Источник питания с регулировкой выходного тока

• Автор: Ерёмин Антон
• Комментарии (5)

Задумка.

В лаборатории каждого радиолюбителя должен быть лабораторный блок питания с возможностью регулировки выходного напряжения и тока, с защитой от коротких замыканий и индикацией «на борту». Идеальным решением может стать покупной блок питания. Однако многие, ради спортивного интереса, собирают блоки питания самостоятельно. Вот и у меня появилась необходимость в блоке питания. Решил собрать самостоятельно. В качестве основы выбрал набор Мастер Кит NK037. Подробнее ознакомиться с набором можно на сайте masterkit.ru. В качестве индикации выбрал вольтметр на PIC16F676. Проверить автомобильные форсунки совсем не сложно. В статье — Устройство проверки форсунок на PIC12F615 описывается электроника для стенда.

Технические характеристики блока питания:

1. Выходное напряжение – 1.1 … 25В;
2. Максимальный выходной ток – 4А;
3. Защита от короткого замыкания;
4. Цифровая индикация.

О схеме.

Принципиальная схема стабилизатора напряжения из набора NK037 показана на рисунке 1

Рисунок 1 – Принципиальная схема стабилизатора напряжения

Основа схемы – интегральный стабилизатор напряжения LM317. Схема набора NK037 не сильно отличается от типового включения микросхемы LM317 из даташита. Отличие выделено красным контуром. Транзистор VT2 – это токовый ключ, а на транзисторе VT1 собрана защита от превышения тока. Как показала практика, защита от превышения тока сразу не запускается и нуждается в наладке. Сам не стал возиться с этой защитой и просто ее исключил. На рисунке 2 показана схема стабилизатора напряжения с моими корректировками.

Рисунок 2 – Принципиальная схема стабилизатора напряжения + небольшие корректировки.

В набор NK037 не входит понижающий сетевой трансформатор, так что придется покупать отдельно. Напряжение на вторичной обмотке должно быть не менее 27-28В. Ну, а ток не менее 4А. Перечень всех компонентов, необходимых для сборки набора, приведен в таблице 1.

Таблица 1 – Перечень компонентов для стабилизатора напряжения.

Позиционное обозначение	Наименование	Аналог/замена
С1	Конденсатор электролитический – 4700мкФх50В
С2	Конденсатор керамический – 0,1мкФх50В
С3,С4	Конденсатор электролитический – 10мкФх50В
DA1	Интегральный стабилизатор LM317
G	Диодный мост RS405	KBL06
R1	Резистор 5 Вт 0,22 Ом
R2	Резистор 2Вт 1,8…2,7 Ом
R3	Резистор 0,125Вт 4,7 кОм
R4	Резистор 0,125Вт 22 Ом
R5	Резистор 0,125Вт 220 Ом
VD	Диод 1N4007
VT1	Транзистор КТ814
VT2	Транзистор КТ818

О печатной плате.

На рисунках 3, 4 показана печатная плата и размещение компонентов.

Рисунок 3 – Печатная плата стабилизатора напряжения.

Рисунок 4 – Размещение компонентов.

Внешний вид готовой платы показан на рисунке 5.

Рисунок 5 – Внешний вид готовой платы набора NK037.

Транзистор VT2, микросхема DA1 и переменный резистор с платы вынесены.

На рисунке 6 можно посмотреть внешний вид вольтметра на PIC16F676. Вольтметр будет использоваться для последующей индикации выходного напряжения.

Рисунок 6 – Внешний вид вольтметра на PIC16F676.

О сборке.

А теперь самое интересное — сборка лабораторного блока питания.

В качестве основы, для крепления двух плат и радиаторов, выбрал обычный ламинат толщиною около 8мм.

Рисунок 7 – Основа для двух плат и радиаторов.

Саму основу, чуть позже, буду крепить к металлическому корпусу, а пока, чтоб не мешались шляпки винтов, засверливаю их под потай.

Рисунок 8 – Засверливаем ламинат под потай.

Рисунок 9 – Засверливаем ламинат под потай.

Вот что получилось – рисунок 10.

Рисунок 10 – Две платы и радиаторы на основании из ламината.

В качестве сетевого понижающего трансформатора использовал трансформатор с тороидальным сердечником, который закрепил к корпусу при помощи мебельной петли и длинного винта. Под трансформатор наклеил двухсторонний скотч, исключающий скольжение. Рисунки 11,12.

Рисунок 11 – Крепление трансформатора к корпусу блока питания.

Рисунок 12 – Снизу трансформатора приклеен двухсторонний скотч.

Сам корпус состоит из двух г-образных пластин, которые винтами скрепляются между собою. Передняя и задняя панели сделаны из гетинакса.

В задней панели насверлил отверстий для вентиляции, а также отверстие для сетевого шнура и предохранителя — рисунок 13.

Рисунок 13 – Внешний вид задней панели.

Отверстия сверлил, используя шаблон — рисунок 14.

Рисунок 14 – Шаблон для задней панели.

Сетевой шнур к задней панели прикрепил, используя небольшой хомут — рисунок 15.

Рисунок 15 – Крепление сетевого шнура к задней панели.

На передней панели лабораторного блока питания закрепил индикатор, переменный резистор, клеммы для проводов питания, кнопку включения сети и светодиод. Рисунки 16-18.

