Универсальный источник питания

Универсальный источник питания

Универсальный блок питания — незаменимая вещь, которая обязательно должна присутствовать в мастерской любого радиолюбителя. Протестировать только что разработанную схему, проверить попавшееся под руку устройство, зарядить аккумулятор, срочно запитать какой-нибудь медицинский прибор, у которого родной блок питания внезапно вышел из строя или просто сели батарейки.

Да мало ли для его может потребоваться постоянное напряжение. И хорошо бы, чтобы величину этого постоянного напряжения можно было бы в некоторых пределах регулировать, а еще лучше — наличие у блока питания регулировки тока, чтобы по достижении определенной величины тока, напряжение бы больше не повышалось, а удерживалось бы на таком уровне, чтобы заданный ток нагрузки ни в коем случае не оказался бы превышен.

Описанные потребности в полной мере способен удовлетворить лабораторный блок питания, который по сути и является универсальным источником питания. И не только радиолюбителю, но и любому домашнему мастеру желательно иметь в хозяйстве такой универсальный источник электричества.

Универсальные лабораторные блоки пиатния выпускаются они на различные максимальные ток и напряжение. На лицевой панели такого блока питания, кроме ручек грубой и точной регулировки напряжения и тока, имеются вольтметр и амперметр, а также разъемы для присоединения щупов и кнопка-выключатель. Щупы и сетевой кабель идут в комплекте.

Блоки питания такого плана имеют, как правило, очень нехитрое устройство. Давайте для примера рассмотрим упрощенную схему элементарного лабораторного блока питания, имеющего следующие выходные параметры: постоянное напряжение регулируется в пределах от 0 до 30 В, а ток — от 0 до 5 А. Сетевой трансформатор с выпрямителем, а также вольтметр с амперметром на схеме не показаны.

Исходное постоянное напряжение получается в таких блоках, как правило, путем выпрямления переменного тока, который берется со вторичной обмотки сетевого трансформатора, пропускается через диодный мост и заряжает конденсатор.

Далее это постоянное напряжение, скажем, в районе 35 вольт, подается на схему регулятора напряжения, выполненного на базе микросхемы LM317 – регулируемого интегрального стабилизатора напряжения. Данная трехвыводная микросхема позволяет ограничить выходное напряжение таким образом, чтобы напряжение между ее 2 и 3 выводами сохранялось бы на уровне 1,25 вольт.

Поскольку сама микросхема LM317 имеет ограничение по току до 1,5 А, в схеме блока питания присутствует мощный биполярный транзистор MJ2955, и весь рабочий ток, вплоть до 5 ампер, идет именно через него. Внутри корпуса блока питания данный транзистор закреплен на радиаторе значительной площади. А микросхема LM317 включается в цепь базы этого мощного транзистора, и лишь управляет ее током.

Напряжение выхода задается нижним по схеме регулировочным резистором: чем его сопротивление выше — тем меньшее напряжение будет на выходе, ток базы транзистора MJ2955 при этом ограничивается схемой LM317, как только выходное напряжение достигнет установленного нижним резистором значения (см. даташит на LM317).

Операционный усилитель 301A предназначен здесь для защиты выхода блока питания по току: когда установленный ток превышен (его задает верхний по схеме регулировочный резистор), на выходе операционного усилителя появляется отрицательное напряжение, при этом загорается светодиод СИД, а поскольку потенциал 2 вывода микросхемы LM317 из-за этого понижается, выходное напряжение опять же уменьшается (по тому же механизму, как и ограничение напряжения с помощью нижнего по схеме регулировочного резистора), ток базы транзистора MJ2955 снова ограничен микросхемой LM317.

Лабораторный блок питания на транзисторах

Лабораторный блок питания (ЛБП), представленный в этой статье, имеет простую, но в то же время надежную и хорошо повторяемую схему. В качестве основных компонентов устройства используются биполярные транзисторы. ЛБП может служить для: тестирования силовых транзисторов, питания светодиодов (LED-панелей), зарядки различных типов аккумуляторов, питания электронных устройств напряжением 0–40В и током до 2,5А.

