передней панели

В передней панели я просверлил четыре отверстия диаметром 7мм для переменных резисторов, выпилил два прямоугольных отверстия для индикаторов PW841, сами модули приклеил к передней панели клей-пистолетом. В качестве выходных клемм питания применил колодку аудиовыхода, выпаянную из сломанного музыкального центра. Под неё тоже пришлось выпилить окно. На боковой стенке установил сетевой выключатель питания.

Новые переменные резисторы и клеммы питания я соединил с соответствующими монтажными точками PW841 проводами. Для минимизации потерь тока желательно использовать гибкие проводники минимальной длины и сечением не менее 1.5 мм2.

Рис. 6. Резистор, выключатель, разъём питания

На рис.7. демонстрируется работа собранного блока питания. На левом канале установлено напряжение 5.03В, потребляемый ток – 90 мА, в качестве нагрузки используется резистор общим сопротивлением 50 Ом. Левый канал в этом примере работает в режиме классического источника питания, если же ток нагрузки превысит установленный порог, блок перейдёт в режим работы с ограничением тока, при этом на плате PW841 загорится соответствующий светодиод. На правом канале установлено напряжение 12В, он не нагружен. При токах нагрузки до 2А нагрев элементов схемы минимальный и дополнительного охлаждения не требуется. Если же Вы будете работать с более высокими токами и заметите перегрев компонентов схемы, обеспечьте активный обдув трансформатора и модуля PW841, установив в корпус блока питания компьютерный кулер.

Рис.7. Блок питания в сборе

Простой регулируемый стабилизированный блок питания

Этот блок питания на микросхеме LM317, не требует каких – то особых знаний для сборки, и после правильного монтажа из исправных деталей, не нуждается в наладке. Несмотря на свою кажущуюся простоту, этот блок является надёжным источником питания цифровых устройств и имеет встроенную защиту от перегрева и перегрузки по току. Микросхема внутри себя имеет свыше двадцати транзисторов и является высокотехнологичным устройством, хотя снаружи выглядит как обычный транзистор.

Питание схемы рассчитано на напряжение до 40 вольт переменного тока, а на выходе можно получить от 1.2 до 30 вольт постоянного, стабилизированного напряжения. Регулировка от минимума до максимума потенциометром происходит очень плавно, без скачков и провалов.

Ток на выходе до 1.5 ампер. Если потребляемый ток не планируется выше 250 миллиампер, то радиатор не нужен. При потреблении большей нагрузки, микросхему поместить на теплопроводную пасту к радиатору общей площадью рассеивания 350 – 400 или больше, миллиметров квадратных. Подбор трансформатора питания нужно рассчитывать исходя из того, что напряжение на входе в блок питания должно быть на 10 – 15 % больше, чем планируете получать на выходе. Мощность питающего трансформатора лучше взять с хорошим запасом, во избежание излишнего перегрева и на вход его обязательно поставить плавкий предохранитель, подобранный по мощности, для защиты от возможных неприятностей.
Нам, для изготовления этого нужного устройства, потребуются детали:

Микросхема LM317 или LM317T.
Выпрямительная сборка почти любая или отдельные четыре диода на ток не менее 1 ампер каждый.
Конденсатор C1 от 1000 МкФ и выше напряжением 50 вольт, он служит для сглаживания бросков напряжения питающей сети и, чем больше его ёмкость, тем более стабильным будет напряжение на выходе.
C2 и C4 – 0.047 МкФ. На крышке конденсатора цифра 104.
C3 – 1МкФ и больше напряжением 50 вольт. Этот конденсатор, так же можно применить большей ёмкости для повышения стабильности выходящего напряжения.
D5 и D6 – диоды, например 1N4007, или любые другие на ток 1 ампер или больше.
R1 – потенциометр на 10 Ком. Любого типа, но обязательно хороший, иначе выходное напряжение будет «прыгать».
R2 – 220 Ом, мощностью 0.25 – 0.5 ватт.

Перед подключением к схеме питающего напряжения, обязательно проверьте правильность монтажа и пайки элементов схемы.

Сборка регулируемого стабилизированного блока питания

Сборку я произвел на обычной макетной платы без всякого травления. Мне этот способ нравится из-за своей простоты. Благодаря ему схему можно собрать за считанные минуты.

Проверка блока питания

Вращением переменного резистора можно установить желаемое напряжение на выходе, что очень удобно.

Видео испытаний блока питания прилагается

РЕГУЛИРУЕМЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ

Скажу без преувеличения, что блок питания — это основа всей радиолюбительской лаборатории. И действительно, ни один девайс не запустить без нормального регулируемого БП с индикаторами вольт и ампер. Естественно он должен быть оборудован защитой на слабый и на сильный ток. Иначе любая нештатная ситуация в схеме или малейшая ошибка монтажа и подключения, приведёт к мгновенному сгоранию чего нибудь дорогого в устройстве. Часто на форуме спрашивают — чего бы такого спаять и сделать попроще? Ответ один: Начните с нормального блока питания. И совсем необязательно ваять что-то сложное, достаточно простого регулируемого 0-15В БП с защитой от превышения значения тока в подключенной нагрузке.

Несмотря на огромное количество всякоразных схем БП в интернете и радиожурналах, я снова и снова возвращаюсь к простой, годами (десятилетиями) проверенной схеме регулируемого блока питания.

Как говорится: новое — это хорошо забытое старое. Вот основные преимущества данной схемы:
— не содержит дорогих и труднодобываемых деталей;
— прост в сборке и настройке;
— нижний предел напряжения составляет всего 0,05 вольта;
— широкий диапазон выходных напряжений;
— двухдиапазонная защита по току, на 0,05 и 1А;
— высокая стабильность работы.

Трансформатор питания должен обеспечивать напряжение на 3В больше, чем требуемое максимальное на выходе. То есть если блок питания регулируется в пределах до 20В, то с трансфолрматора надо получить хотя-бы 23В. Диодный мост выбираем исходя из максимального тока, ограниченного защитой. При токе до 1А ставим обычный советский мост КЦ402. Конденсатор фильтра 4700мкф, этой ёмкости вполне достаточно, чтоб даже самая чувствительная к наводкам по питанию и помехам схема не давала фон. Этому способствует и неплохой компенсационный стабилизатор с коэфициентом подавления пульсаций больше 1000.

На фото показан регулируемый блок питания, который верой и правдой служит уже 10 лет! Собирался как временный, но работа его так понравилась, что пользуюсь им до сих пор.

Сам БП и простой, но сколько сложных девайсов удалось с его помощью починить и запустить.

По схеме почти все транзисторы германиевые, но когда будете заменять их на современные кремниевые учтите, что нижний МП37 должен быть именно таким — германиевым, структуры н-п-н: МП36, МП37, МП38.

Токоограничительный узел собран на транзисторе, который следит за падением напряжения на резисторе. Здесь можно более подробно почитать про расчёт данного резистора, а так-же резисторов шунта стрелочных индикаторов. Нижний предел напряжения всего 0,05 вольт, что не по зубам даже многим более сложным схемам БП. Максимум выходного напряжения при регулировке, определяется стабилитроном Д814. Он выбирается на половину выходного напряжения. Так если надо на выходе иметь 0-25В, ставьте стабилитрон на 13В, например Д814Д.

Стрелочные индикаторы показывают напряжение и ток. О методе расчёта шунта для них написано тут. Корпус для регулируемого блока питания желательно сделать металлический — так он будет экранировать плату блока питания и трансформатор, чтоб они не создавали наводок чувствительным настраиваемым схемам.

Форум по блокам питания

Форум по обсуждению материала РЕГУЛИРУЕМЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ

Мощный, регулируемый блок питания на lm317

Всем привет, сегодня я покажу вам хорошую и мощную схему регулируемого блока питания на микросхеме lm317 и на силовом транзисторе 2SC5200.

Перед вами находится схема данного блока питания она не сложная, но достаточно хорошая и надёжная.

Диодный мост, я буду использовать GBG1506, он может выдержать аж целых 15 ампер,

дальше нам потребуются электролитические и неполярные конденсаторы

и управлять этим всем будет микросхема lm317

Ещё потребуются переменный резистор на 5 кОм, желательно с ручкой

и мощный транзистор 2SC5200.

Также на схемке присутствует защитный диод 1N4007, который будет защищать транзистор от обратных импульсов. Имеется индикаторный светодиод и три резистора на 20 кОм, 220 Ом и 10 кОм.

Паять схему я буду на макетной плате.

Вот, что в итоге у нас получилось,

но схема будет греться и довольно хорошо, поэтому берём и прикручиваем радиатор, также не забывайте намазать сначала термопасту на диодный мост и на транзистор.

Если ставить микросхему на общий радиатор, то LM317 надо изолировать при помощи термопрокладки и пластиковой шайбы.

К диодному мосту припаиваем провода и подключаем их к имеющему у вас трансформатору. Трансформатор может быть любым, от него и будут зависеть выходные характеристики блока питания.

Наконец-то настал момент включения схемы. Вот этот мультиметр измеряет входное напряжение,

а вот этот напряжение на выходе схемы.

Максимальное напряжение 24 вольта, но это амплитудные напряжения, поэтому на выходе максимальное напряжение около 18 вольт при входном 20. Минимальное напряжение 1 вольт.

Рассмотрим стабилизацию напряжения на выходе, выставляем 12 вольт и на входе изменяем напряжение,

как вы можете видеть всё стабильно, то же самое я делал и при 6 вольтах, и тоже всё работает стабильно.

Пробуем подключить нагрузку, в моём случае — это нихромовая спираль.

Выставил на выходе 7 вольт и нагрузил схему, ток почти 6 ампер, напряжение просело на полвольта, в таком режиме радиатор нагрелся, стал тёплый, но что поделать линейный режим.

Ну и напоследок давайте посмотрим на пульсации схемы, эту проблему можно решить добавив на вход и на выход конденсаторы с большим номиналом, но и без них всё прекрасно работает, пульсации примерно 50 милливольт.

Моё мнение, схема хорошая и легка для повторения, сделает даже начинающий радиолюбитель, тем более можно спаять прямо на макетной плате, успехов Вам.

Регулируемый блок питания своими руками

Приветствую всех, сегодня мы рассмотрим, как можно сделать простой регулируемый блок питания из доступных радиодеталей. Он не очень сильно мощный но для большинства радиолюбительских схем его вполне хватит. Блок питания это очень нужная вещь при помощи которого можно запитывать разные радиолюбительские схемы.

Самое первое что надо сделать так это определиться со схемой блока питания. Можно сделать на операционном усилителе и с ним мы добьёмся высокой стабильности выходного напряжения под нагрузкой. Но блок питания предназначен для начинающих радиолюбителей поэтому сделаем всё на транзисторах.

Сетевое напряжение понижается при помощи сетевого трансформатора и на выходе получаем 25В переменки после него стоит неполярный конденсатор который фильтрует высокочастотные помехи. Дальше по схеме идёт диодный мост который из переменного напряжения делает постоянное напряжение. Можно использовать готовую диодную сборку или сделать самостоятельно из четырёх отдельных диодов. Диодный мост желательно брать с запасом, если максимальная сила тока будет 2А то берите диоды на ток 5А и будет всё хорошо. Лично автор использовал диодную сборку. После диодного моста стоит несколько конденсаторов желательно брать разного типа: электролиты, керамика или плёнка, чем больше ёмкость конденсаторов тем будет лучше. Цепочка R1 и HL1 выполняет роль индикатора работы схемы если вам этого не надо то можете их исключить из схемы. На транзисторах VT1 и VT2 построена защита от короткого замыкания по тригерному типу. Работает это всё довольно просто. При превышении нагрузки или КЗ на резисторе R6 будет падение напряжения, когда оно достигнет определённого уровня то откроется транзистор VT1 и он откроет транзистор VT2 который закроет через диод транзистор VT3 и также загорится светодиод HL2 и это будет индикатором перегрузки.

Если транзистор VT3 будет закрыт то и силовой транзистор КТ819 тоже будет закрыт и на выходе напряжения уже не будет. Чтобы отключить защиту от КЗ надо нажать на кнопку SB1 и на выходе появится напряжение.

На схеме также присутствует параметричский стабилизатор напряжения на стабилитроне и резисторе. Стабилитрон желательно применять довольно мощный Д816 с ним схема будет более стабильно работать под нагрузкой. Параллельно стабилитрону подключён переменный резистор который исполняет роль регулируемого делителя. Транзисторы выходного каскада можно заменить одним транзистором, допустим КТ827 который имеет довольно хорошие параметры. Все детали можно заменить на схожие аналоги и работать всё будет замечательно И без проблем. Есть незначительная просадка напряжения при максимальном токе 1.5А. Вам может показаться что 1.5А это очень маленький ток но на самом деле для простых схем этого тока хватит с головой.

Всю схему автор спаял на печатной плате которую сделал методом ЛУТ.

Схема линейная поэтому будет нагрев, идеально подойдёт радиатор от старого процессора.

Корпус был использован уже готовый от старого советского прибора. Основание выполнено из металла 1.5мм, крышка из металла 1мм, фальш панель из металла 1.5мм. На дне были пластиковые ножки и тороидальный трансформатор или дроссель и была ещё плата. Все внутренности были удалены за ненадобностью.

Пластиковые ножки были заменены на резиновые ножки с ними вибрация от трансформатора не должна передаваться на стол. Задняя крышка была отрезана и на её место станет радиатор на котором размещён силовой транзистор через прокладку.

По бокам радиатора закреплены два уголка, они служат креплением для верхней крышки корпуса.

Трансформатор ТП-60-10 был прикреплён через резиновую прокладку также был дополнительно покрашен.

Все провода подключены через специальные лепестки для удобного подключения.

На компьютере автор сделал для визуального вида переднюю панель на бумаге.

Делал он это в программе Front Panel Designer. Затем напечатал на глянцевой бумаге это был какой-то журнал. На бумаге потом вырезал все отверстия.

Но его нужно было как-то закрепить решили ничего не клеить, а просто взяли кусок прозрачного пластика и прижали им бумагу и все прекрасно держится.

В итоге получается довольно хороший блок и не тяжёлый в сборке блок. Защита от перезагрузки и кз работает стабильно при максимальной нагрузке напряжение немного проседает. Рекомендую повторить данную схему, а на этом всё, всем пока.

Источник (Source) Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

Создайте простой источник питания постоянного тока

В мире существуют более эффективные и сложные блоки питания. Есть более простые способы получить простой источник питания, подобный этому (например, повторно использовать бородавку). Но если вы сделаете такой источник питания хотя бы раз в жизни, вы будете гораздо лучше понимать, как переменный ток становится регулируемой мощностью постоянного тока. Будет много других подобных блоков питания, но этот будет вашим.

Блок питания, как мы его здесь будем называть, преобразует переменный ток из розетки на стене в постоянный.Есть несколько способов сделать это. Мы рассмотрим один из самых простых, но и наиболее наглядных примеров.

Электроэнергия проходит через несколько ступеней в источнике питания с регулятором напряжения, подобном этому или обычному настенному бородавку. Способы его изменения на каждом этапе объяснены ниже. В следующий раз, когда вы воспользуетесь бородавкой для питания одного из своих проектов, вы поймете, что происходит внутри.

Теория:

Вход переменного тока

Напряжение переменного тока, идущего от стены, изменяется от минимального до максимального с частотой 60 Гц (в США и других странах с частотой 60 Гц). Это то, что питает все приборы переменного тока в вашем доме и магазине, и это похоже на график ниже. После трансформатора график аналогичен, за исключением того, что синусоида имеет меньшую амплитуду.

Простой график, показывающий мощность переменного тока. Вин Маршалл

Исправление

Первая ступень этого блока питания — выпрямитель. Выпрямитель представляет собой систему диодов, которая позволяет току течь только в одном направлении. Представьте себе односторонний обратный клапан для воды. Из-за расположения диодов в двухполупериодном выпрямителе, используемом в этой конструкции, положительная часть сигнала переменного тока проходит беспрепятственно, а отрицательная часть сигнала переменного тока фактически инвертируется и добавляется обратно в выходной сигнал выпрямителя.Теперь наш сигнал выглядит так:

График мощности переменного тока после отключения выпрямителя. Vin Marshall

Сглаживание

Теперь у нас есть по крайней мере стабильно положительные уровни напряжения, но они все еще опускаются до нуля 120 раз в секунду. Большой конденсатор, который можно представить себе как батарею, работающую на очень короткие периоды времени, устанавливается поперек цепи, чтобы выровнять эти быстрые колебания мощности. Конденсатор заряжается при высоком напряжении и разряжается при низком напряжении.С помощью конденсатора кривая напряжения выглядит так:

График мощности переменного тока при сглаживании конденсатором. Вин Маршалл

Регламент

На этом этапе мы используем интегральную схему (ИС), чтобы последовательно регулировать напряжение до желаемого уровня. При выборе размеров компонентов для всех предыдущих этапов важно управлять этой ИС с уровнем напряжения, значительно превышающим регулируемое напряжение, чтобы оставшиеся провалы 120 раз в секунду не опускались ниже требуемого минимального входного значения.Однако вы не хотите использовать слишком высокое напряжение, так как эта избыточная мощность будет рассеиваться в виде тепла. Кривая напряжения в этой точке (в идеале) представляет собой сигнал постоянного тока при желаемом напряжении; горизонтальная линия.

На этом графике мощности постоянного тока нет провалов. Vin Marshall

Что вам понадобится

Для создания этого конкретного блока питания вам потребуется следующее:

Шнур питания. Где-то должен лежать один…
Тумблер SPST 120V
Монтаж на панели неоновая лампа 120V
3 зажимных штыря
Трансформатор с входным напряжением 120 В и выходным напряжением около 24 В, чтобы Vin для регулятора 7812 оставался выше минимум.Я использовал Radio Shack p / n 273-1512.
Двухполупериодный мостовой выпрямитель
6800 мкФ Конденсатор
2x 100 нФ (точное значение не имеет значения) конденсатора
2x 1 мкФ (точное значение не имеет значения) конденсатора
7805 Регулятор напряжения 5 В
7812 Регулятор напряжения 12 В

Инструкции

Конструкция блока питания довольно проста. Я построил этот блок питания много лет назад и использовал двухточечную проводку на монтажной плате. Есть много более чистых способов его создания, чем этот, и я рекомендую вам воспользоваться одним из них. Однако это прекрасно работает. При создании этого источника питания было бы разумно прикрепить какой-либо радиатор к регуляторам напряжения 78xx. Эта конструкция может быть легко модифицирована для обеспечения регулируемого выходного напряжения с помощью регулятора напряжения LM317 вместо или в дополнение к указанным регуляторам напряжения. Заземлив центральный отвод вторичной обмотки трансформатора (при условии, что у вас есть трансформатор с центральным отводом), взяв положительный и отрицательный выводы от мостового выпрямителя и используя регуляторы отрицательного напряжения серий LM79xx и / или LM337, ваш источник питания может обеспечить регулируемые отрицательные напряжения.

Полная схема блока питания. Vin Marshall

Готовый продукт выглядит так:

Внутри блока питания. Vin Marshall

Learning Регулируемый источник питания и его конструкция [Простое объяснение]

Привет. Надеюсь, вы хорошо проводите время. В этом посте я делюсь своими знаниями о регулируемом источнике питания.

Регулируемый — это общий термин, используемый для обозначения любого типа источника питания, который имеет стабильное выходное напряжение или ток независимо от входа или нагрузки.Это может быть линейный источник питания, регулируемый источник питания или регулируемый источник питания.

Единственное условие: он должен иметь выходное напряжение или ток независимо от входа (напряжения) или выходной нагрузки (сопротивления или тока).

Если вы искали просто, чтобы узнать, что такое регулируемый источник питания, я уже дал вам ответ. Но если вы хотите изучить его полностью, вы можете следить за моим обучением вместе со мной.

Будет весело.

Почему регулируемый источник питания?

В основном блоки питания рассчитаны на определенную нагрузку и среду.Но иногда основное напряжение питания, нагрузка и температура окружающей среды продолжают изменяться, изменяя параметры компонентов и, следовательно, изменяя выходное напряжение. Изменения выходного напряжения нежелательны.

Позвольте мне объяснить, почему изменение выходного напряжения нежелательно. Устройства имеют минимальное и максимальное входное напряжение и пороговые значения тока. И вы должны соблюдать эти пороговые значения, иначе вы можете повредить устройство.

Если выходное напряжение вашего блока питания изменится, есть вероятность, что оно превысит эти пороговые значения.Вот почему нам нужно постоянное выходное напряжение. И это достигается за счет регулируемого источника питания.

Стабилизированным источником питания может быть любой источник питания, поскольку я сказал, что он должен обладать постоянным выходным напряжением. Линейный источник питания, регулируемый источник питания или регулируемый источник питания могут быть регулируемым источником питания. Он может иметь любое значение напряжения, например 5 В, 10 В, 12 В и многие другие.

Важно помнить, что стабилизированный источник питания не всегда рассчитан только на постоянное выходное напряжение, он может быть рассчитан на постоянный выходной ток.

Таким образом, вы сможете понять, в чем разница между регулируемыми и нерегулируемыми источниками питания. Позвольте мне похвалить его за ваши примечания:

Нерегулируемый источник питания не имеет выходного напряжения или выходного тока независимо от входного основного напряжения или нагрузки.

Генеральный проект регулируемого источника питания

Если вы попросите меня разработать регулируемый блок питания. Сразу спрошу, это регулируемый линейный источник питания с фиксированным напряжением, или регулируемый источник питания, или переменный источник питания?

В общем, изучение было бы идеальным решением для этого, поскольку основной принцип работы всех регулируемых источников питания одинаков.

Общая блок-схема

Проектирование любой схемы начинается с хорошо составленной общей блок-схемы. Это помогает нам спроектировать отдельные части схемы, а затем, в конце концов, собрать их вместе, чтобы получить полную схему, готовую к использованию.

Общая блок-схема этого проекта представлена ниже. Все очень просто. Вам нужно понимать, какой блок что делает.

Сначала мы спроектируем каждую секцию, а затем соберем каждую из них, чтобы наш источник питания постоянного тока был готов для наших проектов.

Входной трансформатор

Трансформатор — это устройство, которое может повышать или понижать уровни напряжения в соответствии с законом передачи энергии. В зависимости от вашей страны переменный ток, поступающий в ваш дом, имеет уровень напряжения 220/120 В.

Нам нужен входной трансформатор для понижения входящего переменного тока до требуемого уровня.

