Требования были следующие: регулируемое выходное напряжение до 30 В с регулируемым токоограничением до 5 А. Разумеется должна применяться цифровая индикация. Дизайн должен напоминать MASTECH HY3005D и им подобные. Единственное — мне никогда не нравилось что первый прибор показывает ток. Ну неправильно это — напряжение всегда первично, соответственно первый прибор должен показывать именно напряжение.
Первоначально проектировал схему на базе линейного стабилизатора К142ЕН2А, но в итоге отказался от этой идеи — низкий КПД, регулирующий силовой транзистор сильно грелся даже с учетом того что был предусмотрен переключатель отпаек на вторичной стороне трансформатора. Да и вообще всё как-то криво работало. Пришлось выпилить.
Второй вариант схемы разработал на базе легендарного ШИМ-контроллера TL494, который в разных вариациях встречается во многих компьютерных блоках питания. На этот раз всё получилось как надо.
Вкратце о конструкции:
Принципиальная схема (кликабельно)
Как уже говорил — девайс собрал из запчастей, большинство которых были в радиусе 5 метров от меня.
Понижающий трансформатор нашелся под столом, марки я его не знаю. Напряжение на вторичке около 40 В. D1 — TL494, VD1 — диод шоттки и тороидальный дроссель L1 выпаял из неисправного компьютерного блока питания: диод шоттки используется в схеме выпрямления, он установлен на радиаторе возле импульсного трансформатора, тороидальный дроссель расположен рядом с ним. LM358 — весьма хороший и распространенный операционный усилитель. Продаётся почти на каждом углу. Рекомендован к приобретению. Шунт R12 — взял из какого-то старого связисткого оборудования: представляет собой 3 толстых изогнутых проволочки.
Резисторы R9, R10 используются для регулирования выходного напряжения (грубо, точно). Резисторы R3, R4 используются для регулирования токоограничения (грубо, точно). При наладке БП подстроечным резистором R15 регулируется порог переключения светодиодной сигнализации. Еще возникли проблемы с интегральным стабилизатором 7805 — при входном напряжении около 40 В он начинал ужасно глючить — просаживал выходное напряжение, решил проблему установив по входу 1 Вт гасящий резистор R13.
Сам корпус взят от древнего самопишущего регистратора. Компоновка получилась следующей — в середине корпуса установлен силовой трансформатор, который вошел туда как родной, видимо они были созданы друг для друга. В передней части БП расположена электронная схема управления, органы управления и сигнализации. В задней части корпуса расположена вся силовая электроника. Таким образом трансформатор как бы делит БП на 2 части — слаботочную и силовую.
Передняя часть корпуса с откинутой лицевой крышкой. Цифровые измерительные приборы приехали из Китая, они заводского производства. Электронная схема управления состоит из 2 плат: плата регулятора напряжения — TL494 c обвязкой, и плата сигнализации — включает в себя микросхемы D3,D4. Почему не сделал на одной плате? Просто сигнализацию я делал несколько позже чем регулятор, и отдельно доводил её «до ума». Там тоже были свои заморочки.
Задняя часть корпуса. На общем радиаторе установлены диодный мост KBPC 3510, силовой транзистор КТ827А, дроссель L1, шунт R12. Всё это дело изнутри обдувается 12 сантиметровым вентилятором. В задней части корпуса установлены также предохранители, сглаживающие конденсаторы C1, C4 и маленький вспомогательный импульсный блок питания для работы вентилятора и цифровых измерительных приборов.
Конечно, можно было бы купить фирменный БП и не городить огород. Но иногда хочется самому поизобретать велосипед
Если кто-то задумает повторить конструкцию вот здесь выложил принципиальную схему в высоком разрешении и чертежи печатных плат в формате Sprint Layout.
По прошествии времени пользователи в комментариях поделились своими модификациями блоков питания. Рассмотрим подробнее предложенные варианты. Обсуждение всех конструкций по-прежнему доступно в комментариях
Предложена acxat_smr
Драйвер полевика (точнее, двух параллельно — выравниванием токов занимаются сами полевики) запитан от отдельного источника 15в. У себя взял промагрегат 9-36в/15в TEN 12-2413. От него же запитаны кулеры. TL494 запитана от отдельного источника 24 в. Потенциометр вольтажа любой, замер тока с шунта амперметра. Трансформатор выдает 34 в, выпрямленного около 45. Проблема мощности упиралась в дросселе. Если 5-амперник нормально шел, то 20 помучал. Практическим путем нашел вариант два параллельно на кольцах от компового. 23 витка проводом 1,15мм.
