Схема блока питания лабораторного своими руками. Блок питания на стабилитроне и транзисторе. Как сделать двухполярное питание

Сергей Никитин

Простой лабораторный блок питания.

Описанием этого простого лабораторного блока питания, я открываю цикл статей, в которых познакомлю Вас с простыми и надёжными в работе разработками (в основном различных источников питания и зарядных устройств), которые приходилось собирать по мере необходимости из подручных средств.
Для всех этих конструкций в основном использовались детали и части от списанной с эксплуатации старой оргтехники.

И так, понадобился как-то срочно блок питания с регулировкой выходного напряжения в пределах 30-40 вольт и током нагрузки в районе 5-ти ампер.

В наличии имелся трансформатор от бесперебойника UPS-500, в котором при соединении вторичных обмоток последовательно, получалось около 30-33 Вольт переменного напряжения. Это меня как раз устраивало, но осталось решить, по какой схеме собирать блок питания.

Если делать блок питания по классической схеме, то вся лишняя мощность при низком выходном напряжении будет выделяться на регулирующем транзисторе. Это мне не подходило, да и делать блок питания по предлагаемым схемам как то не захотелось, и ещё нужно было-бы для него искать детали.
По этому разработал схему под те детали, какие на данный момент у меня были в наличии.

За основу схемы взял ключевой стабилизатор, чтобы на греть в пустую окружающее пространство выделяемой мощностью на регулирующем транзисторе.
Здесь нет ШИМ-регулирования и частота включения ключевого транзистора, зависит только от тока нагрузки. Без нагрузки частота включения в районе одного герца и менее, зависит от индуктивности дросселя и ёмкости конденсатора С5. Включение слышно по небольшому циканию дросселя.

Транзисторы MJ15004 были в огромном количестве от ранее разобранных бесперебойников, поэтому решил поставить их на выходные. Для надёжности поставил два в параллель, хотя и один вполне справляется со своей задачей.
Вместо них можно поставить любые мощные p-n-p транзисторы, например КТ-818, КТ-825.

Дроссель L1 можно намотать на обычном Ш-образном (ШЛ) магнитопроводе, его индуктивность особо не критична, но желательно, чтобы подходила ближе к нескольким миллигенри.
Берётся любой подходящий сердечник, Ш, ШЛ, с сечением желательно не меньше 3 см,. Вполне подойдут сердечники от выходных транформаторов ламповых приёмников, телевизоров, выходные трансформаторы кадровых развёрток телевизоров и т.д. Например стандартный размер Ш, ШЛ-16х24.
Далее берётся медный провод, диаметром 1,0 - 1,5 мм и мотается до заполнения окна сердечника полностью.
У меня дроссель намотан на железе от трансформатора ТВК-90, проводом 1,5 мм до заполнения окна.
Магнитопровод, конечно собираем с зазором 0,2-0,5мм.(2 - 5 слоёв обычной писчей бумаги).

Единственный минус этого блока питания, под большой нагрузкой дроссель у меня жужжит, и этот звук меняется от величины нагрузки, что слышно и немного достаёт. Поэтому наверно нужно дроссель хорошо пропитывать, а может ещё лучше - залить полностью в каком нибудь подходящем корпусе эпоксидкой, чтобы уменьшить звук "цикания" .

Транзисторы я установил на небольшие алюминиевые пластины, и на всякий случай поставил внутрь ещё и вентилятор для их обдува.

Вместо VD1 можно ставить любые быстрые диоды на соответствующее напряжение и ток, у меня просто в наличии много диодов КД213, поэтому я их в таких местах в основном везде и ставлю. Они достаточно мощные (10А) и напряжение 100В, что вполне достаточно.

На мой дизайн блока питания особо внимание не останавливайте, задача стояла не та. Нужно было сделать быстро, и работоспособно. Сделал временно в таком корпусе и в таком оформлении, и пока это "временно" уже довольно долго работает.
Можно в схему ещё добавить амперметр для удобства. Но это дело личное. Я поставил одну головку для измерения напряжения и тока, шунт для амперметра сделал из толстого монтажного провода (на фотографиях видно, намотан на проволочном резисторе) и поставил переключатель "Напряжение" - "Ток". На схеме это просто не показал.