Будьте осторожны, играя с этим устройством. Поскольку вы используете сетевое напряжение, которое может быть слишком опасным. Никогда не прикасайтесь к клеммам голыми руками или плохими инструментами.

Имейте хороший и достойный бесконтактный тестер напряжения и используйте его, чтобы всегда быть уверенным в том, какие провода находятся под напряжением, идущие к трансформатору.

Схема выпрямителя

Если вы думаете, что трансформатор просто снизил напряжение до желаемого регулируемого постоянного напряжения.

Извините, вы ошибаетесь, как когда-то я.

Пониженное напряжение все еще равно переменному току. Чтобы преобразовать его в постоянный ток, нужна хорошая выпрямительная схема.

Схема выпрямителя преобразует переменное напряжение в постоянное.В основном, существует два типа выпрямительной схемы; полуволна и полная волна.

Однако нас интересует полный выпрямитель, так как он более энергоэффективен, чем полупрямой.

Сглаживающий конденсатор / фильтр

В практической электронике нет ничего идеального. Схема выпрямителя преобразует входящую сеть в постоянный ток, но, к сожалению, не может сделать ее чистым постоянным током.

Выпрямленный постоянный ток не очень чистый и имеет рябь. Задача фильтра — отфильтровывать эти колебания и обеспечивать совместимость напряжения для регулирования.

Практическое правило: напряжение постоянного тока должно иметь пульсации менее 10 процентов, чтобы можно было точно регулировать.

Лучшим фильтром в нашем случае является конденсатор. Вы, наверное, слышали, конденсатор — это устройство для накопления заряда.

Но на самом деле его лучше всего использовать как фильтр. Это самый недорогой фильтр для нашей базовой конструкции блока питания 5 В.

Регулятор

Стабилизатор — это линейная интегральная схема, в которой используется стабилизированное постоянное выходное напряжение.

Регулировка напряжения очень важна, потому что нам не нужно изменять выходное напряжение при изменении нагрузки.Всегда требуется нагрузка, не зависящая от выходного напряжения.

ИС регулятора не только делает выходное напряжение независимым от переменных нагрузок, но также и от изменений напряжения в сети.

Надеюсь, вы разработали базовую концепцию конструкции регулируемого источника питания.

давайте продолжим с реальной принципиальной схемой нашего конкретного регулируемого источника питания 5 В, чтобы вы могли получить очень четкое представление о проектировании.

Я буду использовать программу NI Multisim, надеюсь, вы с ней знакомы.Если вы не знакомы с этим, нет проблем. Это не обязательно. Вы можете использовать любое программное обеспечение. Основная цель — изучить программное обеспечение для проектирования, а не для моделирования.

Конструкция регулируемого источника питания (с фиксированным напряжением)

Следующие этапы проектирования охватывают проектирование регулируемого источника питания с фиксированным выходным напряжением или регулируемого / регулируемого источника питания. С помощью этих шагов вы можете разработать свой регулируемый источник питания.

Я использую конкретный пример 5V, потому что я думаю, что таким образом было бы лучше всего понять весь процесс проектирования.

Вы думаете, я бы начал объяснение с трансформатора, но это не так. Трансформатор выбирается не сразу.

Ниже представлена принципиальная схема указанного проекта. Вы получаете основное питание, напряжение и частота могут зависеть от вашей страны; предохранитель для защиты цепи; трансформатор, выпрямитель, конденсаторный фильтр, светодиодный индикатор и стабилизатор IC.

Блок-схема реализована в NI Multisim, хорошем программном обеспечении для моделирования для студентов и начинающих электронщиков.Я рекомендую потратить немного времени на то, чтобы поиграть с ним. Поскольку, на мой взгляд, вы должны хорошо разбираться в программном обеспечении для моделирования, чтобы получать удовольствие от изучения базовой электроники.

Пошаговый метод проектирования источника питания постоянного тока 5 В

Вы думаете, я бы начал объяснение конструкции с трансформатора, но это не так. Трансформатор выбирается не сразу.

Шаг 1: Выбор регулятора IC

Выбор микросхемы регулятора зависит от вашего выходного напряжения.В нашем случае мы проектируем для выходного напряжения 5 В, мы выберем ИС линейного регулятора LM7805.

Далее нам нужно знать номинальные значения напряжения, тока и мощности выбранной ИС регулятора.

Это делается с помощью паспорта регулятора IC. Ниже приведены номинальные значения и схема контактов для LM7805.

Спецификация 7805 также предписывает использовать конденсатор 0,1 мкФ на выходной стороне, чтобы избежать переходных изменений напряжения из-за изменений нагрузки.

И 0,1 мкФ на входе регулятора, чтобы избежать пульсаций, если фильтрация находится далеко от регулятора.

Шаг 2: Выбор трансформатора

Правильный выбор трансформатора означает экономию денег. Мы узнали, что минимальный вход для выбранного нами регулятора IC составляет 7 В. Итак, нам нужен трансформатор для понижения основного переменного тока, по крайней мере, до этого значения.

Но между регулятором и трансформатором тоже стоит выпрямитель на диодном мосту.На выпрямителе имеется собственное падение напряжения, то есть 1,4 В. Нам также необходимо компенсировать это значение.

Математически:

Это означает, что мы должны выбрать трансформатор со значением вторичного напряжения, равным 9 В или как минимум на 10% больше, чем 9 В.

Исходя из этого, для конструкции блока питания 5 В постоянного тока мы можем выбрать трансформатор с номинальным током 1 А и вторичным напряжением 9 В или 12 В.

Шаг 3: Выбор диодов для моста

Видите ли, выпрямитель сделан из диодов, расположенных по некоторой схеме.Для изготовления выпрямителя необходимо подобрать для него подходящие диоды. При выборе диода для мостовой схемы.

Имейте в виду выходной ток нагрузки и максимальное пиковое вторичное напряжение трансформатора i-e 9В в нашем случае. Вместо отдельных диодов вы также можете использовать один отдельный мост, входящий в комплект IC.

Но я не хочу, чтобы вы использовали здесь только для обучения и игры с отдельными диодами.

Выбранный диод должен иметь номинальный ток больше, чем ток нагрузки.И пиковое обратное напряжение (PIV) больше пикового вторичного напряжения трансформатора.

Мы выбрали диод IN4001, потому что он имеет номинальный ток на 1 А больше, чем мы желаем, и пиковое обратное напряжение 50 В.

Шаг 4: Выбор сглаживающего конденсатора и расчеты

При выборе подходящего конденсаторного фильтра необходимо учитывать его напряжение, номинальную мощность и значение емкости. Т

Номинальное напряжение рассчитывается от вторичного напряжения трансформатора.Практическое правило: номинальное напряжение конденсатора должно быть как минимум на 20% больше, чем вторичное напряжение.

Итак, если вторичное напряжение составляет 17 В (пиковое значение), то номинальное напряжение конденсатора должно быть не менее 50 В.

Во-вторых, нам нужно рассчитать правильное значение емкости. Это зависит от выходного напряжения и выходного тока. Чтобы найти правильное значение емкости, используйте формулу ниже:

Где,

Io = ток нагрузки i-e 500 мА в нашей конструкции, Vo = выходное напряжение i-e в нашем случае 5 В, f = частота

В нашем случае:

Частота 50 Гц, потому что в нашей стране переменный ток 220 @ 50 Гц.У вас может быть сеть переменного тока 120 В при 60 Гц. Если да, то укажите значения соответственно. Затем, используя формулу конденсатора, практический стандарт, близкий к этому значению, i-e 3.1847E-4, составляет 470 мкФ.

Еще одна важная формула из книги «Электронные устройства Томаса Л. Флойда» приведена ниже. Это также можно использовать для расчета емкости конденсатора.

В данном случае R — сопротивление нагрузки. А Rf — это коэффициент пульсации, который для хорошей конструкции должен быть менее 10%. На этом мы заканчиваем проектирование блока питания на 5 В.

Сделайте блок питания безопасным

Каждая конструкция должна иметь защитные приспособления для защиты от возгорания. Точно так же в нашем простом источнике питания должен быть предохранитель на входе. Входной предохранитель защитит наш источник питания в случае перегрузки. Например, наша желаемая нагрузка может выдерживать 500 мА.

Если в случае, если наша нагрузка начнет работать неправильно, есть вероятность заусенцев компонентов. Предохранитель защитит наши поставки. Практическое правило при выборе номинала предохранителя: он должен быть как минимум на 20% больше, чем ток нагрузки.

Разработанный нами простой блок питания способен выдавать ток 1 А, что в некоторых случаях можно использовать для этого. Если вы решили использовать его для таких случаев, то не забудьте прикрепить радиатор к микросхеме регулятора.

Комплект блока питания 5 В (DIY)

Итак, мы получили базовые знания о том, как устроен простой блок питания на 5 В.

Для меня, если вы любитель электроники или новичок, изучаете основы электроники, я бы порекомендовал вам разработать собственный лабораторный источник питания.Было бы очень хорошее решение.

Он поможет вам изучить электронику, а также даст вам лучший лабораторный источник питания.

Я называю его лучшим, потому что вы сделаете его сами. И я не могу выразить словами, насколько весело играть с электроникой в безопасной среде. Это похоже на обучение на собственном опыте.

Я рекомендую для начала комплект источника питания Elenco (Amazon Link). Он доступен по цене, высокого качества и хорошо документирован, чтобы направлять вас на каждом этапе. Поверьте, вы многому научитесь.Вы узнаете, как паять, собирать и изготавливать конечный продукт, который вы всегда видите в разных магазинах.

Конструкция регулируемого источника питания (с регулируемым / регулируемым выходом)

В большинстве случаев нам не требуется фиксированное напряжение. Иногда нам нужен регулируемый источник питания.

Например, чтобы проверить токи коллектора транзистора при различных базовых напряжениях, нам понадобится регулируемый источник питания. И это переменное напряжение необходимо регулировать.

Процедура проектирования такая же, как я объяснил выше, с небольшими изменениями в регуляторах мощности.

На этот раз нам потребуется переменный резистор, чтобы, изменяя его сопротивление, мы получали разные напряжения. Ниже приведена схема регулируемого источника питания или регулируемого источника питания:

До светодиодной части схема такая же, как и для стабилизированного источника питания на 5 В при 500 мА. Схема усложняется после светодиодной части, не так ли? Не бойтесь. Все очень просто. Переменный резистор предназначен для изменения выходного напряжения.

Диоды используются для защиты схемы от обратного тока.Теперь давайте посмотрим на следующем видео, как изменение резистора изменяет выходное напряжение.

Преимущества регулируемого источника питания

Источник питания с регулируемым выходом имеет много преимуществ. Следующее имеет ключевое значение.

низкий уровень шума
недорогой
простота
надежность

Регулируемые блоки питания очень просты в конструкции, вы могли почувствовать это в этом посте. Простой дизайн делает его очень экономичным.Эти блоки питания имеют невысокую стоимость и очень надежны.

Они относительно бесшумны. ИС линейных регуляторов, которые используются на выходе, имеют низкие пульсации выходного напряжения, что делает их наиболее подходящими для приложений, где важна чувствительность к шуму.

Заключение

Проектный блок питания подойдет для поддержки других ваших небольших проектов или принесет вам хорошие оценки / деньги, если вас назначат на аналогичный проект. Я не знаю почему, но я уверен, что если вы выполните те же простые шаги со мной, вы получите свой первый разработанный блок питания.

Пожалуйста, не указывайте это только на 500 мА. Это может быть ваш источник питания 5 В постоянного тока с допустимым током до 500 мА.

Для дополнительной информации, для вывода положительного напряжения используйте LM78XX. XX указывает значение выходного напряжения, а 78 указывает положительное выходное напряжение. Для выхода с отрицательным напряжением используйте LM79XX, 79 указывает отрицательное напряжение, а XX указывает значение выхода.

На этом конструирование регулируемого источника питания подошло к концу. Надеюсь, вам понравилось.

Спасибо и удачной жизни.

Другие полезные сообщения:

Самая простая схема источника питания

Эта схема источника питания проста в изготовлении и недорого. А для этого требуется всего 5 компонентов.

За свою жизнь я построил много схем, но на самом деле это первый раз, когда я построил схему источника питания с нуля.

Последним проектом, который я хотел создать, был сетевой адаптер с USB-разъемом для зарядки моего iPhone. Но сначала я хотел начать с создания простой схемы, которая преобразует напряжение сети 220 В или 110 В в 5 В.

Поскольку я нахожусь в Австралии, когда пишу это, а напряжение здесь 220 В, я построил его с расчетом на 220 В. Но вместо этого очень легко преобразовать его в 110 В, переключив одно соединение (или один компонент).

Осторожно: НЕ подключайте к электросети все, что вы делаете самостоятельно, если вы не на 100% уверены в том, что делаете. Неправильное действие может привести к серьезным повреждениям, даже к смерти. Используйте предоставленную здесь информацию на свой страх и риск.

Если вам нужна совершенно безопасная и чрезвычайно полезная схема источника питания, вам следует проверить это портативное зарядное устройство USB, которое я построил.Он даже включает в себя загружаемое пошаговое руководство о том, как его собрать самостоятельно.

Проектирование источника питания

Я хочу построить схему источника питания на базе регулятора напряжения LM7805, потому что это легко найти и просто использовать. Этот компонент даст стабильное выходное напряжение от 5 В до 1,5 А.

Я могу легко понять, как использовать LM7805, посмотрев на его техническое описание.

Из таблицы я нашел эту маленькую схему:

Выбор номиналов конденсатора

На изображении выше показан регулятор напряжения с цифрой 0.Конденсатор 33 мкФ на входе и 0,1 мкФ на выходе. Трудно найти хороший источник информации об этих значениях конденсаторов, но, согласно этим вопросам и ответам, в этих значениях нет ничего волшебного.

В сети есть много мнений по поводу этих конденсаторов. Некоторые предлагают конденсаторы 0,1 мкФ, другие — конденсаторы 100 мкФ. Некоторые предлагают использовать одновременно 0,1 мкФ и 100 мкФ.

Значения, которые вы должны использовать, зависят от множества факторов. Например, какой длины будут провода.Но эта статья о том, как построить простую схему питания, поэтому не будем усложнять. Наверное, подойдет практически любая емкость конденсатора. Возможно, он будет работать даже без конденсаторов.

Чтобы сделать выходное напряжение «немного стабильным», я собираюсь использовать на выходе конденсатор емкостью 1 мкФ. Я пропущу входной конденсатор, потому что конденсатор все равно будет в этом положении — просто продолжайте читать.

Преобразование от 220 В

В таблице данных также указано, что для правильной работы требуется от 7 до 25 В.Итак, мне нужно только добавить несколько компонентов, которые преобразуют 220 В (или 110 В) переменного тока в постоянное напряжение, которое остается между 7 и 25 В.

Это относительно просто. Я просто добавлю трансформатор, который преобразует напряжение, например, примерно до 12 В. Затем я подам это переменное напряжение в мостовой выпрямитель, чтобы его выпрямить.

И я использую большой конденсатор на выходе, чтобы постоянно поддерживать напряжение выше необходимых 7В. Это значение конденсатора не критично. Я видел много схем блоков питания, в которых используется 470 или 1000 мкФ, поэтому сейчас я попробую с 470 мкФ.

Схема блока питания

Итак, итоговая схема выглядит так:

Список деталей

Деталь	Значение	Описание
Т1	220 В (или 110 В) до 12 В	Трансформатор
DB1		Выпрямитель с диодным мостом
C1	470 мкФ (20 В и выше)	Конденсатор
C2	1 мкФ (10 В и выше)	Конденсатор
U1	7805	Регулятор напряжения

Общая стоимость комплектующих около 12-15 $.Самый дорогой компонент — трансформатор (около 10 долларов).

Поиск компонентов для цепи

Когда я не уверен, как выбрать компоненты для схемы, я обычно хожу в интернет-магазины электроники для любителей и смотрю на их варианты. В этих магазинах обычно есть компоненты, которые должны работать от стандартного блока питания без каких-либо особых требований.

В Австралии Jaycar — хороший вариант.

Быстрый поиск «трансформатора» на Jaycar дает мне несколько вариантов.Входное напряжение должно быть около 220 В, а выходное — около 12 В. После быстрого просмотра их вариантов и цен я остановился на этом:
https://www.jaycar.com.au/12-6v-ct-7va-500ma-centre-tapped-type-2853-transformer/p / MM2013

Трансформатор имеет центральный отвод на выходной стороне, который я могу игнорировать.

Это на 220В. Если вы живете в стране с напряжением 110 В, в магазинах вашей страны, вероятно, найдется подходящая версия. Щелкните здесь, чтобы просмотреть мой список интернет-магазинов.

Тогда мне нужен выпрямитель. Мы можем использовать 4 силовых диода (например, 1N4007) или мостовой выпрямитель (который в основном состоит из четырех диодов, встроенных в один компонент). Самый дешевый вариант, который появляется при поиске мостового выпрямителя на Jaycar, — это:
https://www.jaycar.com.au/w04-1-5a-400v-bridge-rectifier/p/ZR1304

Готовая схема

Это простая схема для пайки на макетной плате. Вот прототип, который я построил:

Напоминание: не подключайте к электросети все, что вы построили самостоятельно, если вы не уверены на 100% в том, что делаете.Используйте предоставленную здесь информацию на свой страх и риск.

Вы его построили?

Вы построили эту схему? Какой у вас опыт? С чем вы боролись? Расскажите в комментариях ниже, как все прошло.

Регулируемые блоки питания

Очень важная часть любого аудиопроекта. Статья Gray Rollins

Лето 2010

Регулируемые блоки питания
Очень важная часть каждого аудиопроекта.
Статья Грей Роллинза

Уровень сложности

P цвет поставки — нелюбимые пасынки искусства электроники DIY.Хотя аудиофилы вполне могут доработать существующие блоки питания. обычно путем добавления емкости идея создания мощности поставка с нуля — не самое интересное для большинства людей. Посмотри правде в глаза, никто проникает в звуковую электронику для создания источников питания. Они фантазируют о построении схемотехники усиления; блок питания неприятная обязанность, похожая на необходимость есть овощи перед тем, как есть десерт. Тем не менее, блоки питания имеют решающее значение, а выполненный, может испортить работу в остальном прекрасной схемы.

Итак, с чего начать?
Самый очевидный параметр — это напряжение. Если блок питания не обеспечивает нужное напряжение, цепь не будет работать должным образом и даже может полностью выйти из строя, если напряжение превышает допустимое. рейтинги компонентов. Второе, что нужно иметь в виду, это текущие требования к схеме. Если в цепи не хватает текущего, будут всевозможные временные проблемы, которые будут убедить вас, что ваш контур одержим злыми демонами.Звуки достаточно просто. Если все, что вам нужно сделать, это обеспечить достаточный ток в определенное напряжение, тогда, конечно, это не может быть слишком сложно.

Может быть, а может и нет. Как всегда, дьявол в подробности. Напряжение, которое отлично себя ведет, когда вы сидите на скамейке тестирование схемы, может провисать, если все в вашем блоке запускают свой воздух кондиционирование в жаркий день. Ваши якобы безобидные линии электропередач могут принести во всевозможных радиочастотах, диммерах и прочем вещи могут сбросить жужжащий постоянный ток в ваш якобы чистый переменный ток.

Есть целые книги, посвященные проектированию блоков питания, и вы можете провести недели, погружаясь во всевозможные загадочные вещи, которые не обязательно имеют отношение к аудиосистеме. К сожалению, книги Эта крышка аудио источника питания практически отсутствует. Обычно лучшее, что вы можете найти, — это одна глава в конце книги о усилители, и в этой главе рассматриваются только основные конденсаторные фильтры. питания, как в усилителях мощности.Давайте использовать это как отправной точкой, а затем постепенно улучшайте производительность.

Я предполагаю, что вы знакомы с основы. На трансформатор подается переменный ток, который напряжение вниз (или вверх, в случае лампового редуктора) до чего-то большего соответствует потребностям схемы усиления. Это напряжение затем подается на диодный мост, который выпрямляет переменный ток, превращая его в импульсы постоянного тока.Затем импульсный постоянный ток подается на конденсатор, который сглаживает импульсы, теоретически оставляя чистый постоянный ток, который вы можете используйте для запуска вашей схемы. На схеме № 1 показан блок питания этого Сортировать.

Нажмите здесь, чтобы скачать схемы.

К сожалению для любителей электроники своими руками, даже эта базовая топология приводит к вопросам, на которые трудно ответить. Насколько большим должен быть трансформатор? Какие диоды использовать? Насколько хватит емкости? И множество других мелких деталей они возникают, когда вы действительно готовы начать покупать запчасти.

Начните с рассмотрения схемы, которую вы собираетесь построить. обратите внимание на требования к напряжению шины. В качестве примера воспользуемся Проект Difference Engine, опубликованный в прошлом году. Эта схема указана рельсы + 20Vdc. Предполагая конденсаторный фильтр на источнике питания, переменный ток, требуемый от трансформатора, будет 0,7 * 20 В = 14 В переменного тока. Для тех, кто хочет быть разборчивым, 0,7 на самом деле составляет 0,707 (обратное квадратного корня из 2), но в реальном мире 0.007 затоплен другие переменные, поэтому 0.7 вполне подойдет. Одна из переменных, которая должна быть учитывается падение напряжения на диодах, которое находится на порядка 0,6 В. Добавьте это, и вы будете искать двойной 14,6 В вторичный трансформатор. Не сводите себя с ума, пытаясь найти трансформатор с дробными напряжениями на вторичных обмотках просто круглый выключите его на 15В и будьте счастливы. Обратите внимание, что на практике многие трансформаторы на самом деле выдают немного более высокое напряжение, чем спецификации указывают.Они делают это специально. Когда трансформатор под нагрузкой напряжение имеет тенденцию немного проседать, поэтому перенапряжение компенсирует эту потерю во вторичных обмотках.

Какой ток нужен трансформатору, чтобы доставлять? В круглых цифрах разностная машина что-то рисует порядка 100 мА на канал. Я бы посоветовал купить трансформатор оценивается как минимум в два раза больше, а лучше в три раза. Больше не будет обидно, и любопытный факт, который бесконечно раздражает педантичных людей, что слишком большой трансформатор может улучшить звук.Почему? Поскольку вторичная обмотка с более высоким током намотана проводом большего сечения, что, в свою очередь, снижает сопротивление вторичной обмотки постоянному току, что снижает сопротивление относительно земли на небольшую величину, что делает источник питания лучший источник напряжения. Это одна из тех вещей, которых нет в учебников, потому что это неприменимо, если вы разрабатываете что-то вроде микроволновая печь. Цены на трансформаторы быстро растут, поэтому может не стоить дополнительные расходы для вас.Это просто уловка, которую нужно держать в секрете разум.