Внешний вид конструкции
Предложена rond_60
Недавно натолкнулся на эту статью про ЛБП на TL494. Загорелся желанием собрать БП по этой схеме, тем более уже давно валялся трансформатор от польского блока питания на 24в и 4а. Вторичка выдает 34в переменки, после моста с кондером 10000х63в — 42в. Собрал навесным монтажом по этой схеме, включил и сразу дым из 494-й. Все проверил, заменил микросхему, включаю — на холостом работает, на выходе напряжение пытается регулироваться, прикоснулся к 494 — горячая! Добавил номинал 4.7к резистору R1 — блок работает, но стоило подключить лампочку 24в 21вт, как взорвалась микросхема в районе 9, 10 ножки. Отмотал с вторичной обмотки транс-ра несколько витков (снизил напряжение на 4 вольта) и все равно горят микросхемы. Питание на 8,11,12 ноги подавал 12в с другого БП, мотал дроссель разным по диаметру проводом и количеством витков — толку нет (сжег 6 микрух). У меня есть кой — какой опыт по переделке компьютерных блоков в зарядные устройства и регулируемые блоки питания на основе TL494 и ее аналогах. Начал собирать обвязку ШИМа по схемам к комповым БП. Изменил управление силовым транзистором, подал питание на ШИМ от отдельного источника на 12в (переделал зарядку от сотового телефона) и все — блок заработал! Пару дней настраивал на регулировки и свист дросселя (оссцила нет) теперь надо отлутить плату управления и можно собирать в корпус.
Сегодня настраивал свой БП. Спасибо большое shc68
за подсказку проверять пульсации на выходе динамиком если нет осциллографа. При малой нагрузке (лампочка 12в, 21вт) из динамика слышался гул и вой когда крутил регулятор тока. Устранил это безобразие установкой дополнительных конденсаторов (на схеме обведено красным цветом). Как рекомендовал
shc68
конденсатор С15 действительно жизненно важный. Еще с помощью динамика определил бракованный потенциометр на регулировку тока. При его вращении из динамика слышался шорох и треск. После его замены и установки доп. конденсаторов из динамика тишина (чуть слышное шипение) при разной нагрузке на выходе БП. Делал тест на нагрев деталей блока. При такой нагрузке в течении 1.5 часов только транзистор грелся (трогал пальцем его корпус), а радиатор, где он установлен, чуть теплый (обдувается вентилятором). Дроссель — холодный, трансформатор тоже.
Лабораторный БП на К143ЕНЗ
Мой рабочий «лабораторный» блок питания служит уже более 20 лет. Неоднократно ремонтируя его после экстремальных нагрузок, я пришел к выводу, что необходима регулируемая токовая защита. Лет 5 назад я разработал схему блока питания на микросхеме К142ЕНЗА, и с тех пор забыл о его ремонте. Предлагаемая схема блока питания (БП) может служить как лабораторным источником напряжения с пределами регулировки напряжения 3. 30 В, так и зарядным устройством с регулировкой тока заряда аккумуляторной батареи (АБ).
Рис.1. Принципиальная схема БП
Стабилизатор на К142ЕН5 — с регулируемым выходным напряжением
Устройство и особенности работы
- Различные персональные компьютеры (стационарные, со встроенным блоком, и ноутбуки, планшеты, нетбуки, карманные ПК);
- Гаджеты (смартфоны, аудио и видеоплееры, сотовые телефоны, видеокамеры и прочие устройства, имеющие в своей конструкции аккумуляторную батарею);
- Ручной портативный электроинструмент (шуруповерты, болгарки, дрели, воздуходувки и прочее);
- Различные другие устройства, рассчитанные на низкое напряжение, способные работать без подключения напрямую к бытовой электросети (LED-светильники,бритвы, автомагнитолы, радиоприемники)
Стабилизатор на К142ЕН5 — с регулируемым выходным напряжением
В заметке С. Савина «Вариант включения стабилизатора К142ЕН5», опубликованной в «Радио» 1989, № 12, с, 66, речь шла о том, что если вывод 8 этой микросхемы подключить к общему проводу через стабилитрон, то напряжение на выходе стабилизатора увеличится на напряжение стабилизации включенного стабилитрона. Подобный совет повторил А. Гвоздак в статье «Доработка радиоконструктора «Юниор-1», помещенной в «Радио» № 6, с. 81—83 за 1991 г. Опыт показывает, что подборкой соответствующего стабилитрона можно в необходимой мере повысить выходное напряжение стабилизатора, но оно, как и при традиционном включении стабилизатора К142ВН5, фиксированное. Вместе с тем читатели нашего журнала сообщают, что аналогичный способ включения микросхемных стабилизаторов К142ЕН5 позволяет получить на выходе стабилизатора повышенное регулируемое напряжение. Об этом, в частности, рассказывают в своих письмах радиолюбители А. Чумаков из г. Йошкар-Ола и А. Черкасов из Караганды.