Рисунок 16 – Крепление индикатора на передней панели.

Рисунок 17 – Крепление индикатора на передней панели.

Рисунок 18 – Крепление сетевого выключателя и светодиода.

Внешний вид передней панели — рисунок 19.

Рисунок 19 – Внешний вид передней панели лабораторного блока питания.

Ко дну корпуса прикрутил резиновые ножки, чтоб не скользил по столу – рисунок 20.

Рисунок 20 – Резиновые ножки, чтоб блок питания не скользил.

Фото готового лабораторного блока питания можно посмотреть на рисунках 21, 22

Рисунок 21 – Готовый лабораторный блок питания.

Рисунок 22 – Готовый лабораторный блок питания.

Скачать datasheet LM350 (85,5 KiB, скачано: 274)

Принципиальная схема блока питания приведена на рисунке ниже. Источник питания построен с использованием мостового выпрямителя (BR1), регулируемого стабилизатора напряжения LM350 (IC1), транзисторов BC327(T1) и BC337(T2) и нескольких дополнительных компонентов.

Если использовать трансформатор с напряжением на вторичной обмотке 18-20 В с номинальным током 2A, с данной схемой мы можете получить выходное напряжение V_OUT1 от 1,2 В до примерно 16,5 В, на разъеме CON3, и выходное напряжение V_OUT2 от 0 В до 15 В, на разъеме CON2.

Вход регулируемого блока питания защищен предохранителем 2А F1. Конденсаторы С3 и С5 (2200 мкФ) являются основными фильтрующими конденсаторами.

Входное напряжение ограничено максимальным входным напряжением микросхемы LM350. Максимальная рассеиваемая мощность LM350 составляет около 25 Вт.

Согласно datasheet на LM350, входное напряжение LM350 может быть от 3 В до 35 В, а выходное напряжение может регулироваться в диапазоне от 1,2 В до 33 В

Выходное напряжение V_OUT1 можно рассчитать по следующей формуле:

Выходное напряжение V_OUT2 примерно на 1,5 В ниже, чем V_OUT1, и, следовательно, может начинаться с 0В.

Транзисторы T1 и T2 совместно с потенциометром VR3 образуют блок ограничения по току. Минимальный выходной ток составляет около 0,35 А и зависит от резистора R2 и потенциометра VR3.

Бегунок потенциометра VR3 должен находиться в крайнем правом положении для получения минимального выходного тока, а в крайнем левом положении — для получения максимального выходного тока.

Максимальный выходной ток составляет около 2А. когда VR1 настроен на максимальный выходной ток, T1 и T2 будут открыты, а светодиод LED2 будет светиться. В противном случае транзисторы будут T1 и T2 будут заперты, и LED2 будет выключен.

Конденсаторы С4 и С9 предотвращают переключение транзисторов Т1 и Т2 во время переходных процессов. Выходное напряжение регулируется с помощью потенциометров VR1 и VR3.

VR2 используется для грубой регулировки, в то время как VR3 используется для более точной регулировки выходного напряжения.

Соберите схему на плате. Подайте примерно 18-20 В на разъем CON1. Свечение светодиода LED1 указывает на наличие входного питания. LED2 светится, когда срабатывает ограничение по току.

Простой двух полярный стабилизатор напряжения на LM317.

За основу устройства взята схема описанная в выше, и добавлено плечо стабилизации отрицательного напряжения.

Характеристики и достоинства двух полярного стабилизатора

• напряжение стабилизации от 1,2 до 30 В;
• максимальный ток до 5 А;
• используется малое количество элементов;
• простота в выборе трансформатора, так как можно использовать вторичную обмотку без центрального отвода;

Детали устанавливаются на односторонний стеклотекстолит. Транзистор VT1, VT2 и микросхемы LM317 и LM337 следует устанавливать на радиаторы. При установке на общий радиатор следует использовать изолирующие прокладки и втулки.

Детали и монтаж

Диоды Д1-Д4 должны бить закреплены на радиаторе. Также допускается использование готового диодного моста на ток больше 20А.

Мощный полевые транзисторы VT1-VT4 обязательно должны быть закреплены на радиаторе, который можно дополнительно оснастить вентилятором. Нагрев транзисторов при больших токах в нагрузке может быть значительным.

Рис. 2. Размещение выводов у микросхемы TL431.

Рис. 3. Размещение выводов у полевого транзистора IRFZ40.

Резисторы цепочки сравнения R8, R9 и конденсатор C8 должны быть смонтированы как можно ближе к выходу — на клеммах выходных устройства.

Резистор R7 — проволочный, его сопротивлением задается ток срабатывания защиты от короткого замыкания: Ток К.З. = 0.6/R7.

Переделка ATX БП в лабораторный

У каждого есть радиолюбителя есть мощный блок питания ATX от компьютера, который выдаёт 5В и 12В. Его мощность от 200вт до 500вт. Зная параметры управляющего контроллера, можно изменить параметры ATX источника. Например повысить напряжение с 12 до 30В. Популярны 2 способа, один от итальянских радиолюбителей.

Рассмотрим итальянский способ, который максимально простой и не требует перемотки трансформаторов. Выход ATX полностью убирается и дорабатывается согласно схеме. Огромное количество радиолюбителей повторили эту схему благодаря своей простоте. Напряжение на выходе от 1В до 30В, сила тока до 10А.