После трансформатора идет диодный мост. В Теоретически можно обойтись одним диодом, но для аудио это будет делать вещи излишне трудными, поэтому мы предположим, что использование мост. Диодные мосты доступны в отдельных упаковках, но они различаются широко по характеристикам, и было бы утомительно пытаться охватить все перестановки здесь. Это не должно помешать вам использовать его, если вы хотеть; просто чтобы это не превратилось в книгу.Если вы построите мост с использованием дискретных частей, выбор по умолчанию — серия 1N400x диоды, где x — это цифра от 1 до 7, показывающая, какое напряжение диод выдерживает. Учитывая, что нет значительных затрат разница между 1N4001 и 1N4007, тратите деньги и идите с 1N4007 с рейтингом 1000 PIV. PIV расшифровывается как Peak Inverse Volts. мера того, какое напряжение может удерживать деталь, когда напряжение пытается течь «в обратном направлении».»Очевидно, что для относительно низкой цепь напряжения, как у Difference Engine, 1000 вольт — это перебор, но если нет штрафа, почему бы и нет? Все диоды 1N400x рассчитаны на 1A, что позволяет избежать любых вопросов о текущей емкости для Difference Engineindeed почти для всех схем предусилителя. Вы должны хотите изучить более производительную часть, я бы посоветовал изучить диоды быстрого / мягкого восстановления. Диоды включаются и выключаются в зависимости от того, они проводят или нет, а быстрые / мягкие диоды переключаются больше изящнее, чем обычный сорт.Как и следовало ожидать, они также стоят дороже, но повышение цены не так уж и плохо.

Следующий пункт повестки дня — емкость. Это другая область, где звуковые схемы и ответы учебников расходятся. если ты почитайте об источниках питания, вы быстро найдете формулы, которые скажут вам какую емкость использовать в зависимости от того, сколько пульсаций источника питания вы готовы терпеть. Но источник питания — это нечто большее, чем просто отфильтровывая импульсы постоянного тока, исходящие от диодов.Аудио сигнал обычно накладывается на напряжение на шине, и он нужно место, чтобы он не модулировал рельс и не создавал проблем в активная схема. Куда ему нужно идти, так это на землю, и его путь через конденсаторы блока питания. Чем больше конденсатор, тем ниже импеданс, который видит аудиосигнал, и тем легче он находит свой путь К земле, приземляться. Педанты также регулярно упускают из виду, что больше Емкость означает более низкую точку спада, что означает, что более низкая частоты шунтируются на землю.Итак, в то время как тысяча микрофарад емкость может удовлетворить ваши требования к пульсации в соответствии с формулы, использование большего количества будет звучать лучше. Имея это в виду, давайте бросим 4700 мкФ, может быть, 10 000 мкФ. Если чем больше, тем лучше, почему бы не поставить фарад в схема? К сожалению, с диоды. При нормальной работе они включаются, работают в течение время, а затем снова выключите. При прочих равных условиях чем короче период времени, который они проводят, тем больше тока должно протекать в это время, и чем ближе они подходят к своему току и теплу рейтинги рассеивания.Большая емкость сокращает количество время, которое диод проводит, поэтому существуют практические ограничения на емкость можно поставить в цепь. Всем этим можно управлять, конечно, но вы доходите до того, что идете на компромисс, не планировал делать.

На схемах 2 и 3 показаны фильтры PI (они назвал это, потому что фильтр похож на греческую букву PI) добавлен к исходному источнику питания.Это простой способ улучшить производительность простого емкостного фильтра, но он все еще не решает колебания сетевого напряжения, и он очень быстро становится громоздким. Еще хуже, индукторы, особенно такие, которые могут обрабатывать более нескольких мА тока, встречаются редко и дорого.

Активное регулирование позволяет обойти некоторые из ограничения конструкции пассивного источника питания. За доллар или два вы можете иметь активное регулирование, которое легко сравнимо с производительностью многих увеличенный пассивный источник питания и зафиксируйте напряжение шины на известном значении в придачу чего пассивные блоки питания не могут.

Самый простой способ — купить чип-регулятор, например, LM317 / LM339. Они недороги, просты в использовании и требуют минимум внешние части. На схеме № 4 показан общий стабилизатор микросхемы. Схема для сравнения со схемами пассивных фильтров. Предполагать, тем не менее, вы бы предпочли свернуть свою собственную. Или возможно у вас есть напряжение или текущие требования, которые выходят за рамки того, что вы можете получить от чипа.

Регулятор может быть таким же простым, как источник опорного напряжения. и пропускное устройство.На схеме № 5 показаны проходные устройства MOSFET. ссылаются на стабилитроны для установки напряжения. Стабилитроны демонстрируют стабильное падение напряжения, идеально подходящее для наших целей. Вы также можете использовать сложите их последовательно, и напряжения отдельных диодов складываются в красивой линейной манере. В этом примере я последовательно использовал два стабилитрона, смещен резистором. Если, например, вы должны были последовательно подключить два 12 В Стабилитроны, в итоге вы получите напряжение на шине порядка 20 В. для разностной машины.Да, 12В + 12В = 24В, что на первый взгляд кажется высоким, но Vgs устройства прохода MOSFET (~ 3-4 В) снизит это обратно к чему-то очень близкому к 20V. Если вы хотели заменить биполярные проходные устройства для полевых МОП-транзисторов, вы бы стреляли для справки напряжение около 21 В или около того, избыток компенсируется Vbe (около 0,6 В), что снова дает шину 20 В.

Схема № 6 показывает модификацию № 5. В данном случае опорный стабилитрон (на этот раз показан только один диод, но не стесняйтесь использовать два или более, если хотите) смещен током JFET источник.Источник тока — изящный способ обеспечить амортизатор. что предотвращает изменение входящего напряжения от изменения смещения ток через стабилитрон. Не стесняйтесь экспериментировать с этими схемами. Просмотрите свой ящик для мусора и замените его свободно. Если у вас нет полевого транзистора, создайте вместо него биполярный источник тока. если ты не имейте под рукой IRF610, используйте Zetex MOSFET или биполярный проход устройство. К пропускному устройству всего три требования:

1) Он должен принимать напряжение, поступающее от конденсатор фильтра.Используйте деталь, рассчитанную как минимум на 50% больше, чем Напряжение на шине постоянного тока, поступающее от источника питания.
2) Он должен быть в состоянии передать любую разумную сумму тока, который может потребоваться цепи. Я бы предложил использовать деталь рассчитан как минимум на удвоенный ожидаемый ток.
3) Умножьте напряжение и ток вместе, чтобы получить рассеиваемая мощность. Используйте деталь, рассчитанную как минимум вдвое больше. фигура.

Хотя может сойдет с рук ТО-92 мимо устройств для небольших цепей, вы обнаружите, что корпуса TO-220 обеспечивают более широкий запас прочности.Регулярно запускаю устройства ТО-220 мощностью до 0,5Вт рассеивание без радиатора. Если вы собираетесь запустить их намного горячее чем это, используйте радиатор.

Следующий шаг — снабдить регулятор мозг, под видом дифференциальной схемы. Как только регулятор схема достаточно умна, чтобы сравнить напряжение, которое она выдает, с опорное напряжение и генерировать сигнал коррекции ошибок, он открывается целые миры возможностей.

Схема номер 7 представляет собой полностью развернутую дискретную стабилизатор напряжения, который я построил для выходного каскада усилителя мощности.я сделал две небольшие модификации для настоящего использования: я уменьшил пропускные устройства до IRF610 / IRF9610, и теперь они получают питание от той же шины, что и сам регулятор. В собранном виде используется схема IRFP140 / IRFP9140. MOSFET и они регулируют отдельные рельсы. Есть множество способов, которыми эта схема может быть изменена, чтобы соответствовать доступным деталям, и я предлагаю некоторые возможности по мере продвижения.

Начиная слева, D1 (D2 в отрицательном напряжении регулятор) является функцией безопасности.Сбрасывает остаточное напряжение на C1 (C2) когда цепь отключается. C1 (C2) действует как функция медленного пуска и также помогает заглушить стабилитрон. Имейте в виду, что стабилитроны имеют довольно низкий импеданс, поэтому, если вы собираетесь использовать колпачок для уменьшения шума, сделайте это довольно большой.

Q1 (Q2) — источник тока, очень похожий на источник в Номер схемы 6. Его выход установлен R1 (R4) и должен быть выбран. согласно индивидуальному JFET. Вместо этого вы можете использовать горшок, чтобы упрощать вещи.Это позволило бы точно настроить источник тока в на месте . R2 (R3) предназначен для уменьшения тепловыделения в JFET. Стабилитроны на 9,1 В. Нет причин, по которым ты не мог используйте другое напряжение, если хотите.

Q7 (Q8) — еще один источник тока, используемый для смещения дифференциальная схема. Ток смещения устанавливается R7 (R8). Q3 и Q11 (Q4 и Q12) составляют сам дифференциал — мозги, которые сравнивают опорное напряжение и выходное напряжение.Если выходное напряжение слишком высокий, дифференциал дает команду проходному устройству опустить Напряжение. Если он слишком низкий, он поднимает его. Q5 и Q9 (Q6 и Q10) составляют текущее зеркало. Текущее зеркало увеличивает усиление дифференциал, что делает его более чувствительным к изменениям напряжения. В дифференциалы и текущие зеркала — отличное место для замены деталей. Хорошими кандидатами будут малошумящие транзисторы BC550 / BC560.

Q13 (Q14) — проходное устройство.В цепи я предназначен для этого, он используется с радиатором. R13 и R14, а также V1 (R15, R16 и V2) устанавливает напряжение, воспринимаемое дифференциалом. Этот позволяет немного изменить фактическое выходное напряжение. Постоянные резисторы можно использовать здесь. Это простое соотношение выходного напряжения, выбранное так что дифференциал видит напряжение, эквивалентное стабилитрону ссылка, когда на выходе правильное значение. Другой вариант — быть использовать стабилитрон, который дает точное напряжение на шине, которое вы хотите.Это бы позволяют полностью пропустить цепочку резисторов, подавая выход напряжение прямо в дифференциал.

Много возможны более сложные схемы и множество вариантов вы можете строить, используя только представленные здесь элементы. Возможно, некоторые в другой раз я воспользуюсь альтернативными вариантами, такими как множители емкости и текущие регуляторы, но так пишут книги об этом люди начинают и хотят добавить «еще кое-что» и прежде чем вы это узнаете, на полке есть двенадцатифунтовый фолиант, который никто не никогда не читает просто потому, что это слишком громоздко.Если повезет, я предложил достаточно идей, чтобы ваши творческие соки текли, не будучи подавляющий. Блоки питания могут быть и в порядке почти столь же интересны, как и схемы, для питания которых они предназначены. Это просто вопрос в том, чтобы иметь какие-то идеи для работы.

Принадлежности для скамейки

Elliott Sound Products

Настольные источники питания

Указатель статей
Основной указатель

Содержание

Введение

Стендовый комплект — одно из самых полезных испытательных устройств, которое у вас когда-либо будет.Одно дело создать один, предназначенный для тестирования предусилителей и другого низковольтного, слаботочного оборудования, а другое дело — сделать такой, который подходит для тестирования усилителей мощности. На самом деле это настолько сложно сделать правильно, что такие, как покойный Боб Пиз, рекомендовали своим коллегам-инженерам и другим людям даже не пытаться. Его совет заключался в том, чтобы купить его у поставщика с хорошей репутацией и не подвергать себя горю, тратя много часов на его сборку, только для того, чтобы он взорвал многие дорогие детали, использованные при его создании.

Во многих отношениях трудно не согласиться, и вдвойне, если вы хотите получить напряжение более 20 В на пару ампер. В наши дни проблема усугубляется, потому что, чтобы быть действительно полезным, источник питания должен иметь двойное отслеживание, как с положительным, так и с отрицательным питанием, с выходным напряжением, которое может изменяться от нуля до 25 В или около того. В идеале он должен быть способен выдавать не менее 3 А и иметь ограничение по току, чтобы вы не отключили питание при первом коротком замыкании выходных выводов (и это будет !).

По сути, на самом деле нет такой большой разницы между источником питания и усилителем мощности , за исключением того, что усилитель мощности должен обеспечивать и потреблять ток, а источник питания должен только подавать ток на нагрузку. Однако там, где усилитель мощности будет время от времени подвергаться довольно сильному рассеиванию, источник питания должен обеспечивать выход, возможно, 3-5 А при коротком замыкании, и не выходить из строя. Это намного сложнее, чем кажется.

Рассмотрим источник питания, который может обеспечить 40 В при 5 А, но настроен на выходное напряжение, возможно, 1-2 В и ток 5 А.Внутреннее напряжение будет около 50 В, поэтому на транзисторах регулятора почти 50 В, ток 5 А, в результате рассеиваемая мощность составит 250 Вт. Это может продолжаться часами или всего несколько минут, но это не значит, что вам нужно выделить только несколько минут, потому что однажды вам понадобится 1-2V при 5A в течение часа или более.

Никто не знает точно, что они будут делать с приличным блоком питания, пока он у них не будет, и в конечном итоге он будет использоваться для питания усилителей во время тестирования, зарядки аккумуляторов, измерения очень низких сопротивлений или любого количества других возможностей.Я знаю это, потому что так поступаю со своим (который я построил много-много лет назад, но он обеспечивает только ± 25 В при токе до 2,5 А). Я потерял счет, сколько раз цепь тепловой перегрузки отключала мою нагрузку, даже с вентилятором для принудительного воздушного охлаждения.

Принято считать, что настольные поставки должны регулироваться, и в этом проблема. Регулирование усложняет ситуацию и может создать проблемы со стабильностью, которые варьируются от просто неприятных до неразрешимых. Никому не нужен источник питания, который колеблется, и никому не нужен источник питания, который убивает тестируемое устройство (или заряжает, измеряет и т. Д.)). В действительности регулирование (или, по крайней мере, «идеальное» регулирование) не является существенным. В большинстве усилителей мощности не используются регулируемые источники питания, как и во многих других сильноточных нагрузках. У вас должна быть возможность регулировать напряжение, и оно должно быть достаточно стабильным, но для большинства приложений не требуется обеспечение того, чтобы выходное напряжение изменялось только на несколько милливольт под нагрузкой. Возможно, вы почувствуете себя лучше, если у источника питания будет идеальная регулировка, но ваши схемы в основном не заботятся.

Ограничение тока — другое дело.В идеале, при первом включении ваш последний проект должен быть защищен на случай неисправности. Как и регулирование напряжения, функция ограничения тока должна быть регулируемой, но в этом редко требуется чрезвычайно точное регулирование тока . Если мы согласимся с тем, что очень точное регулирование напряжения или тока не является существенным, это упростит конструкцию, значительно упростит сборку и работу с минимумом суеты.

Мало кто хочет вечно бездельничать, пытаясь усовершенствовать регулятор, который хочет колебаться, и этот будет подходящим вариантом, если «совершенство» является целью.Если это то, что вам действительно нужно, то я должен полностью согласиться с Бобом Пизом — покупайте коммерческие принадлежности у известного производителя. Однако вы, вероятно, получите серьезные деньги, если вам понадобится двойное отслеживание, высокое напряжение (более 30 В) и большой ток (5 А или более).

Обычно полезный источник питания будет иметь два выхода, от 0 до 25 В или около того, с регулируемым ограничением тока. В идеале это позволит вам использовать два выхода последовательно, что позволяет использовать одну переменную питания от 0 до 50 В.Выход 5А полезен, но не важен. Если вы используете его для тестирования аудиооборудования, сделанного своими руками (предусилители, активные кроссоверы, усилители мощности и т. Д.), Вы можете убедиться, что тестируемое устройство (тестируемое устройство) работает должным образом, не имеет коротких замыканий или других серьезных неисправностей, после чего оно может быть уверенно подключенным к предполагаемому источнику питания. Редко бывает, что любая грамотная конструкция выходит из строя с его «настоящим» источником питания, если он был протестирован при более низком напряжении, с использованием источника с ограничением тока, который защищает от повреждений в случае возникновения проблемы.

Расширение «базового» источника питания называется SMU (источник-измеритель). Обычно это высокоточные источники питания с микропроцессорным управлением, которые могут подавать ток стока и любой полярности. Большинство подает на нагрузку только ток источника, но SMU также можно использовать в качестве «активной нагрузки», как правило, для источников питания или другого тестируемого оборудования. Их также называют «4-квадрантными» источниками питания, что означает, что они предназначены для подачи или отвода тока любой полярности.К счастью, это не является требованием для базового тестирования и упоминается только в интересах полноты. Я не собираюсь описывать эти материалы в этой статье.

Обратите внимание, что это , а не строительный товар. Хотя на нем показаны схемы, они предназначены в первую очередь для демонстрационных целей, и нет гарантии, что они будут работать должным образом, как показано на рисунке. Хотя они были смоделированы, это только указывает на то, что лежащие в их основе принципы верны, но не означает, что что схема будет работать так, как ожидалось в «реальной жизни».Хотя описанные схемы выглядят так, как будто они будут работать хорошо, это не было подтверждено сборкой и тестированием. их!

Не случайно проектов настольных блоков питания своими руками не так уж и много. Большинство людей довольно быстро осознают, что это очень дорогое занятие и что получение полностью работающего и надежного источника питания, который сделает именно то, что вам нужно, — нетривиальная задача. Схемы, показанные здесь, предназначены для вдохновения и предназначены в основном для того, чтобы дать вам представление о задействованных сложностях — даже для кажущихся простыми схем.

1 Регулировка напряжения
В первых регулируемых источниках питания использовались клапаны (вакуумные лампы) с газоразрядным регулятором в качестве опорного напряжения. Как и ожидалось, они были не очень хороши из-за ограниченного доступного усиления. Ниже показаны несколько основных примеров, при этом версия операционного усилителя является довольно хорошим аналогом современных микросхем 3-контактных стабилизаторов. Все они страдают от проблемы, которая делает их (как правило) непригодными для настольного питания — они не могут снизить выходное напряжение до нуля вольт.
При тестировании того, что только что было построено, важно иметь возможность начинать с очень низкого (предпочтительно нулевого) напряжения и контролировать ток по мере увеличения напряжения. Если вы видите, что ток быстро нарастает при напряжении питания всего в вольт или около того, вы, , знаете, что есть проблема. Включение ограничения тока (рассмотрено немного позже) означает, что ток короткого замыкания можно поддерживать на уровне, при котором он вряд ли вызовет повреждение.