Выбор схемы включения
Стабилизатор тока на транзисторе
На практике применяют разные инженерные решения. В частности, для подключения светодиодных светильников производители предлагают импульсные источники питания. Эти устройства выполняют свои функции с помощью частотного преобразования и модуляции сигнала. Для управления ключом устанавливают микросхемы. Для дозированного накопления энергии используют дроссель.
Импульсный стабилизатор тока
Для упрощения в данной статье рассмотрена линейная стабилизация. Устройства, созданные по этой схеме, не создают сильные электромагнитные помехи. В этом – главное отличие от импульсных аналогов.
СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ
А. ПОГОРЕЛЬСКИЙ, пос. Пойковский Тюменской обл.
Описываемый блок питания собран из доступных элементов. Он почти не требует налаживания, работает в широком интервале подводимого переменного напряжения, снабжен защитой от перегрузки по току.
Предлагаемый блок питания позволяет получать выходное стабилизированное напряжение от 1 В почти до значения выпрямленного напряжения с вторичной обмотки трансформатора (см. схему). На транзисторе VT1 собран узел сравнения: с движка переменного резистора R3 на базу подается часть образцового напряжения (задается источником образцового напряжения VD5VD6HL1 R1), а на эмиттер — выходное напряжение с делителя R14R15. Сигнал рассогласования поступает на усилитель тока, выполненный на транзисторе VT2, который управляет регулирующим транзистором VT4.
При замыкании на выходе блока питания или чрезмерном токе нагрузки увеличивается падение напряжения на резисторе R8. Транзистор VT3 открывается и шунтирует базовую цепь транзистора VT2, ограничивая тем самым ток нагрузки. Светодиод HL2 сигнализирует о включении защиты от перегрузки потоку.
Мощный лабораторный блок питания с MOSFET транзистором на выходе своими руками
В предыдущей статье мы рассматривали схемы ЗУ с использованием в качестве силового ключа мощные p-n-p или n-p-n транзисторы. Они позволяли получить достаточно большой ток при небольшом количестве радиодеталей, но у используемых биполярных транзисторов имеется существенный недостаток…
— это большое падение напряжения коллектор-эмиттер в режиме насыщения, достигающее 2 … 2,5 В у составных транзисторов, что приводит к их повышенному нагреву и необходимости установки транзисторов на большой радиатор.
Гораздо экономичней вместо биполярных транзисторов устанавливать силовые МОП (MOSFET) транзисторы, которые при тех же токах имеют гораздо меньшее (в 5 -10 раз) падение напряжения на открытом переходе сток-исток. Проще всего вместо силового p-n-p транзистора установить мощный p-канальный полевой транзистор, ограничив с помощью дополнительного стабилитрона напряжение между истоком и затвором на уровне 15В. Параллельно стабилитрону подключается резистор сопротивлением около 1 кОм для быстрой разрядки ёмкости затвор-исток.
Гораздо более распространены и доступней силовые n- канальные МОП транзисторы, но принципиальная схема устройства с такими транзисторами несколько усложняется, т.к. для полного открытия канала сток-исток на затвор необходимо подать напряжение на 15 В выше напряжения силовой части. Ниже рассмотрена схема такого устройства.
Мощный лабораторный блок питания 1,5 -30В, 0-5А на MOSFET транзисторе
Основа конструкции мало отличается от ранее рассмотренных устройств на биполярных силовых транзисторах. С помощью конденсаторов С1-С3 и диодов VD1-VD5 в схеме формируется повышенное на 15 В напряжение, которое с помощью транзисторов VT2, VT3 подаётся на затвор полевого транзистора VT1.