Литий-Ионные (Li-Io), напряжение заряда одной банки: 4.2 - 4.25В. Далее по числу ячеек: 4.2, 8.4, 12.6, 16.8.... Ток заряда: для обычных акумов равен 0.5 от ёмкости в амперах или меньше. Высокотоковые можно смело заряжать током, равным ёмкости в амперах (высокотоковый 2800 mAh, заряжаем 2.8 А или меньше).
Литий-полимерные (Li-Po), напряжение заряда одной банки: 4.2В. Далее по числу ячеек: 4.2, 8.4, 12.6, 16.8.... Ток заряда: для обычных акумов равен ёмкости в амперах (акум 3300 mAh, заряжаем 3.3 А или меньше).
Никель-металл-гидридные (NiMH), напряжение заряда одной банки: 1.4 - 1.5В. Далее по числу ячеек: 2.8, 4.2, 5.6, 7, 8.4, 9.8, 11.2, 12.6... Ток заряда: 0.1-0.3 ёмкости в амперах (акум 2700 mAh, заряжаем 0.27 А или меньше). Зарядка не более 15-16 часов.
Свинцово-кислотные (Lead Acid), напряжение заряда одной банки: 2.3В. Далее по числу ячеек: 4.6, 6.9, 9.2, 11.5, 13.8 (автомобильный). Ток заряда: 0.1-0.3 ёмкости в амперах (акум 80 Ah, заряжаем 16А или меньше).

Лабораторный блок питания (БП) для радиолюбителя - прибор первой необходимости! Приходиться работать с разными приборами или их элементами. Соответственно существует широкий ассортимент потребителей энергии и у всех разные питающие напряжения. Ничего не остается, как приобрести уже готовый БП. Но прицениваясь в радиомагазинах, я понял что это не так уж дешево и решил, что для начала с меня хватит простого, недорогого источника питания. Так как я в этом деле, можно сказать, новичок, для начала обратился к литературе, изучил его принцип работы и хочу рассказать Вам что для этого нужно.

Схема простого лабораторного БП условно состоит из двух частей:
1) непосредственно сам БП (трансформатор, диодный мост и конденсатор) Это основная часть, именно от выбора параметров трансформатора зависит мощность всего БП.
2) небольшая схема регулятора напряжения (может быть на транзисторе или на стабилитроне).

Необходимые элементы:
- Трансформатор;
- Диодный мост;
- Стабилитрон __LM-317;
- Конденсаторы__C1 2200mkF, C2 0,1mkF, C3 1mkF;
- Резисторы _____R1 4.7 kOm (переменный), R2 200 Om;
- Вольтметр;
- Светодиод;
- Предохранитель;
- Клеммы;
- Радиатор.

Раз уже все элементы в сборе, приступим.

1й ЭТАП: Готовим плату.
(скачиваний: 1783)

3й ЭТАП: Подключаем плату к трансформатору, и наш БП готов.

Но теперь нужно сделать так, что бы было красиво и практично. Для этого я приобрел корпус и цифровой вольтметр.

Производим монтаж в корпус.

Сегодня многие радиолюбители занимаются самостоятельной сборкой различных электронных приборов. Надо сказать, это интеллектуальное увлечение, которое не только позволяет постоянно держать мозги в тонусе, но и экономить на покупке новых, иногда дорогостоящих, приборов и дополнений к ним.
Сегодня, пожалуй, самым востребованным из всех вариантов электроприборов самостоятельной сборки является блок питания.

Часто многие люди интересуется вопросом, как можно своими руками сделать регулируемый блок питания. Именно этому вопросу и будет посвящена сегодняшняя статья.

Нужное изделие

Любой начинающий радиолюбитель мечтает справиться со сборкой регулируемого блока питания, сделанного на полевых транзисторах. Особенностью такого изделия является то, что здесь имеется возможность регулировать напряжение, получаемое на выходе. Именно поэтому данный тип блока питания и получил название «регулируемый». Блок обладает защитой от перепадов напряжения. Здесь нет ничего сложного, главное знать схемы сборки и точно следовать им.
Пригодиться блок питания регулируемого типа, собранного на полевых транзисторах, может в следующих ситуациях:

• проверка работоспособности схемы, собранной ранее для других целей;
• когда имеется необходимость плавной подачи напряжения;
• как способ облегчить себе работу в будущем, так как вам больше не придется собирать блок питания под требуемый уровень напряжения.