Рисунок 1.1 — Базовая топология стабилизатора напряжения
Устройство последовательного прохода — V1 / Q1, а управляющий элемент — V2, Q2 или U1 (клапан, транзистор и операционный усилитель соответственно).Опорным напряжением для схемы клапана является газоразрядная трубка, обычно она имеет напряжение около 90 вольт (в зависимости от устройства доступны напряжения от 70 до 150 В ^[5]). В схеме транзистора используется стабилитрон, а схема операционного усилителя показана с внешним опорным сигналом. В каждом случае используется обратная связь, а VR1 позволяет установить желаемое значение напряжения. В каждом случае это базовые версии регулятора, и на практике существует множество вариаций.
Обратная связь устроена так, что если выходное напряжение падает (например, из-за подключенной нагрузки), управляющее устройство гарантирует, что элемент последовательного прохода может пропускать дополнительный ток, необходимый для подачи на нагрузку желаемого напряжения. Способность любой из цепей поддерживать желаемое напряжение называется «регулировкой» и выражается в процентах. Например, если напряжение падает на 1% при подключении нагрузки, это является спецификацией для регулятора. Более высокий коэффициент усиления в устройствах управления и последовательного прохода означает лучшее регулирование.
В версии с операционным усилителем есть дополнительный транзистор и резистор. «Rs» — это резистор считывания тока, а Q2 — транзистор регулятора тока . Если ток таков, что напряжение на Rs больше 0,6 В, Q2 включается и «крадет» базовый ток у Q1 (обеспечивается через R1). Это самая основная форма текущего регулирования, и она на удивление хорошо работает на практике. Если Rs составляет 1 Ом, выходной ток ограничивается до 650 мА, если выход закорочен (или если нагрузка пытается потреблять более 600 мА).Хотя эта схема является базовой, она использовалась в бесчисленных конструкциях дискретных регуляторов на протяжении многих лет.
Как и ожидалось, версия операционного усилителя будет иметь гораздо лучшее регулирование, чем две другие, потому что она имеет чрезвычайно высокое усиление. Большинство современных 3-контактных ИС регуляторов используют аналогичную (но оптимизированную) топологию, а опорное напряжение, как правило, представляет собой схему с «запрещенной зоной» с очень высокой стабильностью. Для регулирования предусмотрены два значения — «линия» и «нагрузка». Регулировка линии — это мера того, насколько изменяется выходной сигнал при изменении входного напряжения, а регулирование нагрузки — это мера изменения выходного напряжения при изменении тока нагрузки.Если вы посмотрите на лист данных любого 3-контактного регулятора, эта информация предоставляется, но не всегда в процентах — иногда она отображается как ΔV (изменение напряжения), обычно в милливольтах. Большинство из них лучше 1% (линия и нагрузка).
В любой схеме регулятора напряжения необходимо учитывать множество факторов. Одна из самых сложных задач — это стабильность, чтобы гарантировать, что схема имеет быстрое время реакции, но без колебаний. Использование операционного усилителя, управляющего усилителем тока (обычно эмиттерным повторителем), обычно будет стабильным, но если в контуре обратной связи используются какие-либо дополнительные схемы усиления, он почти наверняка будет колебаться.Это означает, что необходимо добавить дополнительные компоненты (обычно конденсаторы малой емкости), и их оптимальное расположение обычно не сразу видно. Примеры можно увидеть на Рисунке 6.1 (одинарный источник питания, операционный усилитель с выходом эмиттерного повторителя) и Рисунке 7.1 (двойное питание), где за операционным усилителем следует каскад усиления. Учитывая, что большинство «обычных» операционных усилителей ограничено напряжением питания менее 36 В, это ограничивает доступное выходное напряжение, когда каскад усиления не включен.
В некоторых отношениях источник питания мало чем отличается от звукового усилителя мощности.Единственное реальное отличие состоит в том, что усилители могут генерировать и поглощать (поглощать) ток, тогда как блок питания должен только подавать ток на нагрузку. В самом деле, вполне работоспособная схема регулятора может быть построена с использованием обычных строительных блоков усилителя мощности. Однако не ожидается, что усилители мощности будут управлять емкостными нагрузками, а регуляторы напряжения должны быть способны управлять любой нагрузкой, будь то емкостная, резистивная или индуктивная. Конечно, блок питания также должен защищать себя от повреждений (закороченные выходы или нагрузки с очень низким импедансом), и он должен иметь возможность передавать свой номинальный ток на на любую нагрузку при при любом напряжении .Рассеивание на последовательном транзисторе может быть чрезмерным, но питание должно продолжаться. По сравнению с блоками питания усилители мощности просты!
2 подхода для скамейки
Один из способов сделать очень надежный источник питания — использовать источник питания на основе мощного трансформатора и регулировать напряжение с помощью вариатора (см. Рисунок 4.1). Это не регулируется, но это самый простой способ создать источник высокой мощности, который можно использовать практически с любым усилителем (или другими проектами, включая , включая источники питания ).Нет защиты от перегрузки по току (кроме предохранителей), но у меня есть пара источников питания, которые используют именно эту конфигурацию. Когда мне нужно много напряжения и тока, эти источники неоценимы. Однако сначала необходимо убедиться, что тестируемый блок не имеет врожденных неисправностей. В идеале это требует ограничения тока. Хотя «предохранительные» резисторы можно использовать последовательно с положительными и отрицательными источниками питания для начальных испытаний, это доставляет неудобства.
Большинство (практически все) из моих первоначальных тестов проводились с использованием источника двойного слежения от нуля до ± 25 В, 2 А, который я спроектировал и построил около 35 лет назад (на момент написания, и он все еще работает).Он имеет ограничение по току примерно до 100 мА и вентилятор для радиатора, а также функцию отключения при перегреве. Они необходимы, потому что действительно используется для «странных» приложений, и да, выходные данные были закорочены много раз — обычно случайно, но иногда из-за неисправности в тестируемом элементе. Такая простая вещь, как небольшой припойный мостик, может обернуться гибелью для источника питания, который не может защитить себя.
Проблема рассеяния кратко обсуждалась выше, и это ахиллесова пята (так сказать) всех сильноточных линейных источников питания.Ответ (конечно) — использовать дизайн с переключаемым режимом, но это так далеко выходит за рамки обычного DIY, что не заслуживает рассмотрения. Каждая проблема, с которой сталкивается линейный регулятор, сводится к мощности «n ^th» для импульсного источника питания. Те, которые вы можете купить, претерпели значительные изменения, и в них используются специализированные детали, которые не подходят для самостоятельной работы. Если вы не умеете проектировать и строить трансформаторы с переключаемым режимом, то об этом вообще не может быть и речи.
Если у вас есть линейный источник питания, который может обеспечить (скажем) 50 В при 5 А, в лучшем случае рассеивание при полном токе с закороченным (или низким) выходом составляет 250 Вт, но на самом деле это может быть намного больше.Если вы думаете, что это довольно просто (в конце концов, существуют транзисторы с мощностью рассеивания 250 Вт), подумайте еще раз. SOA (безопасная рабочая зона) и тепловые ограничения вступают в игру очень быстро, и транзистор с (например) 56 В на нем может быть рассчитан только на 3 А или около того, исходя из температуры корпуса 25 ° C. В конечном итоге вам нужно будет предоставить достаточно транзисторов, чтобы иметь возможность обрабатывать , по крайней мере, на , вдвое превышающую рассеиваемую мощность, а желательно больше. Я предлагаю использовать как минимум 5 или более 125 Вт транзисторов, и хотя это звучит как перебор, в большинстве случаев достаточно , достаточно — есть некоторый запас, но не очень! Более низкое напряжение снижает напряжение, и из многолетнего опыта я знаю, что для большинства испытаний обычно достаточно ± 25 В.
При более высоких напряжениях, если вы использовали 5-кратный TIP35C (NPN, 125 Вт при 25 ° C), каждый из них может пропускать 1 А с 50 В через транзистор (50 Вт), , но только при 25 ° C. При повышенных температурах он снижается, снижаясь на 2 Вт / ° C выше 25 °. При температуре корпуса 75 ° C полное рассеивание ограничивается всего 25 Вт на каждый транзистор. Это исключает их из конкуренции с помощью простой схемы, потому что рассеивание будет превышать максимально допустимое, когда радиатор нагревается. Конечно, вы можете использовать гораздо более прочные транзисторы, но они будут соразмерно дороже.TIP35C (125 Вт) стоит около 3,00 австралийских долларов по сравнению с более чем 5,00 австралийских долларов для MJL3281 (200 Вт) и более 6,00 австралийских долларов для MJL21194 (200 Вт).
Все доступные устройства имеют одни и те же ограничения — SOA и температура всегда означают, что вы можете получить гораздо меньше энергии от любого транзистора, чем вы ожидаете. Принудительное воздушное охлаждение является обязательным, если у вас нет доступа к бесконечному радиатору, что, по моему опыту, трудно найти. Даже использование изолирующих шайб может стать непрактичным, потому что дополнительное тепловое сопротивление означает, что транзисторы придется еще больше снизить.Это, в свою очередь, означает «живой» радиатор, работающий на полное напряжение питания. Если он соприкоснется с заземленным шасси, результатом будет очень громкий взрыв! Как вы теперь должны знать, есть так много вещей, которые могут пойти не так, что совет покупать коммерческие расходные материалы действительно начинает выглядеть очень разумным.
Тогда (конечно) есть трансформатор. После этого идет сильноточный мостовой выпрямитель, за которым следуют конденсаторы фильтра. Все они должны быть очень прочными, с трансформатором на 500 ВА, мостом на 35 А и емкостью не менее 10 000 мкФ.Одно только оборудование (трансформатор, мостовые выпрямители, крышки фильтров, радиаторы и силовые транзисторы), вероятно, будет стоить не менее 200 австралийских долларов или больше. У вас по-прежнему нет корпуса / корпуса, кастрюль, ручек и вспомогательных деталей, включая разъемы питания и постоянного тока, измерители и т. Д. Помните, что для двойного источника питания (единственного, который действительно полезен), все удвоено . Вы получите по крайней мере за австралийских долларов 400 только за базовые вещи и ближе к 600 австралийским долларам к тому времени, когда все будет включено. Если это не убедило вас в том, что коммерческая поставка стоит того, тогда ничего не получится.
Если вы посмотрите на крупного поставщика (такого как RS Components, Element14 и т. Д.), Вы найдете двойные источники питания, которые могут работать от 0 до ± 30 В при 5 А или от 0 до 60 В, если два выхода соединены последовательно. Они могут не принадлежать к той же лиге, что и Tektronix, Keysight или другие производители «лабораторного» оборудования, но их стоимость будет меньше, чем стоимость основных деталей, если бы вы попытались создать свое собственное. Хотя максимальное напряжение ниже идеального, я знаю по многолетнему опыту, что до ± 30 В вполне достаточно для базового тестирования, и все усилители мощности, показанные в разделе проектов, были протестированы с моим источником ± 25 В перед подключением к моему монстру. Источник переменного тока с регулируемым напряжением (который может обеспечивать напряжение до ± 70 В при напряжении около 10 А или более).
Расходные материалы для настольных компьютеров 2.1 ‘Digital’
Многие настоящие лабораторные расходные материалы используют цифровой (с клавиатуры) ввод основных параметров. Для общего пользования это абсолютная боль в заднице! В большинстве случаев лучше использовать обычные ручки и кастрюли, потому что эффект сразу же. Для лабораторных принадлежностей обычно используется поворотный энкодер для управления током или напряжением, но вы должны сначала выбрать функцию, и может потребоваться несколько полных оборотов, чтобы охватить весь диапазон.
Если в вашей тестовой цепи что-то начинает нагреваться, последнее, что вам нужно, это нажать несколько кнопок или десять раз повернуть ручку, чтобы уменьшить напряжение. При использовании стандартного потенциометра один поворот против часовой стрелки, и напряжение возвращается к нулю. Вы никогда не узнаете, насколько неприятен ввод с клавиатуры, пока вам не понадобится что-то быстро изменить. В идеале была бы кнопка «ZERO» для выключения выхода, но я не видел цифрового источника питания, в котором она была бы. Быстрое считывание тока на цифровом дисплее просто невозможно, если он не имеет функции усреднения (которая будет скрыта на три уровня ниже в меню — где-то).
Всю свою жизнь я использовал настольные расходные материалы, поэтому могу с уверенностью сказать, что «обычные» горшки более чем подходят для обычных целей тестирования. Чрезвычайная точность редко важна для большинства испытаний, и если по какой-то причине вам – понадобится очень точное напряжение или ток, достаточно легко построить отдельный регулятор. В большинстве случаев он вам не понадобится, и если напряжение питания находится в пределах одного вольта или около того, этого почти всегда достаточно. Очевидно, вам нужно быть осторожным, если вам нужно 3.3 В или 5 В для логических схем, но они часто имеют свой собственный регулятор и вполне нормально работают с 7-12 В.
Цифровые дисплеи и элементы управления также могут давать ложное ощущение безопасности, потому что мы склонны верить счетчикам, потому что они отображают напряжение и ток с точностью до пары десятичных знаков. Однако, если они не откалиброваны должным образом (с помощью известного и откалиброванного точного измерителя), они могут легко сказать вам, что напряжение составляет 5 В, когда на самом деле оно 5,5 или 4,5 В. Поскольку все цифровые системы в конечном итоге полагаются на ЦАП и АЦП (цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи), им требуется точное опорное напряжение.Если по какой-то причине это пойдет не так, все показания бессмысленны.
По этой причине я не рассматриваю здесь цифровые системы управления. Управление напряжением и током остается в аналоговой области — это аналоговые функции, и добавлять дополнительные сложности не нужно. Совершенно очевидно, что по крайней мере некоторые из представленных идей могут быть адаптированы для цифрового управления, но я не показываю никаких примеров.
3 Измерение тока
Здесь все становится труднее.Есть два варианта: определение «высокой стороны» и «нижней стороны». «Сторона высокого напряжения» означает мониторинг тока на положительном и отрицательном выходах и усложняется тем фактом, что это напряжение не только переменное, но и при напряжении, которое обычно несовместимо с операционными усилителями. Вы не можете ожидать, что операционный усилитель будет иметь входное напряжение 30 В или более, поскольку это обычно максимальное рабочее напряжение. Это нетривиальная проблема, и обычно лучше контролировать ток до транзистора (ов) последовательного прохода, чтобы напряжение не менялось так сильно.Однако это усугубляет проблему напряжения, потому что нерегулируемое питание обычно составляет около 35 В или более, что значительно превышает диапазон для любого недорогого операционного усилителя.
На рис. 1.1 показан простой ограничитель тока «высокого напряжения» (версия «Opamp»), но он не так прост, как кажется. Трудно сделать его переменным, не используя нереально большой чувствительный резистор и допуская, что вы потеряете значительное выходное напряжение на резисторе, который также станет очень горячим. Переключаемая схема показана на рисунке 7.1, и хотя это, безусловно, работает, оно не очень точное и не самое практичное.
Датчик
«Низкая сторона» решает эту проблему, но его можно использовать только для одного источника питания. Совместное использование цепи датчика низкого уровня между положительным и отрицательным источниками питания не сработает, потому что большая часть тока питания проходит между выходами + ve и -ve, часто с небольшим потоком в общем соединении. Это , можно сделать и , но это далеко не идеально, особенно если для установки напряжения будет использоваться один горшок (источник питания с двойным отслеживанием).Схема на рис. 6.1 использует измерение на стороне низкого напряжения, и она по-прежнему будет работать на обеих полярностях двойного источника питания, потому что выходы имеют общую точку после всего регулирования.
Существуют специализированные ИС, позволяющие обойти проблему определения тока на стороне высокого напряжения. Ниже показаны три «демонстрационных» схемы измерения тока на стороне высокого напряжения. Однако все они показаны только с положительным запасом. Первые два могут использоваться в отрицательном источнике питания (при условии дополнительной конструкции, такой как рисунок 7.1), а вот версия IC — нет. Похоже, что для этой конкретной проблемы нет решения.

Рисунок 3.1 — Цепь измерения тока на стороне высокого давления
Токовое зеркало (Q1 и Q2) используется для измерения тока через измерительный резистор (R1, 100 мОм), а выходной сигнал смещается по уровню цепью резисторов. Выход контролируется операционным усилителем U1, который настроен как дифференциальный усилитель. VR1 включен, чтобы можно было установить нулевую точку (т. Е. Нулевое выходное напряжение с нулевым током через R1).Операционный усилитель намеренно настроен на немного большее усиление, чем необходимо, а выход масштабируется с помощью VR2. Как показано, схема обеспечивает выходное напряжение 1 В / А, поэтому при токе 2 А на выходе будет 2 В. Показанная схема подходит для тока до 5 А, а для более высоких токов необходимо увеличить значение R2 и R3.
Хотя эта схема обладает высокой точностью, она также очень чувствительна к колебаниям температуры между Q1 и Q2. В идеале это была бы «суперсоответствующая пара» в одном корпусе, но их бывает трудно найти, и, хотя они и недорогие, большинство из них сейчас доступно только в SMD-корпусе.Естественно, что аналогичное устройство можно использовать без зеркала , но чувствительность снижается и максимально допустимое напряжение также ниже. Токовое зеркало легко справляется с входным напряжением 50 В, но простая дифференциальная схема операционного усилителя ограничена примерно 40 В. Более высокое напряжение возможно за счет увеличения значений R2 и R3, но это еще больше снижает чувствительность.
Если вы использовали схему дифференциального усилителя, выходное напряжение варьировалось от нуля до 250 мВ для тока от нуля до 2.5А. Измерение тока ниже 100 мА (выход 10 мВ) затруднено. Конечно, вы можете увеличить номинал резистора считывания, но за счет рассеиваемой мощности. При 2,5 А резистор 100 мОм рассеивает 625 мВт, но чтобы получить такую же чувствительность от дифференциального усилителя, вам понадобится резистор 1 Ом, который упадет на 2,5 В и рассеивает 6,25 Вт. Это явно довольно серьезный компромисс. Также существует постоянная проблема смещения постоянного тока операционного усилителя, которую также необходимо решить, если вам нужно установить низкий ток (все, что ниже 100 мА, является проблемой).
Если вам интересно использование источника питания -1,2 В для операционных усилителей, это гарантирует, что они могут достичь нуля вольт на выходе. LM358 может (якобы) довести свою мощность почти до нуля, но на самом деле это не совсем так. Небольшое отрицательное напряжение позволяет легко достичь нуля. Большинство других операционных усилителей не допускают такого небольшого отрицательного напряжения, и для правильной работы потребуется около -5 В. При использовании источника питания 30 В, как показано на рисунке, для этого потребуется намного больше рекомендованного рабочего напряжения.
Во всех случаях необходимо, чтобы входное напряжение оставалось в пределах указанного диапазона для любого операционного усилителя, используемого в этой роли. При питании 30 В входы всегда должны быть на минимум на 4 В выше минимального напряжения питания и на 4 В ниже максимального. По возможности входное напряжение должно быть близко к 15 В (при условии, что напряжение питания 30 В).
Простое решение, которое может быть применено к простому (один операционный усилитель) датчику верхнего плеча, состоит в использовании переключаемых резисторов вместо одного фиксированного значения.Например, 100 мОм подходит для более высоких токов, и вы можете переключиться на резистор 1 Ом, чтобы обеспечить точную настройку для более низких токов (например, менее 1 А). Это добавляет еще один переключатель, но также упрощает конструкцию, и смещение постоянного тока операционного усилителя представляет собой гораздо меньшую проблему, когда вам нужен низкий предел тока.
Существует несколько специализированных ИС для измерения тока на стороне высокого напряжения, одна из которых показана на рис. 3.1. К ним относятся LT6100, INA282 и несколько других, но они доступны только в SMD-корпусах, что делает их довольно неудобными для приложений DIY, где нет печатной платы.Они очень точны и позволяют напряжению линии питания, контролируемой по току, быть намного выше, чем напряжение питания ИС. Как и большинство микросхем SMD, они часто доступны только в упаковках по пять или более штук, и они не совсем недорогие. Если вам нужен двойной источник питания (например, ± 25 В), не существует отрицательной версии этих шунтирующих усилителей тока, и это создает дополнительную сложность. INA282 может (по-видимому) обнаруживать отрицательное напряжение, но оно не может превышать -14 В. Коэффициент усиления составляет 50 В / В, поэтому можно использовать шунтирующий резистор гораздо меньшего размера (0.Показано 02Ω). Это означает, что выходное напряжение изменяется на 1 В / А, поэтому для выхода 2,5 А выходное напряжение будет 2,5 В. Поскольку это активная цепь, она вносит фазовый сдвиг, который может сделать стабилизатор тока нестабильным. Это не было проверено.
В технических описаниях микросхем считывания тока также содержится полезная информация о правильном подключении к резистору считывания тока. Вы должны убедиться, что в цепь датчика включена эффективная ноль печатная плата, Veroboard или проводка.Измерительные провода должны выходить непосредственно из токового шунта, избегая любой другой проводки. Это известно как «соединение Кельвина», которое гарантирует, что сопротивление дорожки или проводки не включено последовательно с резистором считывания тока.

Рисунок 3.2 — Цепь измерения тока на стороне низкого давления
Измерение нижней стороны — гораздо более простой вариант, но в некоторых обстоятельствах его нельзя использовать. Например, вы не можете использовать измерение на стороне низкого напряжения в схеме, показанной на Рисунке 7.1, потому что общим является , буквально , общее для положительного и отрицательного источника питания.В симметричной схеме или если вы потребляете ток только между двумя выходами, ничего не будет регистрироваться независимо от потребляемого тока. Этот метод используется в схеме на рис. 6.1, и там это не проблема, потому что каждый источник питания является отдельным объектом до тех пор, пока они не будут соединены последовательным / параллельным переключением.
Я не показал ни одного из вариантов, которые можно использовать. Например, если вы используете чувствительный резистор с очень низким сопротивлением, небольшое напряжение на нем можно усилить с помощью операционного усилителя, чтобы получить большее напряжение.100 мВ / А, как показано, подходит для нагрузок до 5 А или около того, но при большем токе потери становятся слишком высокими. Например, даже при 5 А резистор 0,1 Ом рассеивает 2,5 Вт, и на резисторе теряется 0,5 В. При более высоких токах это быстро выходит из-под контроля. При токе 7 А резистор рассеивает почти 5 Вт, и нагревается до разогрева. Эти предостережения, конечно же, относятся и к высокочастотному зондированию, поскольку физика идентична.
Токочувствительный резистор (высокого или низкого уровня) должен быть внутри контура обратной связи регулятора напряжения, иначе он не сможет компенсировать падение напряжения на измерительном резисторе.На самом деле это обычно не имеет значения, потому что очень немногие схемы, которые вы будете тестировать, позаботятся о том, чтобы напряжение немного проседало под нагрузкой. Для усилителя, который использует обычный источник питания (нерегулируемый), фактическое напряжение будет изменяться намного больше, чем в случае настольного источника питания, даже если резистор измерения тока находится вне контура обратной связи.
4 Альтернативный стенд
Если у вас есть детали, необходимые для создания надежного источника питания усилителя мощности, то с добавлением Variac (см. «Трансформаторы — Variac», если вы не знаете, что это такое) вы можете создать «чудовищный» источник питания, который будет подходят для тестирования высокой мощности практически с любой нагрузкой.Вы не получаете ни регулирования, ни ограничения тока (даже защиты от короткого замыкания), но с правильными деталями это грозный образец испытательного оборудования.
У меня есть пара, одна из которых действительно считается монстром. Схема показана ниже, и это буквально то, что я использую для тестов высокой мощности. Любое подключенное к нему оборудование уже проверено на работоспособность, и это важно, потому что оно может уничтожить практически все, что угодно, если представится такая возможность. Это чрезвычайно полезный комплект, и все проектные усилители, опубликованные на сайте ESP, прошли финальные испытания именно с этим комплектом.