В схеме желательно использовать MOSFET с наиболее низким сопротивлением открытого канала, но максимальное допустимое напряжение этих транзисторов должно быть в 1,5 — 2 раза выше напряжения силовой цепи. В качестве диода VD8 желательно использовать диоды с барьером Шоттки с рабочим напряжением выше максимального в силовой цепи, в крайнем случае можно использовать КД213А или КД2997, КД2799, но их придётся установить на небольшой радиатор. Требования к изготовлению накопительного дросселя DR1 такие же как и в зарядных устройствах с биполярными ключевыми транзисторами.
При отсутствии подходящего проволочного резистора, используемого в качестве токового шунта R17 схему можно доработать, используя небольшой отрезок манганинового провода диаметром 2 мм или мощные проволочные резисторы сопротивлением 0,01 …0,05 Ом.
Следующая схема имеет нормализацию напряжения на токовом шунте и усилителя на ОУ.
Лабораторный блок питания с усилителем-нормализатором напряжения шунта
Предлагаемая схема отличается от описанной, выше наличием операционного усилителя DA2, что позволяет можно использовать как любой проволочный резистор сопротивлением 0,01 … 0,05 Ом и мощностью 1 — 2 Вт, так и кусок подходящего нихромового или манганинового провода диаметром 1,5 … 2 мм.
Операционный усилитель усиливает напряжение шунта до уровня, необходимого для нормальной работы компаратора микросхемы DA1. Коэффициент усиления ОУ DA2 определяется соотношением сопротивлений резисторов R15 и R18 и определяется из условия получения на выходе ОУ напряжения 0,5 … 3 В при выбранном максимальном выходном токе устройства.
Выходной ток регулируется переменным резистором R4, максимальное напряжение на движке которого должно быть равно напряжению на выходе ОУ DA2 при максимальном рабочем токе. Сопротивление переменного резистора R4 может быть любым в пределах 1 … 100 К, а максимальное напряжение на его движке определяется сопротивлением резистора R6.
Схема позволяет получить гораздо больший выходной ток, чем выбранный автором — максимальная величина тока определяется мощностью силового трансформатора, элементами силовой цепи и настройкой узла ограничения выходного тока. В качестве DA2 может быть использован практически любой доступный операционный усилитель, например КР140УД1408, КР140УД608, КР140УД708, mA741 и т.д.
Конденсатор частотной коррекции C9 может отсутствовать при использовании ОУ, не требующих его использования. В случае использования ОУ типа КР140УД1408 (LM308) его припаивают между выводами 1 и 8, у других ОУ выводы могут быть иными.
Работа стабилизаторов тока
Стабилизатор напряжения на транзисторе
Минимальное количество функциональных элементов в схемах этой категории подразумевает разумную стоимость. При выборе такого варианта нетрудно изучить рабочие режимы, особенности настройки.
Особенности полевых структур
В радиотехнических приборах этого типа p-n переходы расположены особым образом. Для регулировки прохождения тока через центральный канал изменяются напряжение и соответствующее электромагнитное поле. Разницу потенциалов создают на стоке и затворе.
Принцип действия полевого и биполярного транзисторов
На рисунке показаны принципиальные отличия, по сравнению с биполярным транзистором. При использовании полевой структуры управляющий ток отсутствует, а входное сопротивление становится значительно больше. При такой схеме прибор потребляет минимум энергии, но не способен обеспечить усиление сигнала. Впрочем, для решения обозначенной задачи (стабилизации) увеличивать напряжение не нужно.
Принцип управления переходом
В области между зонами р типа формируется канал. Для прохождения тока создается разница потенциалов «сток-исток». Управляют переходом изменением напряжения «затвор-исток» – Uзи.
Стабилизатор напряжения 24 Вольта своими руками
Ключевыми элементами конструкции стабилизаторов напряжения являются:
- трансформатор;
- резисторы;
- конденсаторы;
- соединяющие кабели для подключения к сети и соединения функциональных элементов;
- активные элементы.
Принцип работы простейшего стабилизатора основывается на работе реостата, который позволяет регулировать сопротивление цепи в зависимости от токовой нагрузки. Функциональность подобной аппаратуры зависит от возможностей систем управления и конструктивных особенностей модели, что в идеале позволит полностью защитить технику от сетевой нестабильности.