Самодельный блок питания

Блок питания (БП) любого типа, включая регулируемый и собранный на полевых транзисторах, является неотъемлемым элементом, без которого не буду работать ни одни схемы. При этом транзистор может быть достаточно мощным.
Несмотря на то, что промышленные изделия, собранные на полевых транзисторах, представляют собой достаточно качественную продукцию, все равно приятней сделать все своими руками. Ведь здесь качество будет гарантироваться вашим умением и познаниями в радиоэлектронике. К тому же не всегда имеется возможность приобрести нужный блок питания, а вот собрать его своими руками можно всегда. Решив самостоятельно сделать устройство для домашних нужд, вы значительно сэкономите свои финансы, а также получите многофункциональную вещь, без которой трудно обойтись в современном мире.

Где еще может понадобиться

Питание прибора

Перечисленные выше места применения данного типа прибора, созданного при использовании мощных транзисторов, являются лишь небольшой частью обширной сферы их применения. Итак, самодельный блок питания, собранный на мощных полевых транзисторах, может применяться для следующих целей:

• экономия ресурсов аккумуляторной батареи (АКБ). Такие батареи стоят достаточно дорого, чтобы тратить их на различные опыты, с которыми справится регулируемый блок питания;
• обеспечение питания низковольтного электроинструмента;
• участие в электрификации комнат дома, где имеются высокие требования к условиям пожарной безопасности. К таким помещениям относятся сараи, различные хозяйственные постройки, а также гаражи, подвалы и т.д.;

Обратите внимание! При питании приборов переменным током из-за большой величины низковольтной проводки для электроники и бытовой техники могут создаваться различные помехи.

• использование прибора при резке нагретым нихромом таких материалов, как легкоплавкий пластик, поролон и пенопласт;
• оформление светового дизайна домашних помещений. Такой БП позволяет подключать к сети в 220 В светодиодные ленты. Это притом что сами ленты обычно имеют значительно меньшее напряжение;

Обратите внимание! Качественно собранный самодельный блок питания обеспечит вам стабильное освещение и длительный срок службы самой светодиодной ленты.

Светодиодная подсветка

• обеспечение питания пруда, уличного фонтана и любого другого вида наружной иллюминации дома;
• для использования в биоэлектропроцедурах;
• заряжать мобильные портативные устройства (смартфоны, планшеты, мобильные телефоны и т.д.), а также ноутбуки в случае, когда отсутствует стабильный источник электроэнергии.

Указанные выше способы применения самодельного радиоустройства данного типа не являются исчерпывающими, так как область применения изделия очень широка и все перечислить невозможно.

Требования к прибору

Самодельный прибор должен быть рассчитан на питание при любой нагрузке, включая реактивную. Это позволит значительно расширить спектр применения БП в быту.

Обратите внимание! Заданное напряжение должно поддерживаться с высокой точностью и на необходимое время.

При этом его схема защиты от мощных перегрузок, должны быть доступны в плане использования другими домочадцам. Также следует точно следовать выбранной ранее схемы сборки, чтобы избежать неправильного спаивания между собой компонентов прибора. Это позволит избежать в будущем многих проблем, таких как поломка проверяемой аппаратуры, порча самого БП и т.д.

Начало сборки

В самом начале, после того как вы решили собрать своими руками БП с использованием мощных транзисторов, следует перебрать имеющиеся схемы сборки.

Вариант схемы

На рисунке приведена самая простая схема для сборки БН регулируемого типа с использованием мощных транзисторов (полевых). Эта схема состоит из следующих элементов:

• понижающий трансформатор;
• диодный выпрямитель;
• конденсаторный сглаживающий фильтр.

Эти три элемента являются основными функциональными узлами прибора. В зависимости от того, какой будет номинальная мощность самодельного БП, данные узлы будут различаться по типам и габаритам.

Трансформаторы

Самой дорогостоящей и одновременно с этим основной частью БП является трансформатор. Именно он будет осуществлять понижение переменного сетевого напряжения до требуемого вам уровня.
Перед тем как выбрать нужный тип транзистора, следует рассчитать ту электрическую мощность, которая будет нужна. Чтобы получить реальные цифры, необходимо сделать следующие вычисления:

• напряжение умножить на силу тока нагрузки;
• к получившейся цифре приплюсовываем небольшой запас для мощности. Это запас должен составлять примерно 20-30%;
• конечная цифра и окажется необходимой электрической мощностью в данной конкретной ситуации.

Теперь, когда все готово и нужные компоненты куплены, можно приступать к самой сборке.

Собираем БП

Выбранная нами схема достаточно проста и при этом надежна. Поэтому с ней сможет справиться даже новичок в радиоэлектронике.

Обратите внимание! По этой схеме выходное напряжение БП будет плавно меняться в диапазоне от 0,5 до 12 В. Оно будет оставаться стабильным даже в случае изменения напряжения в сети или тока нагрузки.