Рисунок 4.1 — Блок питания на базе вариатора
Источник питания — это всего лишь трансформатор на 1 кВА, два мостовых выпрямителя (по 35 А каждый) и батарея конденсаторов, извлеченных из очень древнего жесткого диска много лет назад (диски размером с стиральную машину!). желаемое напряжение с Variac, которое у меня, конечно же, есть на моем рабочем столе. Источник питания не регулируется, но может обеспечить достаточный ток для любого усилителя, который я когда-либо тестировал с ним. Давным-давно Variac был очень дорогим комплектом , но теперь китайские автомобильные трансформаторы с регулируемой мощностью стали на удивление доступными.
Это также означает, что приложенный постоянный ток очень похож на тот, который обычно обеспечивается линейным источником питания, но с лучшим регулированием из-за увеличенного размера трансформатора и конденсаторов фильтра. Очевидно, что это , а не , дешевый вариант, но он мне почти ничего не стоил, потому что все необходимое было у меня в «ящике для мусора». Показанные ограничения на 10 000 мкФ следует рассматривать как минимум — в шахте используется около 20 000 мкФ на каждый источник питания. Если они у вас есть в наличии или вы можете себе их позволить, используйте как можно больше емкости! Обратите внимание на наличие «спускных» резисторов — без них напряжение может оставаться на опасном уровне в течение многих часов.Обычно я их не использую, потому что усилитель разряжает конденсаторы, но это не обязательно верно для тестового оборудования.
Непрерывный выходной ток составляет около 7 А, но с нагрузкой усилителя он может легко справиться с пиковыми значениями 25 А (и более). Вам нужно что-то подобное? Только вы можете на это ответить, но он не должен быть таким большим, как тот, который я использую. Конечно, здесь нет ограничения по току, поэтому вы должны быть уверены, что схема работает , прежде чем использовать «монстр» источник питания! Выходные предохранители защищают от короткого замыкания выходов, но , а не спасут ваш проект от повреждения, если он неисправен.Такой источник питания применим для заключительных испытаний, но не для начальных испытаний или поиска неисправностей. Ограничения по току нет, поэтому неисправность может привести к значительному повреждению (предохранители защищают только источник питания, но не нагрузку!). Короткое замыкание на выходе, очевидно, является поводом для беспокойства, поэтому требуется осторожность.
5 Переключение ответвлений / предварительное регулирование
Один из подходов, который использовался во многих источниках питания, — это простая схема «переключения ответвлений» трансформатора. Если вам нужно только (скажем) 15 В или меньше, выход трансформатора переключается с помощью реле, поэтому выход переменного тока составляет только 15 В переменного тока, а не полные 30 В переменного тока, необходимые для получения чистого выхода 30 В постоянного тока.Если выход работает при низком напряжении, но при высоком токе, рассеивание уменьшается, потому что на регуляторе меньше напряжения. Когда выбрано напряжение 16 В постоянного тока или более, реле переключается на полный выход (30 В переменного тока). Конечно, это можно расширить, добавив больше ответвлений, но для этого потребуется специальный трансформатор, что значительно повысит стоимость.
Источники переключения ответвлений существуют почти столько, сколько я себя помню. Самым впечатляющим из тех, что я видел, было использование моторизованного Variac для поддержания входного переменного тока на уровне, достаточном для предотвращения появления пульсаций на стороне постоянного тока.Они были очень большими, очень сильными по току и стоили бы целое состояние, когда их сделали (где-то в середине 1970-х). Это не то, что я предлагаю кому-либо попытаться построить, поскольку стоимость и сложность его настройки будут намного выше бюджета даже состоятельного фанатика DIY.
В источниках с простым переключением ответвлений используются два напряжения переменного тока, поэтому для двойного источника питания вам понадобятся две обмотки с ответвлениями, а также вспомогательная обмотка для обеспечения нормального напряжения ± 12 В или около того для цепей управления. Найти подходящий трансформатор будет практически невозможно, поэтому вам нужно будет сделать трансформатор на заказ.Это не проблема для производителей, потому что они будут производить много расходных материалов, и их стоимость может быть амортизирована в течение всего производственного цикла. У любителей нет такой роскоши.
Использование переключения ответвлений снижает требования к транзисторам последовательного прохода. Для двойного источника питания вам понадобятся как минимум два силовых трансформатора (и реально вам также понадобится третий трансформатор для обеспечения напряжения питания схемы управления). Это увеличит и без того значительную стоимость создания двойного источника питания.Также есть дополнительные компоненты, необходимые для измерения выходного напряжения и автоматического переключения с низкого на высокое напряжение (и наоборот) с помощью реле. В то время как создание любого источника питания является проблемой, добавление переключения ответвлений просто добавляет еще один уровень сложности. Я не собираюсь вдаваться в подробности, так как это делает и без того сложную и трудную работу намного сложнее и дороже.
Конечно, есть и некоторая экономия, особенно на количестве необходимых транзисторов с последовательным проходом и количестве радиаторов.Однако этого недостаточно, чтобы компенсировать стоимость трансформаторов, и силовые транзисторы все еще могут подвергаться краткосрочным условиям, которые выталкивают их за пределы их безопасной рабочей зоны. Такие отклонения могут быть краткими, но транзистор может выйти из строя за миллисекунду, если SOA превышен, особенно если он уже находится при повышенной температуре. Я вспоминаю друга, который много лет назад построил довольно простой блок питания с переключением ответвлений из комплекта, и у него не было ничего, кроме проблем. Это был полукоммерческий продукт, в комплекте с чемоданом и всем необходимым для его сборки.Это так много раз терпело неудачу, что он в конце концов с отвращением сдавался. Никто не хочет через это проходить!
Есть еще один метод, который стоит немного больше, чем упоминание вскользь, хотя у него есть серьезные проблемы. Используя схему с отсечкой фазы (аналогичную той, что используется в диммерах ламп), можно изменять входное напряжение до регулирования, просто применяя довольно простое низкочастотное переключение. Тем не менее, это также вызывает гораздо большие, чем обычно, нагрузки на трансформатор и крышку фильтра, но это не является непреодолимой проблемой.
Переключающим элементом может быть MOSFET, IGBT (биполярный транзистор с изолированным затвором) или SCR (кремниевый выпрямитель) с переключением, синхронизированным с сетью с помощью простого детектора перехода через ноль. Идея состоит в том, чтобы ввести задержку, начиная с перехода через ноль (ноль времени). Обычно легче (и добавляет меньше дополнительных проблем) дождаться, пока входное напряжение упадет до желаемого значения , поэтому используется конфигурация «переднего фронта». Когда входное напряжение падает чуть ниже порогового значения, переключатель включается, заряжая основной конденсатор фильтра.Упрощенная блок-схема показана ниже.

Рисунок 5.1 — Блок-схема предварительного регулятора с отсечкой фазы
Проблемы, упомянутые ранее, включают чрезвычайно высокие пиковые токи , особенно при низком выходном напряжении при высоком токе. Их можно смягчить, добавив катушку индуктивности и обратный диод (обозначенные как «Необязательно»), при этом самая большая проблема заключается в том, что катушка индуктивности должна нести большую составляющую постоянного тока без насыщения. Это означает, что необходимо использовать сердечник с низкой магнитной проницаемостью, поэтому для данной индуктивности необходимо больше витков.Это увеличивает сопротивление и увеличивает потери (а это означает, что вырабатывается больше тепла). Однако включение катушки индуктивности даст лучшие результаты, чем вы получите в противном случае, и снизит сильноточные напряжения, которые в противном случае налагаются на трансформатор, мостовой выпрямитель и конденсатор фильтра. Диод (D1) должен быть быстродействующим, рассчитанным на максимальный выходной ток.
Этот метод использовался в нескольких коммерческих продуктах, и хотя он действительно выполняет то, что задумано, он плохо использует номинальную мощность трансформатора, если не используются катушка индуктивности и диод.Без них вы можете ожидать, что выходной ток трансформатора будет в четыре раза больше постоянного тока. Это означает, что для выхода 3 А постоянного тока (и с использованием трансформатора 25 В) трансформатор должен быть 300 ВА, тогда как обычно достаточно трансформатора на 150 ВА. Что еще хуже, индуктор должен быть довольно большим — требуется около 10 мГн, большой и дорогой компонент.
Схема работает, сравнивая входное управляющее напряжение с пилообразным сигналом, создаваемым генератором пилообразного сигнала и синхронизируемым с частотой сети с помощью детектора перехода через ноль.Когда напряжение переменного тока достигает необходимой амплитуды, переключатель выключается, предотвращая дальнейшую зарядку конденсатора. Показана «идеализированная» форма волны (при условии отсутствия катушки индуктивности или накопительного / фильтрующего конденсатора), и очевидно, что напряжение и ток, подаваемые на выход, уменьшаются в зависимости от фазового угла. Этот процесс и формы сигналов можно увидеть более подробно в статье проекта Project 157 — 3-Wire Trailing-Edge Dimmer. Это другое приложение, но сам процесс практически идентичен.
На самом деле у меня есть блок питания, использующий эту схему, но его вход 120 В переменного тока делает его практически бесполезным, если я не питаю его от Variac. На холостом ходу напряжение возрастает, затем медленно падает, пока не станет ниже порогового значения, когда оно снова подскакивает, и процесс повторяется (в некоторой степени случайным образом). Под нагрузкой это неплохо, но я бы не рекомендовал эту технику. Помимо того, что тот, который у меня есть, рассчитан на 150 В при 5 А, он также весит около 40 кг и имеет один большой главный трансформатор очень , вспомогательный трансформатор меньшего размера для питания электроники и большой дроссель фильтра (индуктор ).Это очень «старая школа» с точки зрения планировки и конструкции, и никогда не находит применения. Даже не помню, как я стал им владеть! Если мне нужно такое напряжение и ток, я использую свой «монстр» источник питания Variac.
Еще один подход заключается в использовании понижающего (понижающего) преобразователя импульсного режима в качестве предварительного регулятора слежения. Вы можете думать об этом как о «высокотехнологичной» версии предварительного регулятора с отсечкой фазы, описанной выше, которая дает преимущества, но меньше недостатков (по крайней мере, с точки зрения использования трансформатора).Некоторые достаточно мощные модули доступны по удивительно низкой цене, и идея состоит в том, чтобы обеспечить напряжение, подаваемое на транзисторы с последовательным проходом, всего на пару вольт выше выходного напряжения. Это может повысить эффективность, так что вы можете обойтись гораздо меньшими радиаторами, а регулирование температуры не является такой проблемой. Должен быть предусмотрен подходящий механизм обратной связи, который управляет выходным сигналом импульсного преобразователя, так чтобы он всегда был достаточно большим для обеспечения регулирования.
Предварительный регулятор снижает рассеиваемую мощность при последовательном проходе до нескольких ватт даже при полном токе. Само собой разумеется, что этот подход требует серьезной доработки, и, хотя это, вероятно, лучшее универсальное решение, его гораздо сложнее получить правильно, чем любой из других рассмотренных вариантов. Это электронный эквивалент использования моторизованного Variac (как упоминалось выше), но он дешевле в изготовлении и проще в управлении. Если вы попытаетесь создать свой собственный проект, то проблемы с дизайном могут оказаться весьма серьезными, и также может оказаться трудным убрать шум на выходе из конечного продукта.Если вам нужен очень низкий уровень шума (например, для выполнения измерений шума или искажений), шум переключения почти всегда будет влиять на измерения. Этот вариант здесь не рассматривается.
6 Отдельная поставка
Однократная поставка может быть привлекательной для некоторых людей, и это, безусловно, проще, чем версия с двойным отслеживанием. Конечно, если у вас есть только одна полярность, которая ограничивает ваши возможности в отношении того, что вы можете тестировать, но они обычно доступны у любого количества поставщиков.Схема, показанная ниже, адаптирована из схемы, представленной на различных веб-сайтах ^{[2, 3, 4]}. Таким образом, трудно определить, какой из них был «первым», и за эти годы в него было внесено множество улучшений (или, по крайней мере, изменений, которые не всегда одно и то же!). Основы не сильно изменились, и показанный ниже вариант обходится без одного регулятора напряжения в пользу простого диодно-регулируемого отрицательного источника питания. Поскольку я использовал операционные усилители LM358, отрицательное напряжение питания должно быть около -1.2В при довольно низком токе.
Когда источник питания находится в режиме ограничения тока, загорается светодиод, указывая на работу «постоянного тока». Обычно он выключен, поэтому вы можете сразу определить, потребляет ли нагрузка заданный ток с пониженным выходным напряжением. Работа с постоянным током особенно полезна для тестирования светодиодов высокой мощности или светодиодных матриц, поскольку именно так они и предназначены. Вам также понадобится переключатель «вкл / выкл», который снижает выходное напряжение до нуля в положении «выключено».Это важная функция (IMO), поскольку она позволяет вносить изменения без отключения питания. Лучше всего обеспечить переключение на выходе источника питания, так как это позволяет вам устанавливать напряжение при отключенном постоянном токе. Рассмотрите возможность использования реле (или двух) для переключения, в противном случае вам понадобится сверхмощный переключатель. Хотя напряжение можно снизить до (почти) нуля, подключив неинвертирующий вход U1B к земле, при первой подаче питания переменного тока могут возникнуть «помехи». Этого можно избежать, переключив выход.
Источник питания, показанный ниже, является довольно простым, и вам нужно будет добавить как минимум измерители напряжения и тока, а также управления температурой (вентилятор и отключение при перегреве). Можно внести бесчисленное множество улучшений, но они сделают схему более сложной, более дорогой и предоставят более «захватывающие» способы сделать, казалось бы, незначительную ошибку и вызвать взрыв питания при первом включении.

Рисунок 6.1 — Схема однополярного питания
U1 — это регулятор 7815, но с стабилитроном 15 В на выводе «земли» для повышения напряжения до 30 В.Дополнительный ток стабилитрона обеспечивает R3 для обеспечения стабильного выхода. U2A — текущий регулятор. Когда напряжение на инвертирующем входе (U2A, вывод 2) больше, чем на неинвертирующем входе (вывод 3), выход становится низким, понижая опорное напряжение, подаваемое на U2B (регулятор напряжения). Напряжение снижается ровно на величину, необходимую для обеспечения подачи заданного тока на нагрузку.
Предел тока изменяется от (теоретически) нуля до 2,5 А.VR4 позволяет регулировать так, чтобы опорное напряжение для U2A (TP2) было как можно ближе к 825 мВ (825 мВ на R18 (0,33 Ом) соответствует выходному току 2,5 А). Возможно, удастся увеличить выходной ток до 3 А (опорное напряжение 990 мВ), но вам потребуется добавить еще один транзистор с последовательным проходом, чтобы транзисторы в их SOA имели минимальное напряжение и максимальный ток. Некоторый прорыв пульсаций на максимальной мощности (напряжение и ток) вероятен, если вы не добавите больше емкости (C1).
В режиме измерения напряжения U2B сравнивает опорное напряжение от VR2 с напряжением на выходе, уменьшенным на R16, R11 и VR3 (предварительно заданное напряжение).Если выходная мощность падает из-за нагрузки, U2B увеличивает мощность до комбинации выходного последовательного прохода (Q3, Q4 и Q5), чтобы поддерживать желаемое напряжение. Верхний предел выходного напряжения налагается операционным усилителем (U2), который не может форсировать выходное напряжение намного выше 25 В при типичном выходном токе около 2 мА (это зависит от коэффициента усиления выходной секции Q3, Q4 и Q5). . Обратите внимание, что опорное напряжение само относится к отрицательной выходной клемме — это гарантирует, что регулятор исправит любое падение напряжения на R18.Если бы было иначе, регулирование сильно пострадало бы, особенно при максимальном токе.
Обратите внимание, что тяжелые гусеницы имеют решающее значение, и любое значительное сопротивление на этих участках нарушит определение тока. Также имейте в виду, что точки, обозначенные символом «земля», помечены как «Com» (общий). Они , а не , подключенные к шасси или какому-либо другому заземлению. Обозначение «Com» означает только то, что все отмеченные таким образом точки соединены вместе. Также обратите внимание на диоды со звездочкой (*), которые должны быть 1N5404 (3A непрерывно) или лучше.Все остальные диоды — 1N4004 или аналогичные (кроме мостового выпрямителя на 25 А, конечно). Настольные источники питания часто подключаются к «враждебным» нагрузкам, а сильноточные диоды (D8 и D9) служат для защиты источника питания.
В источнике питания используется измерение тока «низкой стороны», поэтому для его использования в качестве источника двойного слежения с положительным и отрицательным выходами требуются некоторые хитрости. Токочувствительный резистор (R18) — это компромисс между падением напряжения и рассеиванием. При максимальном токе (2,5 А) R18 рассеивает чуть более 2 Вт, что легко контролировать с помощью резистора с проволочной обмоткой 5 Вт.Регулировка как напряжения, так и тока очень хорошая (по крайней мере, согласно симулятору), и нет никаких признаков нестабильности. Теоретически (всегда замечательно) ток можно отрегулировать до пары миллиампер, но на самом деле он не станет настолько низким. Ожидайте около 50 мА или около того, но может быть немного ниже (в зависимости от собственного смещения постоянного тока операционного усилителя). Еще один подстроечный резистор может быть добавлен для корректировки смещения постоянного тока операционного усилителя, но в этом нет необходимости (и добавляет что-то еще, что требует настройки).

Во всех альтернативных версиях для выхода указан один 2N3055, но с закороченным выходом и максимальным током рассеиваемая мощность составит около 80 Вт, и поддержание последовательного транзистора (транзисторов) при температуре 25 ° C будет невозможно. Устройства TIP35 имеют более высокую номинальную мощность (125 Вт) и хорошую SOA (безопасную рабочую зону), но все же необходимо использовать три вместо двух, показанных на рисунке. BD139 также нужен радиатор, но обычно достаточно простого «флажкового» типа.Как и любой транзистор, который рассеивает значительную мощность, необходимо отличное тепловое соединение с радиатором, и вам потребуется использовать вентилятор. Это может управляться термостатически и может использовать ШИМ (широтно-импульсную модуляцию) для управления скоростью, или он может просто включаться и выключаться. На рис. 8.1 показана подходящая схема как для работы вентилятора, так и для отключения источника питания, если он становится слишком горячим (что в данном контексте имеет температуру радиатора не более 50 ° C).

6.1 Двойное одинарное питание

Если вы действительно хотите использовать рисунок 6.1 для двойного питания, трансформатору нужны две отдельные обмотки. Второй источник питания (# 2) — это , идентичный показанному выше, а положительный выход подключен к GND (или, точнее, «общему») соединению источника # 1. В большинстве случаев источники питания используются с плавающими выходами без подключения к защитному заземлению сети. Это позволяет вам использовать источник питания как нормальный положительный и отрицательный источник питания, или выходы можно использовать последовательно, что даст выход 50 В при максимальном напряжении 2.5А. Таким образом, вы можете заземлить любой терминал, который хотите получить нужную конфигурацию питания.

Чтобы построить его как двойной источник питания, потенциометры «Набор напряжения» и «Набор тока» будут двухконтурными линейными электролизерами, по одной секции каждого для отдельных источников питания. Отслеживание не будет идеальным, но двухканальные линейные горшки обычно неплохо в этом отношении. Использование двух источников питания также позволяет подключать их последовательно или параллельно. Последнее удобно, если у вас есть нагрузка с одним источником питания, которая потребляет больше тока, чем может обеспечить один источник питания.Многие коммерческие двойные источники питания используют эту схему, и она может быть очень полезной. В то время как «правильное» двойное отслеживание будет использовать только один блок питания с электронной связью для обеспечения идентичности напряжений, это делает схему более сложной.

Рисунок 6.2 — Подключение питания «двойной одиночный»

Когда переключатель или реле (двухполюсный, двухпозиционный или DPDT) находится в последовательном положении, отрицательный полюс верхнего источника питания соединяется с плюсом нижнего источника питания, и оба соединяются с общей клеммой.Вы можете иметь выход от 0 до 50 В, и обычно это центральный отвод для ± 25 В. В параллельной конфигурации два положительных вывода соединяются вместе с двумя отрицательными (общий вывод отключен). Это позволяет подавать 0-25 В при выходном токе до 5 А. Обратите внимание, что отрицательная клемма — это отрицательный выход нижнего регулятора. Поскольку выходы являются плавающими, положительная или отрицательная клемма может стать заземлением системы, если это необходимо.

Одним из преимуществ использования «двойных одиночных» источников питания является то, что они могут использоваться независимо (с различными настройками напряжения и тока), подключаться последовательно (обычно с отслеживанием) или параллельно для увеличения выходного тока.К сожалению, если вы хотите использовать два расходных материала по отдельности, вы не можете использовать кастрюли с двумя банками, и каждый расход должен быть настроен индивидуально. Это серьезная неприятность, и, к счастью, это не обычное требование.

Показанная схема позволяет подключать источники питания последовательно (от 0 до ± 25 В или 50 В при 2,5 А) или параллельно (от 0 до 25 В при 5 А). «Общий» вывод обычно не должен быть заземлен, поэтому источники питания находятся на плаву. Это позволяет вам управлять источником питания без создания контуров заземления.При параллельном подключении один источник питания обычно будет иметь немного отличающееся напряжение от другого, но ограничитель тока гарантирует, что ток от каждого источника не может быть выше предела (2,5 А). Возможно небольшое изменение напряжения при изменении тока, но это не должно создавать никаких проблем при нормальном использовании.

Эта конструкция означает отсутствие общей схемы — оба регулятора полностью независимы и никакие части не являются общими — кроме двухконтактных потенциометров, используемых для установки напряжения и тока.Это увеличивает общую стоимость, но обеспечивает большую гибкость. Схема выше не позволяет использовать независимые источники питания, но вряд ли это будет ограничением. В хорошо оборудованной мастерской будет как минимум два источника питания (например, у меня также есть отдельный независимый источник питания ± 12 В плюс независимый источник питания 5 В). Ни у одного из этих источников нет общей земли — все они полностью плавающие.

Переключение «вкл / выкл» находится на конечном выходе (непосредственно перед выходными клеммами). Это позволяет вам установить напряжение без выхода (счетчики будут подключены перед выходным переключателем ).Реле (или пара реле) позволяет использовать мини-тумблер, а не тумблер для тяжелых условий эксплуатации, и рекомендуется для максимальной производительности. Реле (а) можно установить на передней панели рядом с выходами.

7 Простое питание от 0 до ± 25 В

Теперь мы можем рассмотреть еще один «разумный» вариант. Опять же, это означает выходное напряжение около ± 25 В постоянного тока при максимальном токе не более 3 А или около того. Хотите верьте, хотите нет, но это все равно дешевле купить! Я знаю, что это не способ «сделай сам», но он более практичен, чем строить самому.За эти годы я просмотрел бесчисленное количество различных дизайнов, но немногие из них стоят тех деталей, которые потребуются для их создания. Остаются проблемы со стабильностью (то есть отсутствие колебаний на при любом выходном напряжении или токе или при «нечетных» нагрузках). Это может показаться не проблемой, но взаимодействие между регуляторами напряжения и тока может заставить источник с хорошим поведением внезапно подумать, что это генератор. Само собой разумеется, что это нежелательно (мягко говоря).

Project 44 существует довольно давно (с 2000 года), и, хотя максимальный выход составляет всего ± 25 В, это довольно хороший вариант для запуска начальных тестов.У него нет регулируемого ограничения тока, поэтому выходной ток устанавливается регуляторами LM317 / 337 на уровне около 1,5 А. Его полезность никогда не уменьшалась с момента публикации, но должен использовать «предохранительные» резисторы последовательно с выходами, чтобы ничего не было повреждено в случае ошибки в проводке DUT. Стоимость любого конкретного проекта ESP обычно указывается в статье проекта или примечаниях к конструкции (доступно при покупке одной или нескольких печатных плат).

Одна из вещей, которые ожидали от , — это то, что настольная поставка требует очень хорошего регулирования.На самом деле это не так. Усилители мощности обычно не имеют регулируемых источников питания, а предусилители (и аналогичные слаботочные проекты) потребляют довольно постоянный ток, поэтому регулировка в допустимом диапазоне проста. Если напряжение источника питания упадет (скажем) на 0,5 В при большой нагрузке, это действительно не имеет значения, потому что это намного меньше, чем он должен будет справиться при подключении к «нормальному» источнику питания. То, что является критическим для , — это ограничение тока, и хотя это может показаться достаточно простым, на самом деле сложно заставить его работать надежно.Схема ограничения тока привносит в схему дополнительное усиление, и поддержание стабильности может быть в лучшем случае утомительным, а в худшем — почти невозможным.