Среди наиболее эффективных стабилизирующих устройств выделяют симисторные агрегаты, поэтому рассмотрим вопрос именно его изготовления. Но изначально стоит принимать во внимание, что своими руками возможно изготовление только аппарата, который будет способен эффективно выравнивать ток, но при условии, что будет соблюдаться диапазон предельно допустимых значений по входному напряжению и мощности подключаемых электроприёмников. Время переключения нагрузки будет составлять при этом 10 мс. Перечень необходимого инструментария в данном случае ограничивается паяльником и пинцетом.
Электромеханические (сервоприводные) устройства
Если оно повышено, он перемещается вниз. Роль ползунка-токосъемника в стабилизаторах выполняют графитовые щетки. Они поддерживают выходное напряжение с высокой точностью (до 2%), и его регулировка производится плавно. Это их главные преимущества. В отдельных стабилизаторах, например, у выпускаемых , используется не одна, а две графитовые щетки. Благодаря этому увеличивается площадь контакта. Такой прибор быстрее регулирует напряжение.
Некоторые модели электромеханического типа с мощностью свыше 30 кВт могут оснащаться дополнительным трансформатором. Не смотря на наличие движущихся частей, устройства этого типа работают бесшумно. Они обладают высокой перегрузочной способностью.
Выбирая данное оборудование, можно значительно упростить расчет: к полученной средней мощности оборудования добавить ее четвертую часть и получить, таким образом, характеристику будущего стабилизатора. Это значит, что допустимо взять минимальный запас по мощности стабилизатора и заплатить при этом меньшую стоимость при покупке.
| Производитель | Мощность, кВт | Входное напряжение, Вт |
| Ресанта | 0,5-100 | 140-260240-430 (трехфазный) |
| Elitech | 0,5-30 | 160-250280-430 |
| Калибр | 0,5-30 | 160-250 |
| Sturm | 0,5-30 | 140-250 |
Регулировка напряжения электросети производится посредством ползунка, который передвигается по обмотке. Одновременно с этим задействуется разное количество витков. Все мы учились в школе, а некоторые может быть имели дело с реостатом на уроках физики.
По такому аналогичному принципу работает электромеханический стабилизатор напряжения. Только перемещение ползунка осуществляется не вручную, а при помощи электродвигателя, называемого сервоприводом. Знать устройство этих приборов просто необходимо, если есть желание изготовить стабилизатор напряжения 220В своими руками по схеме.
Электромеханические устройства отличаются высокой надежностью, и обеспечивают плавную регулировку напряжения. Характерные преимущества:
- Стабилизаторы работают под любой нагрузкой.
- Ресурс существенно больше, чем у прочих аналогов.
- Доступная стоимость (вполовину ниже, чем у электронных приборов)
К сожалению, при всех достоинствах присутствуют и недостатки:
- В силу механического устройства задержка срабатывания очень заметна.
- В таких приборах применяются угольные контакты, которые подвержены естественному износу с течением времени.
- Присутствие шума при работе, хоть и его практически не слышно.
- Малый рабочий диапазон 140-260 В.
Ток регулируется путем подключения большего количества витков трансформатора. На тот случай, если прибор не успевает своевременно среагировать на чрезмерное превышение напряжения, в устройстве стабилизатора предусмотрено реле.
У стабилизатора, изготовленного самостоятельно, есть своим плюсы и минусы, о которых непременно следует знать. Главные преимущества:
- низкая стоимость;
- ремонтопригодность;
- самостоятельное проведение диагностики.
Самое очевидное достоинство заключается в невысокой себестоимости. Все детали нужно будет приобрести по отдельности, а это все равно несравнимо с готовыми стабилизаторами.
В случае выхода из строя какого-нибудь элемента приобретенного стабилизатора напряжения, вряд ли его можно заменить самому. В этом случае остается только вызывать мастера на дом или везти его в сервисный центр. Даже если имеются определенные знания в области электротехники, найти подходящую деталь не так просто. Совсем другое дело, если прибор был изготовлен собственноручно. Все детали уже знакомы и для покупки новой, достаточно наведаться в магазин.
Если кто-либо ранее уже собирал схему стабилизатора напряжения 220В 10кВт своими руками, значит, человек уже разбирается во многих тонкостях. Это значит, что выявить неисправность не составит особого труда.