Первый этап сборки

Сборка проводится следующим образом:

• вначале берем трансформатор. Для этой схемы вам понадобится трансформатор с напряжением в 13-17 В и током до 0,5 А;
• после него должен идти выпрямительный мост, собранный из диодов Д229. Можно использовать готовую диодную сборку (КЦ405);
• на выходе с диодного моста устанавливаем полярный конденсатор с большой емкостью. Он понизит пульсацию выпрямленного напряжения;

Готовый БП

Для более удобного контроля напряжения можно использовать вольтметр.
Следуя приведенной выше схеме, вы без проблем сделаете своими руками регулируемый блок питания с использованием транзисторов. При этом самодельный прибор будет качественным и прослужит вам долго.

Как собрать блок питания с регуляторами своими руками

На разработку этого блока питания потребовался один день, за этот же день он был реализован, и весь процесс был снят на видео камеру. Несколько слов о схеме. Это стабилизированный блок питания с регулировкой выходного напряжения и ограничением тока. Схематические особенности позволяют скинуть минимальную грань выходного напряжения до 0,6 Вольт, а минимальных выходной ток в районе 10мА.

Не смотря на простату конструкции, данному блоку питания уступают даже хорошие лабораторные блоки питания со стоимостью 5-6 тысяч рублей!. Максимальный выходной ток схемы 14Ампер, максимальное выходное напряжение до 40 Вольт - больше не стоит.
Довольно плавное ограничение тока и регулировка напряжения. Блок имеет также фиксированную защиту от коротких замыканий, к стати - ток защиту тоже можно выставить (этой функции лишены почти все промышленные образцы) к примеру, если вам нужно, чтобы защита срабатывала при токах до 1 Ампер - то всего лишь нужно настроить такой ток помощью регулятора настройки тока срабатывания. Максимальный ток - 14Ампер, но и это не предел.

В качестве датчика тока задействовал несколько резисторов 5 ватт 0,39Ом подключенных параллельно, но их номинал можно менять, исходя от нужного тока защиты, к примеру - если планируете блок питания с максимальным током не более 1 Ампер, то номинал этого резистора в районе 1Ом при мощности 3Ватт.
При коротких замыканиях падение напряжения на датчике тока достаточно для срабатывания транзистора BD140, При его открывании срабатывает также нижний транзистор - BD139, через открытый переход которого поступает питание на обмотку реле, в следствии чего, реле срабатывает и размыкается рабочий контакт (на выходе схемы). Схема в таком состоянии может находится сколько угодно времени. Вместе с защитой срабатывает также индикатор защиты. Для того, чтобы снять блок с защиты нужно нажать и опустить кнопку S2 по схеме.
Реле защиты с катушкой 24 Вольт с допустимым током 16-20 и более Ампер.
Силовые ключи в моем случае любимые КТ8101 установленные на теплоотвод (дополнительно изолировать транзисторы не нужно, поскольку коллекторы ключей общие). Заменить транзисторы можно на 2SC5200 - полный импортный аналог или на КТ819 с индексом ГМ (железные), при желании также можно задействовать - КТ803, КТ808, КТ805 (в железных корпусах), но максимальный ток отдачи будет не более 8-10 Ампер. Если блок нужен с током не более 5 Ампер, то можно убрать один из силовых транзисторов.
Маломощные транзисторы типа BD139 можно заменить на полный аналог - KT815Г,(можно также - KT817, 805), BD140 - на КТ816Г (можно также КТ814).
Маломощные транзисторы устанавливать на теплоотводы не нужно.

По сути - представлена только схема управления(регулировки) и защиты (рабочий узел). В качестве блока питания я задействовал доработанные компьютерные блоки питания (последовательно соединенные), но можно любой сетевой трансформатор с мощностью 300-400 ватт, во вторичной обмоткой 30-40 Вольт, ток обмотки 10-15 Ампер - это в идеале, но можно трансформаторы и меньшей мощности.
Диодный мост - любой, с током не менее 15 Ампер, напряжение не важно. Можно использовать готовые мосты, стоят они не более 100 руб.
За 2 месяца было собрано и продано свыше 10 таких блоков питания - никаких жалоб. Для себя собрал точно такой БП, и как только я его не мучил - неубиваемый, мощный и очень удобный для любых дел.
Если есть желающие стать владельцем такого БП, то могу сделать под заказ, свяжитесь со мной по адресу

С уважением - АКА КАСЬЯН