Часто критическим аспектом любого источника питания с ограничением тока является переход между регулированием напряжения и тока, где взаимодействуют две различные формы регулирования. В начале ограничения тока у вас есть регулятор напряжения, пытающийся поддерживать заданное напряжение, и в то же время регулятор тока пытается снизить напряжение для поддержания заданного тока.Для тех, кто действительно хочет создать блок питания, Джон Линсли-Худ представил его конструкцию еще в 1975 году. Обновленная версия показана ниже, но оригинальные транзисторы были заменены современными, и включены два последовательных транзистора. Добавление третьего последовательного транзистора к каждому источнику питания упрощает охлаждение и снижает нагрузку на транзисторы. В исходной схеме использовались операционные усилители µA741, но если они у вас есть, то лучше выбрать 1458 (по сути, двойной 741).В этой схеме также можно использовать LM358.

Рисунок 7.1 — Стендовый источник питания (после JLH, 1975) ^[6]

Вышеупомянутое адаптировано из оригинала, в котором использовался один силовой транзистор 2N3055 и MJ2955 TO-3 (по одному для каждой шины). Мало того, что они были подвержены чрезмерному рассеянию в оригинале (до 93 Вт при максимальном токе на закороченном выходе), но и устройства TO-3 сегодня довольно дороги. Их также сложно монтировать, поскольку плоские устройства в этом отношении намного проще.Указанные устройства TIP35 / 36 имеют более высокую номинальную мощность (125 Вт против 115 Вт каждое) и более высокий ток коллектора, но я модифицировал схему так, чтобы она обеспечивала максимум ± 25 В и использовала трансформатор более низкого напряжения. Это поддерживает последовательные транзисторы на управляемом уровне мощности, не более 40 Вт каждый. Не стесняйтесь добавлять еще один последовательный транзистор для каждой полярности, еще больше снижая тепловую нагрузку. Q3 (a и b) должен иметь достаточно хороший радиатор , поскольку рассеиваемая мощность намного выше, чем она может появиться при полном выходном токе (и на при любом выходном напряжении ).

Концевой выключатель тока далеко не идеален, поскольку контакты переключателя должны выдерживать максимальный выходной ток (около 2,4 А), и это менее удобно, чем потенциометр, позволяющий непрерывно ограничивать переменный ток. Резисторы 0,27 Ом должны быть рассчитаны не менее чем на 3 Вт, а на резисторы 1,5 Ом — 1 Вт. Остальные токоограничивающие резисторы — 0,5 Вт. Хотя переключатель не так универсален, как горшок, ограничивающие пороги предназначены для защиты вашей схемы. При первом тестировании вы обычно используете слабый ток, чтобы гарантировать, что ничего не потребляет больше, чем нужно.Значение 5 мА слишком мало для большинства схем, но может быть полезно. Его можно не указывать, если вы не думаете, что он вам понадобится.

Для выхода требуется либо сверхмощный тумблер, либо реле для включения и выключения постоянного тока, и это полностью отключает питание, когда вам не нужен какой-либо выход (например, повторная пайка пропущенного соединения и т. Д.). Измерение не показано — подробнее о том, как добавить вольтметр и, при необходимости, амперметр, см. Ниже. Два подстроечных резистора 20 кОм позволяют установить максимальное напряжение (номинально ± 25 В).Они должны быть примерно отцентрированы для получения правильного напряжения. Хотя это не показано на схеме, вам может потребоваться добавить резисторы последовательно с C4a / b, если источник питания колеблется в режиме ограничения тока. Их не было в оригинале, но смоделированная схема колеблется, если их там нет. Значение около 100 Ом должно быть достаточным.

Схема далека от «идеальной» (как и оригинал), но она должна хорошо работать на практике. В идеале потенциометры установки напряжения должны быть двухконтактными, поэтому оба источника питания могут быть изменены одновременно.Аналогично, переключатель (Sw1a / b) будет 2-полюсным 5-позиционным переключателем. Обратите внимание, что я не создавал и не тестировал эту схему , но она была смоделирована и работает так, как ожидалось. Преимущество показанной простой схемы состоит в том, что ее, скорее всего, можно будет построить дешевле, чем коммерческие поставки.

Последовательные транзисторы (Q1a / b и Q2a / b) нуждаются в очень хорошем радиаторе и оптимальной тепловой связи. Если вы используете при низком выходном напряжении и большом токе, вам понадобится вентилятор , чтобы транзисторы оставались достаточно холодными и не выходили из строя из-за перегрева.Для транзисторов драйвера (Q3a / b) также потребуются небольшие радиаторы. Схема симметрична, поэтому, хотя она может показаться сложной, в основном это повторение. Я не могу гарантировать, что он будет полностью стабильным в режиме ограничения тока — симулятор говорит мне, что это так, но это может быть просто сам симулятор — реальность часто сильно отличается от симуляции.

В то время как ожидает , что источник питания никогда не должен колебаться, на самом деле требуется серьезная инженерия для поддержания стабильности наряду с хорошей переходной характеристикой.В основном, небольшая величина колебаний обычно не причинит никакого вреда, а ограничение тока существует, чтобы гарантировать, что ваше последнее творение не самоуничтожится в случае неисправности проводки. Он также может быть удобен для зарядки аккумулятора (среди прочего), а основная цель ограничителя — защитить вашу схему и источника питания от «неудач». Многие источники питания демонстрируют признаки нестабильности высоких частот, редко в режиме «постоянного напряжения» и чаще всего в режиме постоянного тока.

Если вы начали думать, что создание собственного источника питания не выглядит слишком сложным, есть и другие необходимые вещи. Температура транзистора имеет решающее значение, поэтому важно включить механизм теплового отключения. Это может быть простой термовыключатель, отключающий сеть, если радиатор становится слишком горячим — простой, но не очень сложный. Обычно лучше включать индикатор «перегрева» и тепловой вентилятор, который включается, если температура радиатора превышает заданную температуру.Приобретенные в магазине расходные материалы могут иметь вентилятор с регулируемой скоростью с окончательным отключением, если радиатор не остывает. Это может произойти, если в коротком замыкании присутствует постоянный высокий ток, заблокирован фильтр вентилятора или если установка на рабочем столе ограничивает воздушный поток.

8 Тепловое зондирование
Это важная часть любого источника питания. В идеале, если достигнут тепловой предел, питание должно отключиться, но с некоторыми схемами это проще, чем с другими. Например, рисунок 6.Схема 1 проста, поскольку это просто вопрос обнуления опорного напряжения (по существу, параллельно с переключателем «вкл / выкл»). Это можно сделать с помощью транзистора, контактов реле или даже сделать «пропорциональным», чтобы максимальный выходной ток уменьшался по мере нагрева радиаторов. В схеме на Рисунке 7.1 ограничение температуры немного сложнее, поскольку потенциометры «заданного напряжения» привязаны не к земле, а к выходным шинам питания. Из-за необходимости полной изоляции лучше всего подходит реле, которое просто закорачивает установленные потенциометры.Вам нужно двухполюсное реле, потому что два электролизера отделены друг от друга (электрически).
Следующее, что нужно сделать, это решить, как лучше всего определять температуру радиатора. Очевидным выбором является термистор с отрицательным температурным коэффициентом (NTC), и они легко доступны в диапазоне различных значений (значение обычно указывается при 25 ° C). К сожалению, термисторы неудобно устанавливать на радиатор, если вы не можете получить его со встроенным монтажным узлом. Вы можете сделать его самостоятельно, используя миниатюрный терморезистор и прикрепив его к проволочному наконечнику с помощью эпоксидной смолы.Естественно, вы должны быть осторожны, чтобы убедиться, что нет электрического соединения термистора с его креплением. Вы также можете использовать диоды или транзисторы для измерения температуры, но они менее чувствительны, чем термисторы (всего -2 мВ / ° C), и более утомительны в настройке. Транзистор может быть настроен для обеспечения большей чувствительности (поскольку он имеет усиление), и вы можете легко получить до -100 мВ / ° C. Однако для транзистора требуется подстроечный резистор (желательно как можно ближе, чтобы свести к минимуму наводки), а датчику требуется три провода вместо двух.Их также сложно установить должным образом. Более или менее типичный термистор NTC 10 кОм (при 25 ° C) покажет изменение примерно на -250 Ом / ° C.
Поскольку термисторы сильно различаются по своему значению, изменяющемуся с температурой, важно, чтобы был предусмотрен метод регулировки. В идеале вам понадобится точный термометр с термопарой для измерения температуры радиатора, как можно ближе к одному из выходных транзисторов с последовательным проходом. Вам понадобится термопаста, чтобы получить точные показания.Обычно сопротивление термистора падает примерно до 30-40% от значения 25 ° C при 50 ° C, но это зависит от используемого материала. Технические характеристики термистора, который вы покупаете, обычно содержат точные данные. Убедитесь, что термистор (и) не установлен слишком близко к вентилятору. В противном случае вентилятор легко охладит термисторы, но не сможет поддерживать безопасную температуру радиатора. Это может вызвать сбой.
Дешевый операционный усилитель — это самый простой способ надежного обнаружения «события» перегрева. Можно использовать несколько термисторов, причем самый горячий запускает охлаждающий вентилятор (ы) или отключает питание.Вы можете использовать двухступенчатую систему, как показано ниже, где при небольшом перегреве вентиляторы запускаются, но если температура продолжает расти, то питание полностью отключается от нагрузки. Два подстроечных элемента используются для обеспечения того, чтобы начальное напряжение на каждом термисторе составляло около 5,8 В при 25 ° C, что означает примерно 65% от общего сопротивления или VR1 и VR2. Если напряжение на любом из термисторов упадет примерно до 5,4 В, вентилятор включится. Вентилятор снова выключится, когда напряжение вернется к отметке 5.Порог 4 В. Если подача прекращается из-за того, что температура продолжает расти, вентилятор продолжит работу.

Рисунок 8.1 — Датчик температуры, вентилятор и реле защиты
U1A — это буфер, обеспечивающий, чтобы гистерезисный резистор на U2B не мешал работе первого компаратора. При низких температурах компаратор U1B имеет низкий уровень на выходе, а U2A высокий, поэтому вентилятор не работает и контакты реле замкнуты (при условии, что переключатель постоянного тока замкнут). При повышении температуры сопротивление одного или обоих термисторов упадет до более низкого уровня.Когда напряжение на термисторе упадет до ~ 5,2 В, вентилятор запустится, а если температура продолжит расти, выходное реле питания будет отключено при дальнейшем падении напряжения на термисторе. Такое расположение гарантирует, что температура никогда не должна достигать опасного уровня. Необходимо будет отрегулировать подстроечные регуляторы, чтобы предварительно установить начальное напряжение термистора на соответствующий уровень, чтобы обеспечить включение вентилятора, когда температура радиатора достигнет примерно 35 ° C. Светодиод нужен, чтобы вы знали, почему все внезапно перестало работать (выходные транзисторы слишком горячие!).Последний подстроечный резистор (VR3) должен быть настроен на температуру отключения около 45 ° C. Оба компаратора имеют гистерезис, поэтому вентилятор не будет быстро включаться и выключаться, как и реле отключения. (Обратите внимание, что U2B не используется.)
Термисторы
не являются прецизионными устройствами, поэтому вам нужно будет провести собственные тесты с теми, которые вы можете получить. Возможно, потребуется поэкспериментировать с номиналами резисторов, чтобы получить разумные (и безопасные) пороговые значения температуры. Вы можете спросить, почему я предлагаю такую низкую температуру радиатора (45 ° C).Имейте в виду, что тепловое сопротивление от корпуса транзистора до радиатора может составлять около 0,5 ° C / Вт, поэтому, если транзисторы работают при 35 Вт, температура корпуса будет на 17,5 ° C на выше, чем на радиаторе. Это означает, что температура корпуса превышает 60 ° C. Если ваши методы монтажа недостаточно хороши, разница может быть больше, что приведет к риску отказа. Если вы не можете положить палец на транзистор и удерживать его там , то, вероятно, он слишком горячий.
Поддержание безопасной рабочей температуры и отключение источника питания (или отключение нагрузки), если силовые транзисторы становятся слишком горячими, является важной частью любого источника питания.Природа любого предложения переменных заключается в том, что вы никогда не знаете, для чего вы в конечном итоге будете использовать его, когда он впервые будет создан, и все возможные случаи необходимо учитывать. Лучше преждевременно отключиться от источника питания, чем позволить транзисторам нагреться до такой степени, что они выйдут из строя. Транзисторы выходят из строя из-за короткого замыкания (по крайней мере, на начальном этапе), в результате чего на ИУ подается полное нерегулируемое напряжение питания. Ущерб, который может нанести, может быть катастрофическим.
9 Измерение
Для всех блоков питания нужны счетчики.Обычно они включаются для напряжения и тока, и наиболее распространены в настоящее время цифровые. Однако «традиционные» аналоговые измерители с подвижной катушкой не только рентабельны (вы можете получить их на удивление дешево), но также легко читаются с первого взгляда. Многие цифровые счетчики не обеспечивают разумных подключений к источнику питания и измерениям (например, некоторым требуется плавающее питание). Это усложняет схему, а точность, которую обеспечивают цифровые измерители, часто является иллюзией. В аналоговых измерителях «FSD» означает отклонение на полную шкалу.
Я всегда отдавал предпочтение аналоговым счетчикам. Если вы можете получить измеритель с циферблатом, который откалиброван от 0 до 30 В (например), один можно использовать для измерения напряжения, а другой — для тока (0-3,0 А). Необходимые шунты и множители могут быть определены достаточно легко — все подробности см. В статье «Счетчики, множители и шунты». Можно использовать резистор измерения тока в качестве шунта измерителя, в зависимости от номинала резистора измерения, а также чувствительности и внутреннего сопротивления измерителя.В большинстве случаев движение измерителя 1 мА является хорошим компромиссом, и это позволит вам использовать резистор измерения тока, показанный на рисунке 6.1. Да, подключение измерителя и внешнего резистора немного повлияет на шунт, но погрешность будет очень маленькой (вплоть до бесконечно малой).

Рисунок 9.1 — Измерение тока и напряжения
Основные схемы измерения показаны выше. Измеритель тока — это боль, потому что полярность должна быть изменена в зависимости от того, контролирует ли он положительный или отрицательный шунт.Он выглядит запутанным, но при подключении, как показано на рисунке, он будет работать именно так, как задумано. Общее сопротивление измерителя предполагает использование измерительного механизма 1 мА, откалиброванного на 30 В (вольтметр) или 3 А (амперметр), и при условии, что внутреннее сопротивление катушки составляет 200 Ом. Если используемый измеритель более чувствителен (или его сопротивление другое), необходимо будет рассчитать сопротивления. Почти всегда проще использовать подстроечные резисторы для установки диапазона, чем постоянные резисторы, и показаны подходящие значения. Для вольтметра (откалиброван на 30 В FSD)…
R _м = (V / FSD) — R _{внутренний}
R _м = (30/1 м) — 200 = 28,8 тыс.
Если шунтирующие резисторы для амперметра отличаются от показанных значений, калибровка будет другой. Показанное «общее сопротивление» включает внутреннее сопротивление измерителя (обычно около 200 Ом для движения 1 мА). Обратите внимание, что если вы используете движение 1 мА, шунтирующий резистор должен быть не менее 0,1 Ом. Требуется шунт 67 мОм, но это предполагает, что сопротивление измерителя составляет ровно 200 Ом, и нет никакой возможности для регулировки, если показания неправильные.Возможность использования одного и того же шунта для измерения тока и амперметра зависит от окончательной топологии конструкции. Это не всегда практично, но немного снижает потери напряжения.
Обратите внимание, что при использовании схемы, показанной на Рисунке 6.1, два шунта имеют одинаковую полярность напряжения, поэтому показанное выше реверсирование не требуется. Чтобы посмотреть положительный или отрицательный выходной ток, измеритель просто переключают с одного шунта на другой, а полярность не меняется. Это устраняет перекрестную проводку, показанную на отрицательном шунте на приведенном выше рисунке.
Пока показан переключаемый амперметр (и это то, что использует мой старый источник питания), лучше использовать отдельный амперметр для каждого выхода. При условии, что у вас достаточно места на передней панели, это избавляет от утомительного переключения счетчика и означает, что если вы забудете (и что будет ), вы можете контролировать отрицательное питание, но используя положительное питание. Излишне говорить, что это означает, что вы не можете видеть ток, и ИУ может быть повреждено до того, как вы поймете свою ошибку. Использование ограничения тока может смягчить это, конечно, при условии, что оно установлено на неразрушающий (низкий) ток, когда вы начинаете тестирование.
Вольтметр можно переключить для измерения положительного или отрицательного напряжения, или его можно просто подключить к двойным источникам питания (50 В для схем, показанных здесь) и откалибровать для отображения 30 В FSD («Измеритель напряжения (альтернативный)). Подразумевается, что напряжение будет составлять ± 25 В или другое более низкое напряжение по выбору. Может возникнуть небольшая ошибка, если источники питания не отслеживают идеально, но обычно это не является серьезной проблемой, если вы по какой-то причине не ожидаете точного напряжения. Если это так, лучше использовать внешний измеритель — те, которые находятся на источнике питания, относятся к « коммунальным » счетчикам — они показывают значение напряжения и тока, но ожидать точности лучше, чем около 5%, нереально.
9.1 Цифровые счетчики
Цифровые измерители — это либо лучшая вещь после нарезанного хлеба, либо вред для ландшафта, в зависимости от вашей точки зрения. Лично я предпочитаю аналоговые (механические) счетчики, но они обычно довольно большие и громоздкие, занимая больше места на панели, чем цифровые устройства считывания. Самым большим преимуществом аналоговых измерителей является то, что вы можете наблюдать за перемещением указателя, поэтому возрастающий (возможно, убегающий) ток виден быстро, а изменяющиеся токи могут быть легко усреднены на глаз.Цифровые измерители особенно бесполезны, если ток меняется быстро, потому что на дисплее просто расплываются цифры, и вы не можете усреднить цифровые показания на глаз.
Однако сейчас цифровые измерители обычно дешевле аналоговых, и большинство из них довольно точны. Поскольку они занимают меньше места на панели, они являются хорошим вариантом при соблюдении нескольких простых мер предосторожности. В частности, и особенно для измерителя тока, вам необходимо включить схему усреднения, которая предотвращает отображение на дисплее набора, казалось бы, случайных цифр, когда ток питания быстро изменяется.Это может быть просто резистор (1 кОм всегда является хорошей отправной точкой) и конденсатор для усреднения показаний. С резистором 1 кОм конденсатор 100 мкФ означает, что у вас есть точка низкой частоты 1,59 Гц -3 дБ, поэтому самые быстрые изменения будут сглажены, чтобы вы могли прочитать ток. Если этого не сделать, вы не сможете расшифровать показания. Этого достаточно, чтобы убедиться, что тренд легко заметен.
Никаких подробностей для цифровых счетчиков здесь не показано, потому что они зависят от самого счетчика.Некоторые из них имеют автоматический выбор диапазона, другие используют переключаемые диапазоны, а более простые просто дают показания от «000» до «199» с возможностью выбора десятичной точки в желаемой позиции (часто с помощью перемычки или ссылки на измерителе). Печатная плата). Для измерения тока часто бывает необходимо использовать операционный усилитель для повышения небольшого напряжения на токовом шунте. Например, если у вас есть шунт 0,33 Ом, вам необходимо усилить или ослабить напряжение на нем в соответствии с диапазоном. Для полной шкалы 2,5 А это означает, что вы получите только 825 мВ при токе 2.5A, и его необходимо усилить, чтобы измеритель показал «2,50» (2,5 В в измерителе). Величина усиления или ослабления зависит от чувствительности измерителя. Например, для счетчика на 200 мВ потребуется уменьшить шунтирующее напряжение в 33 раза с помощью делителя напряжения. Он будет показывать 2,5 (25 мВ) с десятичной точкой, выбранной любыми имеющимися средствами. Разрешение составляет всего 100 мВ (± 2%, ± последняя цифра «фактора неопределенности» измерителя, которая может составлять до двух «отсчетов»). Этого (ИМО) недостаточно.
В идеале, если вы решите использовать цифровой замер, используйте счетчик, который предлагает три полных цифр (до «999», а не «199»), и, если возможно, с автоматическим выбором диапазона. Есть много вариантов, поэтому вам решать, сколько вы хотите потратить и какая точность вам нужна. Опять же, Meters, Multipliers & Shunts дает несколько рабочих примеров, которые могут быть вам полезны.
10 Строительство
Вот где все может стать некрасивым. Передняя панель является наиболее важной частью источника питания, потому что на ней есть регуляторы напряжения и тока, переключатели включения / выключения (сеть и постоянный ток), возможно, последовательно-параллельный переключатель, счетчики и, конечно же, выходные разъемы (обычно комбинированные банановые розетки / переплет постов).Конечно, вы также добавите светодиоды для включения, ограничения тока и тепловой перегрузки. Все на передней панели должно быть доступно для строительства или обслуживания, а это неизменно означает лабиринт проводки. На передней панели есть провода для сети переменного тока, выходы постоянного тока, все светодиоды и потенциометры, и все это складывается (на удивление быстро). Поддержание общего источника питания для всех светодиодов (например, от анода к положительному вспомогательному источнику питания) означает, что многие из светодиодов могут совместно использовать одно и то же анодное напряжение, что может сэкономить проводку.Однако это не относится к , а не к светодиодам ограничения тока в двойной версии схемы на рис. 6.1, потому что два источника питания должны оставаться полностью независимыми до последовательно-параллельного переключения.
Внутренние компоненты должны содержать силовые трансформаторы, выпрямители и крышки фильтров, а также основной радиатор (и) для выходных транзисторов. Последний будет иметь входную, выходную и управляющую проводку, а также соединения для термисторов и вентилятора (ов). По крайней мере, каждый модуль вывода (при условии двойного питания) будет иметь не менее шести проводов.Тогда есть плата (и) управления регуляторами. У вас будет по одному на каждый источник питания (при условии, что схема с двумя источниками питания показана на рис. 7.1), а также плата терморегулятора для контроля температуры радиатора.
Слишком легко сделать неправильную проводку, и вам нужен очень дисциплинированный подход, чтобы не допустить ошибок при подключении. Избегайте соблазна установить все платы управления на лицевую панель. Это может уменьшить количество необходимых проводов, но делает обслуживание кошмаром, если различные части источника питания не могут быть доступны и протестированы без отключения проводов от плат.Какой бы размер шкафа вы ни планировали использовать, если в нем мало свободного места, значит, он слишком мал.
Убедитесь, что все соединения доступны без необходимости снимать платы, чтобы добраться до нижней стороны. Используйте булавки, проволочные петли или любую другую подходящую технику, чтобы все провода можно было отсоединить от верхней (или видимой) стороны плат. Избегайте вилок и розеток — все соединения (особенно действительно важные) должны быть припаяны, а проводка должна быть устроена так, чтобы, если вам когда-либо понадобится снять плату, чтобы что-то заменить, проводка была связана с помощью кабельных стяжек, чтобы каждый провод совпадал с подходящую точку подключения.Аналогичным образом, если это вообще возможно, при сборке плат (чаще всего на Veroboard) сохраняйте соединения вдоль одного края платы. Это будет означать добавление перемычек на Veroboard, но это намного лучше, чем прокладывать провода по всей плате. Это не только упрощает электромонтаж, но и снижает вероятность ошибок.
Подстроечные резисторы
— это реальность для любого источника питания. Необходимо установить напряжения и токи, а измерители откалибровать. Температурный датчик также должен быть откалиброван, поэтому почти все источники питания будут иметь множество подстроечных резисторов — вы просто не можете полагаться на резисторы с фиксированным номиналом, чтобы обеспечить надлежащие условия для чего-либо.Если бы вы построили схему на рис. 6.1 как двойной источник питания, с тепловой защитой и счетчиком, у вас будет как минимум девять подстроечных резисторов, чтобы все правильно настроить. Это нормально для блоков питания, но у некоторых может быть больше!
Убедитесь, что важные части источника питания легко отделены от остальных (и шасси). Например, радиатор в сборе должен быть выполнен таким образом, чтобы его можно было снять, а доступ ко всем транзисторам можно было получить без демонтажа всего модуля.Одна конструкция, которую я видел, имеет крышки основного фильтра непосредственно перед выходными транзисторами, поэтому их нельзя снять, не сняв крышки фильтра (или транзисторы) с печатной платы. Расположение крышек таково, что вы просто не сможете получить доступ к крепежным винтам транзистора после завершения сборки. Настоятельно рекомендую избегать подобных ошибок. Необходимость извлекать (и / или демонтировать) компоненты или платы, чтобы получить доступ к любой части блока питания, превращает дальнейшую работу в кошмар.Учтите, что он может проработать 20 или более лет, прежде чем потребуется обслуживание, и к тому времени вы, вероятно, забудете многие «тонкости» схемы. По прошествии этого времени у вас может даже не оказаться схемы, поэтому убедитесь, что вы поместили ее в корпус!
Хотя основы источника питания не слишком сложны, всегда будет гораздо больше проводки, чем в любом типичном аудиопроекте. Это неизбежно, если вы не увеличите общую стоимость еще больше, сделав свои собственные печатные платы.Хотя это означает более профессиональный продукт, нет никакой гарантии, что вы получите правильный дизайн с первого раза, а внесение изменений может занять очень много времени. Если ошибка была сделана в компоновке печатной платы, может быть сложно диагностировать и определить местонахождение ошибки, чтобы ее можно было исправить. В целом, вероятно, будет намного проще подключить окончательную выходную секцию. Из-за задействованных высоких токов (которые могут присутствовать в течение нескольких часов) обычная печатная плата не обеспечивает достаточно низкое сопротивление или достаточно высокую пропускную способность по току, если вы не используете очень широкие дорожки (я бы предложил минимум 5 мм дорожек для 5A, но даже это является предельным значением для непрерывного режима).
Хотя это может показаться незначительной придиркой, я настоятельно рекомендую вам использовать розетку IEC для сети. По моему многолетнему опыту работы с испытательным оборудованием и другим оборудованием, нет ничего более раздражающего, чем фиксированный сетевой шнур. Вместо того, чтобы просто отсоединять вилку IEC с задней стороны, если ее нужно переместить, вам, возможно, придется проследить фиксированный провод до его сетевой розетки, а затем отсоединить его от других проводов для остальной части оборудования вашего испытательного стенда. В зависимости от того, сколько у вас оборудования, это может быть более сложной задачей (и болью в задней части), о которой вы думаете, когда оно впервые устанавливается и подключается.Незначительный момент, но о нем стоит помнить. Очень немногие измерительные приборы, которые я построил, имеют фиксированные сетевые провода, и у меня есть хороший набор сетевых проводов IEC!
Осталась одна проблема. Чтобы проверить различные части вашего блока питания, прежде чем он будет полностью подключен, вам понадобится … блок питания. Шансы на то, что все будет правильно с первого раза, невелики, поэтому, если у вас нет источника питания, вам придется разработать способ проверки правильности работы различных секций без риска дыма, если что-то не так. .Вы можете использовать « предохранительные » резисторы последовательно с основным источником питания, чтобы ограничить повреждение, если есть ошибка проводки, или (если он у вас есть) использовать Variac и текущий монитор (см. Проект 139 или Проект 139A, чтобы вы могли проверить на чрезмерный ток при повышении напряжения. Многие части блока питания не будут работать должным образом при пониженном напряжении, поэтому всегда есть риск. Тестирование и калибровка блоков питания — нетривиальная задача, поэтому вам придется многое сделать, чтобы завершить его.
11 Полезное дополнение
Хотя здесь я описал только базовый источник питания, многие коммерческие источники питания включают выход 5 В (обычно рассчитанный на ток около 3 А), а некоторые также включают источник питания ± 12 В.Поскольку вы никогда не знаете, как источник питания будет настроен в будущем, они оба будут полностью изолированы. Как только вы соедините вместе заземляющие (или общие) соединения внутри, это ограничит ваши действия с источниками питания. Как уже отмечалось, вы никогда не можете предугадать, для чего вы будете использовать запас, когда он впервые будет построен, и было бы неразумно предполагать что-либо заранее.
Это означает по крайней мере один, но, возможно, два дополнительных трансформатора, а также выпрямители, фильтрующие устройства и регуляторы.Вам также потребуется больше места на передней панели для подключений. Большинство коммерческих расходных материалов не обеспечивают измерения для каких-либо вспомогательных источников питания, и в схемах не требуется ничего особенного. Можно использовать пару плат P05-Mini, одну для одного выхода + 5 В, а другую для ± 12 В.
По сравнению со стоимостью остальной части поставки, они могут быть добавлены за (почти) арахис, за возможным исключением трансформаторов. В качестве альтернативы они могут быть построены как отдельная единица, что имеет ряд явных преимуществ.Как и ожидалось, у меня есть один из них, а также те, что есть на моем рабочем месте, и хотя он мало используется, он бесценен, когда мне нужен дополнительный источник питания, изолированный от всех остальных. Он также достаточно мал, чтобы я мог взять его из мастерской в свой офис, где я также выполняю некоторые работы по тестированию и разработке. Действительно, вот где это сейчас.
12 Меры предосторожности
Существуют меры предосторожности, которые следует соблюдать при использовании любого источника переменного тока .Если нет переключателя, который отключает постоянный ток (или снижает выходную мощность до нуля), питание никогда не должно включаться при подключенной нагрузке. Большинство схем должны пройти фазы «запуска» (зарядка конденсаторов, стабилизация напряжения стабилитрона и т. Д.), Прежде чем выход станет стабильным. Если ваша нагрузка подключена, она может быть подвержена опасному напряжению, а ограничения тока может быть недостаточно для предотвращения повреждений. В самом деле, до тех пор, пока все внутренние схемы не будут иметь требуемые рабочие напряжения, ограничения по току может даже не быть!
С рисунком 7.1, когда источник питания включен и работает, снижение напряжения до нуля с помощью переключателя будет работать. Однако во время «запуска» (после подачи питания от сети) этот может быть не так! Ничего не должно быть подключено к выходу, когда сетевой выключатель включен, потому что выход может быть непредсказуемым. Это было подтверждено моделированием — даже при выключенном переключателе выходная мощность мгновенно повышается до более 4 В при подаче питания. Схема на рис. 6.1 должна быть лучше в этом отношении, но все же лучше не подключать нагрузку при включении сети.
Необходимо включить питание, уменьшить напряжение до нуля, пока вы выполняете соединения, а затем напряжение можно установить на желаемый уровень. При тестировании чего-либо в первый раз используйте низкий порог ограничения тока, чтобы минимизировать повреждение в случае неисправности в ИУ. Если вам нужен источник с ограничением по току, напряжение следует установить так, чтобы было достигнуто ограничение по току, но не выше его. Например, если вы хотите обеспечить ток 1 А через нагрузку 10 Ом, необходимо установить напряжение только для напряжения холостого хода около 12 В.Установка более высокого напряжения только увеличивает риск для вашей нагрузки, если что-то пойдет не так.
Установка низкого напряжения (как раз достаточного для выполнения задачи) , а не не снижает рассеивание в транзисторах с последовательным проходом. Единственная причина — убедиться, что выходной конденсатор (-ы) не может заряжаться до 25 В, а затем разряжаться через нагрузку. Это почти наверняка гарантирует, что мгновенный ток будет намного выше установленного порога. Это не только совет для схем, показанных здесь — он применим ко всем источникам питания , если в инструкциях по эксплуатации не указано иное.Большинство советует не подключать что-либо до тех пор, пока не будут установлены напряжение и максимальный ток перед подключением нагрузки.
Существует несколько конструкций источников питания, в которых для управления функциями используется микроконтроллер, но будьте очень осторожны со всем (домашним или коммерческим), которые требуют от вас «программирования» напряжения или тока с помощью клавиатуры. Использование обычных кастрюль с низкими технологиями означает, что вы можете увеличить напряжение (или ток) поворотом ручки и быстро снизить напряжение, если обнаружены какие-либо аномалии.Попытка сделать это с помощью кнопок обычно невозможна, и большой ущерб может быть нанесен просто из-за того, что вы не смогли достаточно быстро снизить напряжение при первых признаках неисправности. «Высокотехнологичный» внешний вид программируемого источника питания может быть привлекательным, но он непрактичен для чего-либо, кроме лабораторных испытаний, когда оборудование, на которое подается питание, является известной величиной с самого начала.
Выводы
Если все вышеперечисленное не отпугнуло вас от идеи создания собственного источника питания, я настоятельно рекомендую вам начать с чего-нибудь довольно простого (например, Project 44).Я знаю, что «сделай сам» — это то, что нужно делать самому, но это должно быть верным только тогда, когда это имеет смысл. Как обсуждалось ранее, я построил источник питания от ± 0 до 25 В, 2 А с полностью регулируемым ограничением тока, термовыключателем и двухскоростным вентилятором. Он довольно часто использовался около 30 лет (на момент написания) и никогда меня не подводил. Однако это сложная схема и не совсем подходит для любительского строительства. К сожалению, принципиальную схему невозможно найти, и ее непросто «перепроектировать».С семнадцатью транзисторами, пятью операционными усилителями, двумя микросхемами стабилизатора 12 В, пятью подстроечными резисторами, а также ожидаемой связкой резисторов, диодов, крышек фильтров, переключателей, измерителей и потенциометров и потенциометров установки напряжения / тока, я бы не рекомендовал это — даже если бы я сделал У есть полная схема для него. Стоимость будет сочтена неприемлемой для большинства строителей, которым в любом случае это может не понадобиться так часто.
Простая схема, показанная выше (рисунок 7.1), неплоха. Он не так хорош, как тот, который я построил, но, безусловно, приемлем для нормальной работы на стенде.У него есть то преимущество, что он может ограничивать более низкий ток, чем мой (~ 50 мА — мой минимум), и это полезно для чувствительных схем. Что еще более важно, его достаточно просто собрать даже на Veroboard, со схемами ограничения тока, подключенными напрямую к переключателю и потенциометрам установки напряжения. Остается только базовая схема на Veroboard, которая должна быть довольно простой. В целом схема на рис. 6.1 лучше, но переключение на последовательно-параллельную работу должно выполняться с большой осторожностью.
Возможно, что удивительно (а может, и нет), определение тока в целом намного сложнее, чем кажется на первый взгляд. Это довольно просто, если вы используете простую схему переключаемого резистора, но настроить ее не так-то просто. Существуют специализированные ИС, которые предназначены именно для этого приложения, но большинство из них предназначены только для SMD, и они недешевы, особенно если они доступны только в упаковке из пяти штук. Это очень часто встречается с деталями SMD. Конечно, это всего лишь чувствительная часть — все еще необходимо получить действующее правило .Как уже отмечалось, в точке перехода (от регулирования напряжения к регулированию тока) есть два отдельных регулятора, каждый из которых пытается наложить свою волю на выход. Без значительных затрат времени на разработку в результате часто возникают колебания (переходные или непрерывные).
Основная идея этой статьи — показать вам некоторые из доступных опций. В идеале, большинство строителей своими руками хотят что-то, что выполняет свою работу, является надежным и не требует больших затрат на строительство. Это даже лучше, если он может использовать детали, которые у вас уже есть в наличии.Если вам все-таки нужно покупать детали, вы должны быть разумно уверены, что выбранная вами схема соответствует поставленной задаче. Как уже отмечалось, схемы, которые я показал, нужно было адаптировать для обеспечения надежности (особенно при низком выходном напряжении и большом токе). Отсутствие защитных мер (ограничение тока, отключение вентилятора и перегрева) приведет к цепи, которая не только подведет вас, но и может взорвать цепь, которую вы тестируете.
Когда вы посмотрите на стоимость необходимых компонентов, вы очень быстро обнаружите, что они составляют довольно пугающую цифру.Просто трансформатор (-ы) будет дорогим, и, хотя многие детали достаточно дешевы, это не относится к конденсаторам фильтра или радиаторам. Вы также должны предоставить корпус и другое оборудование, а это потребует значительной механической обработки для размещения счетчиков, вентиляторов, разъемов и т. Д. Очень сомнительно, что вы потратите меньше эквивалента 400 австралийских долларов в выбранной вами валюте, даже если у вас есть много мелких деталей на складе. Я видел двойной источник питания 0–30 В, 3 А всего за 325 австралийских долларов в сети, и очень сомнительно, что вы сможете построить его за меньшую цену, если у вас нет почти всего необходимого в своем «ящике для мусора».
Это изделие , а не ни при каких обстоятельствах не должно рассматриваться как конструктивное изделие! Он предназначен только для демонстрации того, что создание даже небольшого запаса скамейки — нетривиальное занятие, и что есть соображения, о которых вы, возможно, не задумывались. Некоторые из конструкций, которые вы найдете в других местах в сети, плохо спроектированы и не обеспечивают достаточного запаса прочности для последовательного транзистора (в частности), и в большинстве нет предупреждений о транзисторной SOA, тепловом отказе или любых других вещах. что может пойти наперекосяк.Как показано в этой статье, есть много вещей, которые могут пойти не так, особенно если какая-либо часть поставки недооценена из-за злоупотреблений, которые получит при нормальном использовании.
Список литературы
В любом случае, что это такое за дизайн блока питания (электронный дизайн)
Регулируемый лабораторный источник питания — два варианта
Стабилизированный источник питания 0-30 В постоянного тока с контролем тока
Zdroj G400 (на чешском языке)
Трубка регулятора напряжения (Википедия)
Стабилизированный источник питания с двумя напряжениями, John Linsley-Hood (Wireless World, январь 1975 г.)
Термисторы NTC (www.resistorguide.com)
Основной индекс
Указатель статей
Уведомление об авторских правах. Эта статья, включая, но не ограничиваясь, весь текст и диаграммы, является интеллектуальной собственностью Рода Эллиотта и защищена авторским правом © 2019. Воспроизведение или повторная публикация любыми средствами, электронными, механическими или электромеханическими, строго запрещены. в соответствии с международными законами об авторском праве. Автор (Род Эллиотт) предоставляет читателю право использовать эту информацию только в личных целях, а также разрешает сделать одну (1) копию для справки.Коммерческое использование запрещено без письменного разрешения Рода Эллиотта.
Страница опубликована и © ноябрь 2019 г.

DIY Fever — Создание собственных гитар, усилителей и педалей
Блок питания
Фон
Этот проект начал свою жизнь как простой стабилизатор напряжения, который я использовал между дешевым адаптером постоянного тока, чтобы получить хорошее плоское напряжение 9 В постоянного тока.Я упаковал его в алюминиевую промо-коробку для сигарет.
Новая версия
Я сделал новую версию со встроенным трансформатором и выходами 9В и 12В. Некоторым педалям нравится видеть 12 В для увеличения высоты над головой.
Эту же схему можно использовать для создания других регуляторов мощности, но убедитесь, что у вас на входе как минимум на 3 В постоянного тока больше, чем стабилизированное выходное напряжение. Эту схему можно легко модифицировать, чтобы она выполняла только фильтрацию и регулировку для обычных нерегулируемых адаптеров AC-DC.Также вы можете не использовать один из регуляторов, если вам нужно только одно напряжение. На этой схеме показаны только одно выходное гнездо 12 В и одно выходное гнездо 9 В, но вы можете последовательно подключить любое количество устройств без каких-либо изменений. Вы можете рассчитать постоянное напряжение, которое выходит на мостовой выпрямитель, по следующей формуле:
В ~ 1,41 * В пер. Тока
Это означает, что трансформатор 12 В, который я использовал, дает около 12 В переменного тока * 1,41 = 16,92 В постоянного тока, что более чем достаточно для питания регулятора 12 В. Светодиод не является обязательным, но его полезно знать, когда устройство включено.В дополнение к этому вы можете установить переключатель SPST между мостовым выпрямителем и + выводом крышки 220 мкФ, чтобы можно было выключить блок питания, не выдергивая кабель из стены.
Детали
7809 Регулятор + 9VDC 1A
7812 Регулятор + 12VDC 1A
2x 100 мкФ 25 В электролитические колпачки
1x 220uF 25V электролитические колпачки
1x 0,1 мкФ майларовая крышка
Резистор
для светодиода, подойдет любое значение от 470 Ом до 4,7 кОм, но с меньшим сопротивлением вы получите более яркий светодиод и большее энергопотребление.
светодиод
Корпус, провод, монтажная плата, плата веро или печатная плата, разъемы и вилки постоянного тока
4x 1N4007 выпрямительных диода или мостовой выпрямитель
Трансформатор на 12 В при 800 мА от источника питания игрушечного автомобиля.Для выходов я использовал два кабеля, восстановленные от старых дрянных китайских адаптеров AC / DC. У них есть универсальные выходные разъемы, что делает их пригодными для всех типов педалей. Я разместил компоненты по бокам корпуса, потому что в них уже есть вентиляционные отверстия, поэтому нет необходимости в дополнительном сверлении, и это дает максимально доступное расстояние между трансформатором и выходом. Я купил блок питания для ПК на барахолке примерно за 1 доллар. Удалены «ненужные» вещи, которые оставили мне корпус, трехконтактный разъем и переключатель включения / выключения.
Изображение
Щелкните изображение, чтобы увидеть более подробную информацию.
ВЫСОКОЕ НАПРЯЖЕНИЕ ВНИМАНИЕ!
Будьте предельно осторожны при работе с высоким напряжением. Когда я возился с этим проектом, меня отключило 220 В переменного тока прямо от стены. Я забыл вытащить кабель из стены, прежде чем коснуться внутренней части, и это могло стоить мне жизни. Это самая глупая вещь, которую я когда-либо делал, поэтому постарайтесь не делать этого самостоятельно.
Сборка источника питания экспериментатора
Многие лазерные проекты требуют стабильной подачи низковольтного постоянного тока, обычно от 5 до 12 вольт.Вы можете использовать одну или несколько батарей для питания сок, но если вы планируете проводить много лазерных экспериментов, вы найдете что батарейки неудобны и непродуктивны. Просто когда ты Если схема доведена до совершенства, батарея разрядится и ее необходимо перезарядить.
Автономный источник питания, работающий от домашней электросети 117 В переменного тока. может поставлять вашу лазерную систему с регулируемой мощностью постоянного тока без необходимо установить, заменить или перезарядить батареи.Вы можете купить готовый блок питания (они распространены на излишках рынка) или сделать самостоятельно.
Далее следуют несколько конструкций источников питания, которые можно использовать для обеспечения работы. сок к вашим лазерным схемам. Рисунки показывают вам, как построить:
* Источник питания постоянного тока 5 В
* Источник питания постоянного тока 12 В
* Источник питания с четырьмя напряжениями ± 5 и ± 12 В
* Регулируемый источник питания (от 3 до 20 В постоянного тока).
Обратите внимание, что блоки питания, представленные в этом разделе, аналогичны за исключением различных значений для конденсаторов, диодных мостов и других компонентов. Вы можете использовать схемы для создания источников питания разные уровни напряжения. Источник питания с несколькими напряжениями предназначен для обеспечения четыре напряжения, общие для систем поддержки лазера: +5 вольт, +12 вольт, -5 вольт, и -12 вольт. Эти напряжения используются двигателями, соленоидами и ИС.
ОДИНОЧНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ
См. Фиг.12-1 и 12-2 для схем одно-напряжения питания запасы. На рис. 12-1 показана схема питания +5 В; больной. 12-2 показана схема питания +12 В. Есть несколько различий между их, поэтому следующее обсуждение применимо к обоим. Ради простоты, мы будем ссылаться только на цепь +5 В. Списки запчастей для двух расходных материалов представлены в ТАБЛИЦАХ 12-1 и 12-2.
В целях безопасности блок питания должен быть заключен в пластиковый или металлический корпус. (лучше пластик, так как меньше вероятность короткого замыкания).Используйте перфорированный плату, чтобы закрепить компоненты и спаять их вместе с помощью 18 или 16 калибра. изолированный провод. Не используйте двухточечную проводку там, где компоненты не прикреплен к доске.
В качестве альтернативы вы можете изготовить свою собственную печатную плату, используя набор для травления. Перед сборкой доски соберите все детали и спроектируйте доску. чтобы соответствовать имеющимся у вас деталям. Небольшая стандартизация размеров когда речь идет о компонентах источника питания и электролитических конденсаторах большой емкости, поэтому предварительный размер является обязательным.

ил. 12-1. Принципиальная схема стабилизированного источника питания 5 В постоянного тока .

ил. 12-2. Принципиальная схема стабилизированного источника питания 12 В постоянного тока.
Таблица 12-1. Источник питания 5 В постоянного тока Список деталей
IC1 7805 Регулятор напряжения +5 В постоянного тока
R1 Резистор 270 Ом
C1 2200 F конденсатор электролитический
Конденсатор электролитический 1 мкФ C2
BR1 Мостовой выпрямитель, 1 А
LED1 Светодиод
Т1 12.Трансформатор на 6 В, 1,2 А
S1 Переключатель SPST
Предохранитель F1 (2-амперный)
Разное. Вилка переменного тока, шнур, держатель предохранителя, шкаф.
Все резисторы имеют допуск от 5 до 10 процентов, Вт. Все конденсаторы имеют допуск от 10 до 20 процентов, номинальное напряжение 35 вольт или более.
Таблица 12-2. Источник питания 12 В постоянного тока Список деталей
IC1 7812 Регулятор напряжения + 12 В постоянного тока
R1 резистор 330 Ом
C1 2200 мкФ конденсатор электролитический
C2 1uF Электролитический конденсатор
BR1 Мостовой выпрямитель, 4 А
LED1 Светодиод
Трансформатор T1 18 В, 2 А
S1 Переключатель SPST
Предохранитель F1 (2-амперный)
Разное.Вилка переменного тока, шнур, держатель предохранителя, шкаф.
Все резисторы имеют допуск от 5 до 10 процентов, Вт. Все конденсаторы имеют допуск от 10 до 20 процентов, номинальное напряжение 35 вольт или более.
Чтобы объяснить схему на рис. 12-1, обратите внимание на входящий переменный ток, направленный на первичные выводы трансформатора на 12,6 В. «Горячая» сторона переменного тока подключается через предохранитель и однополюсный однопозиционный переключатель (SPST) выключатель. Когда переключатель находится в положении ВЫКЛ. (Разомкнут), трансформатор получает нет питания, поэтому питание отключено.
Напряжение 117 В переменного тока понижено примерно до 12,6 В. Указанный трансформатор здесь рассчитан на 2 ампера, достаточный для поставленной задачи. Помни это источник питания ограничен мощностью трансформатора (а позже и регулятор напряжения). Мостовой выпрямитель BR1 преобразует ac в dc (схематично показано в пунктирной рамке). Вы также можете построить выпрямитель с использованием дискретных диодов (подключите их, как показано на коробке).
При использовании мостового выпрямителя обязательно подсоединяйте выводы к правильным терминалы.Две клеммы, помеченные знаком «-», подключаются к трансформатору. Клеммы «+» и «-» являются выходами и должны подключаться, как показано на схематический. Регулятор 7805 на 5 В и 1 А используется для поддержания напряжения. выход на устойчивом уровне 5 вольт.
Обратите внимание, что трансформатор выдает гораздо большее напряжение, чем необходимо. Это по двум причинам. Во-первых, низковольтные трансформаторы на 6,3 или 9 вольт. доступны, но большинство из них не обеспечивают более 0,5 А.Это намного проще найти трансформаторы на 12 или 15 вольт, обеспечивающие достаточную мощность. Второй, регулятору требуется несколько дополнительных вольт в качестве «накладных расходов» для правильной работы. Указанный здесь трансформатор на 12,6 В обеспечивает минимальное требуемое напряжение, а иногда и некоторое.
Конденсаторы C1 и C2 фильтруют пульсации, присущие выпрямленному постоянному току на выходы мостового выпрямителя. С конденсаторами, установленными, как показано (обратите внимание на полярность) пульсации на выходе блока питания незначительны.LED1 и R1 образуют простой индикатор. Светодиод светится, когда блок питания горит. Вспомните резистор на 270 Ом; без него светодиод будет гореть.
Выходные клеммы представляют собой изолированные клеммы. Не оставляйте выход провода оголены, или они могут случайно коснуться друг друга и замкнуть поставлять. Припаяйте выходные провода к ушкам на зажимных штырях и прикрепите стойки к передней части корпуса блока питания. Посты принимают голые провода, зажимы из крокодиловой кожи или даже банановые вилки.
Отличия 12-вольтовой версии
Варианты блока питания на 5 и 12 В в основном одинаковы, но с некоторыми важными изменениями. Снова обратитесь к больному. 12-2. Во-первых, трансформатор рассчитан на 18 вольт при 2 амперах. Выход 18 вольт больше чем достаточно для накладных расходов, требуемых 12-вольтовым регулятором, и обычно имеется в наличии. Вы можете использовать трансформатор с номинальным напряжением от 15 до 25 вольт.
Регулятор 7812 такой же, как и 7805, за исключением того, что он регулируемое + 12 вольт вместо + 5 вольт.Используйте регулятор серии T (Корпус ТО-220) для слаботочных приложений и серия К (ТО-3) для приложения с большей емкостью. Наконец, R1 увеличен до 330 Ом.
МНОГОНАПОРНЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ
Блок питания с несколькими напряжениями похож на четыре блока питания в одном. Скорее чем четыре громоздких трансформатора, однако в этой схеме используется только один, отвод напряжения в нужных местах для работы регуляторов +5, +12, -5 и -12.
Схема, изображенная на ил. 12-3, состоит из двух половин. Одна половина питания обеспечивает +12 и –12 вольт; другая половина обеспечивает +5 и –5 вольт. Каждая сторона подключена к общему трансформатору, предохранителю, выключателю и сетевой розетке. См. ТАБЛИЦУ 12-3 для списка деталей.
Основное различие между питанием с несколькими напряжениями и с одним напряжением расходные материалы, описанные ранее в этом разделе, являются добавлением отрицательных регуляторы мощности. Заземление цепи — это центральный отвод трансформатора.Сделайте две доски, по одной на каждую секцию. То есть одна доска будет ± 5-вольтовые регуляторы, а другая плата будет содержать регуляторы ± 12-вольт. Источник питания обеспечивает примерно 1 ампер на каждый из выходов.
Используйте нейлоновые опорные стойки для пяти выходов (земля, +5, +12, -5, -12). Четко пометьте каждое сообщение, чтобы не перепутать их при использовании ресурса. Проверьте правильность работы с помощью вольт-омметра.

ил. 12-3.Принципиальная схема четырехъядерного блока питания (± 5 и 12 вольт) .
Таблица 12-3. Quad Блок питания Список деталей
IC1 7812 Регулятор напряжения +12 В постоянного тока
IC2 7912 Регулятор напряжения -12 В постоянного тока
IC3 7805 Регулятор напряжения +5 В постоянного тока
IC4 7905 Регулятор напряжения -5 В постоянного тока
C1, C5 Конденсатор электролитический 2200 мкФ
Конденсатор электролитический С2, С3, 1 мкФ
Электролитический конденсатор C6, C7, C10, C11, C14, C15, C4, C8, 100 мкФ
Конденсатор электролитический C12, C16, C9, C13 1000 мкФ
C1, C5 Конденсатор электролитический 2200 мкФ
Все конденсаторы имеют допуск от 10 до 20 процентов, номинальное напряжение 35 В. или больше.
ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ РЕГУЛИРУЕМОГО НАПРЯЖЕНИЯ
В регулируемом источнике питания используется регулируемый стабилизатор напряжения LM317. С добавлением нескольких компонентов вы можете выбрать любое напряжение между От 1,5 до 37 вольт. Используя потенциометр, вы можете выбрать напряжение, которое вы хотите, повернув ручку.
Схема на ил. 12-4 — простое приложение LM317, но в нем есть все необходимое для создания регулируемого, непрерывного регулируемый источник питания с положительным напряжением.Детали см. В ТАБЛИЦЕ 12-4. список. Регулятор рассчитан на ток более 3 ампер, поэтому вы должны установить его на сверхпрочный радиатор. Хотя вам не нужно принудительно охлаждать регулятор и радиатор, рекомендуется установить их снаружи шкафа источника питания, например сверху или сзади.
Таблица 12-4. Регулируемая мощность Список запасных частей
Регулируемый стабилизатор положительного напряжения IC LM317
R1 потенциометр 5 кОм
R2 резистор 220 Ом
C1 2200uF конденсатор электролитический
С2, С3 0.Конденсатор дисковый 1 мкФ
Конденсатор электролитический 1 мкФ C4
BR1 Мостовой выпрямитель, 4 А
Трансформатор T1 25 В, 2 А (или более)
S1 Переключатель SPST
Предохранитель F1 S-amp
Разное. Вилка переменного тока, шнур, держатель предохранителя, шкаф.
Все резисторы имеют допуск от 5 до 10 процентов, Вт. Все конденсаторы имеют допуск от 10 до 20 процентов, номинальное напряжение 35 вольт или более.

ил. 12-4. Регулируемый блок питания .
Помните, что корпус регулятора — это выход, поэтому обязательно предоставьте электрическая изоляция от радиатора или короткое замыкание. Используйте монтажный комплект транзистора ТО-3 и изолятор. В нем есть все необходимое оборудование и изолирующие шайбы. Нанесите силиконовую смазку на нижнюю часть регулятор, чтобы помочь в передаче тепла.
ПРОВЕРКА И ИСПЫТАНИЯ
Все источники питания постоянного тока должны быть проверены и протестированы перед использованием.Будьте особенно осторожны с проводами или компонентами, которые могут закоротить. Визуально проверьте свою проводку и проверьте наличие проблем с вольтметром. Когда все смотрит удовлетворительно, включите питание и следите за признаками проблем. Если есть дуга или происходит горение, немедленно отключите питание и проверьте все еще раз. Когда все работает нормально, проверьте выходную мощность. источник питания, чтобы обеспечить надлежащее напряжение.
АККУМУЛЯТОР УПАКОВКА РЕГУЛЯТОРА
Регуляторы напряжения
также могут использоваться с аккумуляторными батареями для портативного оборудования.Регулятор на 5 В можно использовать с одной батареей на 6 В для обеспечения стабильное питание 5 вольт. Схема в илл. 12-5 показано, как подключать части. Список деталей см. В ТАБЛИЦЕ 12-5. В качестве альтернативы используйте 12-вольтный регулятор. Батарея должна выдавать номинальное напряжение 13 В. для падения напряжения на регуляторе от 1 до 1,2 В. Большинство свинцово-кислотных и гелеобразных Батареи с электролитом выдают 13,8 вольт при полной зарядке. ТАБЛИЦУ 12-6, где представлена таблица значений напряжения для различных типов аккумуляторов.
АККУМУЛЯТОР ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО
С аккумулятором, вы можете использовать его один раз, чтобы вдохнуть в него новую жизнь, используйте его снова и повторите процесс несколько сотен или даже тысяч раз, прежде чем носить его. Более высокая начальная стоимость аккумуляторных батарей более чем окупается после третьей или четвертой подзарядки.

ил. 12.5. Batt. регулятор упаковки.
Аккумуляторы невозможно восстановить, просто подключив их к источник постоянного тока.Источник постоянного тока выдает слишком большой ток и пытается заряжать аккумулятор слишком быстро. Если вы заряжаете гелеобразный электролит или свинцово-кислотный батарейки, вы можете обойтись без адаптера питания переменного тока, для видеоигр, портативных магнитофонов и других устройств с батарейным питанием. оборудование (выход должен быть постоянным током). Конструктивно эти адаптеры ограничивают максимальный ток от 250 до 600 мА. Зарядное устройство 300 мА может быть эффективно используется на аккумуляторах емкостью 2.От 5 до 5 хиджры. 400 мА или 500 мА Адаптер переменного тока можно использовать с аккумуляторами емкостью от 3,5 до 6,5 Ач.
Однако одна проблема заключается в том, что вы должны быть осторожны, чтобы аккумулятор не оставался на зарядке намного дольше, чем от 12 до 16 часов. Оставив на день или два может испортить аккумулятор. Особенно это касается свинцово-кислотных аккумуляторов. В Схема показана на ил. 12-6 сводит к минимуму опасность перезарядки.
Таблица 12-5. 5 В постоянного тока Аккумулятор Напряжение Регулятор
IC1 7805 Регулятор напряжения +5 В постоянного тока
C1 2200 мкФ конденсатор электролитический
Конденсатор электролитический 1 мкФ C2
Все конденсаторы имеют допуск от 10 до 20 процентов, номинальное напряжение 35 В. или больше.
Таблица 12-6. Аккумулятор Напряжение Уровни
Аккумулятор
Недавно заряженные
Номинал
Выпущено
Щелочная
никель-кадмиевый
Мощность / 1 элемент *
Мощность / мульти
Мощность / мульти
1.4 вольта
2,3 В
6,5 В
13,8 В
1,2 В
2,0 В
6,0 вольт
12,0 В
1,1 В
1,6 вольт
4,8 В
9,6 В
* Гелеобразный электролит и свинцово-кислотный аккумулятор; одиночная ячейка, ячейки 6 вольт в серия), 12 вольт (шесть ячеек последовательно).

ил. 12-6. Принципиальная схема зарядного устройства. См. Стр. 180 для значения R и pg 182 для настроек для R4 и R5 .
Build the Universal Аккумулятор Зарядное устройство
Универсальное зарядное устройство для аккумуляторов показано на илл. 12-6 построен вокруг Регулируемый стабилизатор напряжения LM317 IC. Как указано в ТАБЛИЦЕ 12-7, это ИС поставляется в корпусе транзистора ТО-3 и должна использоваться с радиатором для обеспечить прохладную работу.Радиатор абсолютно необходим при подзарядке батареи на 500 мА или выше.
Схема работает путем контроля уровня напряжения на аккумуляторе. В течение при подзарядке схема выдает постоянный ток на выходе; напряжение уровень постепенно повышается по мере зарядки аккумулятора. Когда аккумулятор почти полностью заряжен заряда, схема удаляет источник постоянного тока и поддерживает регулируемое напряжение для завершения или поддержания заряда. Путем перехода на постоянное напряжение выходной мощности аккумулятор можно оставлять заряженным дольше, чем рекомендуется от производителя.
Таблица 12-7. Универсальный Аккумулятор Зарядное устройство Список деталей
Регулируемый стабилизатор положительного напряжения IC1 LM317
R1 См. Текст; Таблица 12-8
R2 резистор 220 Ом
R3 Резистор 470 Ом
Прецизионные потенциометры R4, R5, 5 кОм, 10 оборотов
R6 Резистор 330 Ом
C1 2200uF конденсатор электролитический
Конденсатор электролитический 10 мкФ C2
D1 1N4004 диод
BR1 Мостовой выпрямитель, 4 А
SCR1 Кремниевый управляемый выпрямитель на 200 В (1 А или более)
LED1 Светодиод
S1, S2 Переключатель SPST
Трансформатор T1 18 В, 2 А
F1 Предохранитель на 2 А
Разное.Вилка переменного тока, шнур, держатель предохранителя, шкаф, радиатор для LM317, крепежные штыри для аккумулятора под зарядом
Все резисторы имеют допуск от 5 до 10 процентов, Вт, если не указано иное. указано. Все конденсаторы имеют допуск от 10 до 20 процентов, номинальный 35 вольт или больше.
Таблица 12-8. Общие токи и номиналы резисторов
млн лет
Ом
50
100
200
400
500
25.00
12,50
6,25
3,13
2,50
Перед тем, как построить схему, следует подумать о типе батарей вы хотите подзарядиться. Вам нужно будет подумать, будете ли вы заряжаться 6-вольтовые или 12-вольтовые батареи (или оба) и максимальный выходной ток, который можно безопасно доставить в аккумулятор (используйте правило 10 процентов или следуйте рекомендации производителя).
Резистор R1 определяет ток, протекающий в батарее. Его ценность может можно найти по этой формуле:
R1 = 1,25 / Icc
, где Icc — желаемый зарядный ток в мА. Например, для подзарядки аккумулятор на 500 мА (0,5 ампер), расчет для R1 1,25 / 0,5 или 2,5 Ом. В ТАБЛИЦЕ 12-8 перечислены общие токи для подзарядки и расчетные значения. значения R1. Для токов менее 400 мА можно использовать резистор на 1 Вт. При токах от 400 мА до 1 А используйте резистор на 2 Вт.
Если резистор нестандартного номинала, выберите ближайший. к нему, если значение находится в пределах 10 процентов. Если нет, используйте два стандартных значения резисторы, включенные параллельно или последовательно, равные R1. Если вы хотите сделать выбор зарядного устройства, подключите несколько резисторов к однополюсному многопозиционному поворотный переключатель, как показано на илл. 12-7. Наберите желаемую текущую настройку.

ил. 12.7. Поворотный переключатель для выбора тока изменения .
Выходные клеммы могут быть банановыми, зажимами типа «крокодил» или любыми другими. оборудование, которое вы желаете. Вы можете использовать банановые разъемы и построить кабели которые могут растягиваться между гнездами и батареями или системами, которые вы хотите для подзарядки. Например, вы можете подключить зарядное устройство к 12-вольтовому He-Ne. лазерный аккумулятор. В комплект входит обычная телефонная вилка ¼ дюйма. для легкого подключения к лазеру. Чтобы зарядить аккумулятор, вы просто снимаете кабель, соединяющий его с лазером, и замените его на кабель из зарядное устройство.
Создание схемы . Для достижения наилучших результатов соберите схему на печатная плата. Как вариант, вы можете подключить схему к перфорированной доска. Электропроводка не критична, но вы должны проявлять обычную осторожность, особенно во входящей секции переменного тока. Убедитесь, что вы предоставили предохранитель для вашего зарядного устройства.
Калибровка контура . После того, как схема построена, она должна быть откалиброванным перед использованием. Сначала установите R4, отрегулируйте напряжение.Этот потенциометр устанавливает напряжение окончания заряда. Затем установите точку срабатывания, которая регулируется. пользователя R5. Следуй этим шагам.
1. Перед тем, как присоединить аккумулятор к клеммам и повернуть схему на, установите переменные резисторы R4 и R5 на их средние значения. С зарядным устройством выключенного, используйте вольт-омметр для калибровки R4, обращаясь к ТАБЛИЦЕ 12-9. Регулировать R4, пока омметр не покажет сопротивление, соответствующее текущему значению. вы выбрали для зарядного устройства.
2. Подключите резистор 4,7 кОм, 5 Вт к выходным клеммам зарядное устройство (это примерно соответствует заряду аккумулятора). Подайте питание на цепь. Измерьте выход на резисторе. Для работы на 12 В с гелевым электролитных элементов и свинцово-кислотных аккумуляторов, мощность должна быть примерно 13,8 вольт; для работы от 6 В выходной сигнал должен быть примерно 6,9 вольт. Если вы не получаете показание или оно низкое, отрегулируйте R5. Если ты все еще не получить показания или, если оно значительно отклоняется от описанной отметки, поверните R4 пару раз в ту или иную сторону.
3. Подключить вольт-омметр между массой и дворником R5, точкой срабатывания. потенциометр. Поворачивайте R5, пока счетчик не покажет ноль. Выключите зарядное устройство.
4. Снимаем резистор 4,7к, а на его место подключаем частично разряженный аккумулятор к выходным клеммам (обязательно использовать разряженный аккумулятор), соблюдая правильную полярность. Включите зарядное устройство и посмотрите на светодиод. Он не должен загораться.
5. Подключите вольт-омметр к клеммам аккумуляторной батареи и измерьте выходное напряжение.Следите за напряжением, пока не будет достигнут желаемый выход. (см. шаг 2 выше).
6. Когда вы достигнете желаемой мощности, отрегулируйте R5 так, чтобы светодиод светился. В этот момент источник постоянного тока отключается от выхода, и аккумуляторная батарея заряжается при установленном напряжении.
Замечания по применению . Если у вас есть как 6-, так и 12-вольтовые батареи для зарядки, вы можете перенастроить потенциометры на каждом время. Лучше построить два зарядных устройства (компоненты недорогие) и используйте один на 6 вольт, а другой на 12 вольт.В качестве альтернативы, вы можете подключить селекторный переключатель, который выбирает между двумя наборами напряжения кастрюли регулировочные и путевые.
По крайней мере, один производитель LM317, National Semiconductor, предоставляет подробные указания по применению этого и других регуляторов напряжения. Ссылаться к Национальному линейному справочнику, том 1, если вам нужно перезарядить батареи с необычными напряжениями и токами питания.
Таблица 12-9. Значения для R4
R1
6-вольт (в омах)
12 В (в Ом)
25.00
12,50
6,25
3,13
2,50
1578
1497
1457
1437
1433
2950
2799
2724
2686
2679
В зависимости от вашей батареи и допусков используемых вами компонентов, вам может потребоваться поэкспериментировать со значениями двух других резисторов.Если выходное напряжение не может быть отрегулировано до желаемой точки (либо высокое или низкий), увеличивайте или уменьшайте значение R2. Если светодиод никогда не горит, или светится постоянно, отрегулируйте значение R6. Будьте осторожны, чтобы не попасть под около 200 Ом для R6, иначе SCR может быть поврежден.
Когда аккумулятор заряжается, вы знаете, что он полностью заряжен. Светодиод горит. На всякий случай выключите зарядное устройство и подождите пять до 10 секунд, чтобы SCR разблокировался.Повторно подайте питание. Если светодиод остается горит, аккумулятор заряжен. Если светодиод снова погаснет, оставьте аккумулятор. на зарядке чуть дольше.
АККУМУЛЯТОР МОНИТОРЫ
Монитор батареи просто обеспечивает звуковой или визуальный индикатор того, что батарея выдает слишком большое или слишком низкое напряжение. Илл. 12-8 показывает схему простого монитора батареи «оконного компаратора» (см. ТАБЛИЦА 12-10 для списка деталей). Он предназначен для использования с 12-вольтовыми батареями, но вы можете заменить один или несколько стабилитронов на другие. напряжения.

ил. 12-8. Простой индикатор состояния батареи. Выбираем стабилитрон диоды для обеспечения «окна» для индикации повышенного / пониженного напряжения .
Таблица 12-10. Аккумулятор Монитор Список деталей для двойного светодиода
R1 Резистор 680 кОм
R2 Резистор 1,2 кОм
D1 стабилитрон 10 вольт
D2 стабилитрон 13 вольт
LED1, 2 светодиода
Все резисторы имеют допуск 5-10%,-ватт.
В нормальном режиме работы светодиод LED1 светится, когда напряжение от аккумулятора равно минимум 10 вольт. Также желательно знать, доставляет ли аккумулятор слишком большое напряжение, поэтому используется второй стабилитрон.
Навигация по записям
Триггер шмитта на транзисторах. Триггер Шмитта: принцип работы, схемы и применение в электронике
Ne 555 микросхема генератор частотный. Генератор прямоугольных импульсов на NE555: схема, принцип работы, применение
Похожие записи

22.08.2023 0
Замена подсветки монитора на светодиодную своими руками. Как заменить подсветку монитора на светодиодную своими руками: пошаговая инструкция

10.08.2023 0
Машинка на пульте управления своими руками. Как сделать радиоуправляемую машину своими руками: пошаговая инструкция и советы

08.08.2023 0
Полицейская сирена своими руками. Как сделать полицейскую сирену своими руками: пошаговая инструкция
Добавить комментарий Отменить ответ
Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *
Комментарий *
Имя *
Email *
Сайт

Рубрики
Карта сайта
© M-Gen