В качестве защиты от короткого замыкания лабораторного блока питания используется стабилизация выходного тока. Порог максимального тока можно установить с помощью подстроечного резистора в пределе 0,5–2,5А. Регулировка тока нагрузки в процессе эксплуатации выполняется от нуля до установленного порога с помощью переменного резистора.

Верхний предел выходного напряжения также может быть установлен с помощью подстроечного резистора в диапазоне 10–40В. Регулировка выходного напряжения в процессе эксплуатации осуществляется переменным резистором от нуля до установленного порога.

Схема лабораторного блока питания на транзисторах

Схема ЛБП надежная и имеет хорошую повторяемость, взята она из журнала Elektor Electronics №4 1999 года. Оригинал этой статьи можно скачать в формате PDF, ссылка под данной статьей.

На схеме присутствует только блок самого стабилизатора. Отсутствие выпрямителя обусловлено неопределенностью номиналов компонентов исходя из конкретных параметров лабораторного блока питания.

Транзисторы T5 и T6 образуют дифференциальный усилитель, который сравнивает часть опорного напряжения с напряжением на выходе ЛБП. Опорное напряжение образует параметрический стабилизатор R7D2D3. Часть его отбирается переменным резистором P1. Выходное значение напряжения берется с делителя P4R5.

Когда Uвых ЛБП возрастает, то и на делителе P4R5 падение напряжения увеличивается. Когда значение на делителе станет больше чем установленное потенциометром P1, то транзистор T5 прикроется больше чем T6 и на резисторе R2 падение увеличится. Вследствие чего транзистор T4 откроется и подтянет базу T3 к общему проводу (Gnd). Транзисторы T3, T4 и силовой регулирующий транзистор T1 прикроются, уменьшив выходное напряжение лабораторного блока питания, до тех пор, пока значения на базах (T5 и T6) дифференциального усилителя не станут равными.

Транзистор T7 отвечает за стабилизацию тока. Его датчиком является резистор R4, через который протекает весть ток нагрузки. При возрастании тока на датчике R4, а, следовательно, и на цепи P3R6P2 падение напряжения также повысится. Это падение через токоограничивающий резистор R8 попадает на базу T7. При достижении определенного значения транзистор T7 открывается и подтягивает базу T3 через резистор R2 к общему проводу (Gnd) и на выходе эмиттерного повторителя напряжение начнет снижаться. Так работает стабилизация тока.

Максимальный (предельно возможный) ток ЛБП устанавливается подстроечным резистором P3. При P3=0, максимальный выходной ток составит 2,5А, а при P3=250кОм максимальное значение составит 500мА.

Регулировка тока нагрузки ЛБП выполняется вращением движка потенциометра P2.

Максимальное (предельное) напряжение на выходе ЛБП устанавливается подстроечным резистором P4. При P4=0 максимальное Uout=10В, а при P4=25кОм Uout=40В.

Регулировка выходного напряжения осуществляется потенциометром P1.

Компоненты схемы

В качестве подстроечных резисторов P3 и P4 лучше применить многооборотные компоненты типа «3296W». Причем, номиналы 250кОм и 25кОм я не нашел и вместо них поставил 200кОм и 20кОм.

Резистор R7 должен быть мощностью 0,5Вт. Шунт R4 лучше поставить мощностью 5Вт (греется здорово).

В качестве стабилитрона D2 я установил BZX55C 2V4, а в качестве стабилитрона D3 я установил 1N4740A.

Силовой транзистор 2N3055 можно заменить на более мощный NPN транзистор, например TIP35C, 2SC5200 или другой им подобный, но напрямую в плату их устанавливать нельзя, цоколевка не подходит, необходимо редактировать печатную плату, поэтому устанавливаем на проводах.

Транзисторы BC547/BC557 меняются на BC546/BC556.

Транзисторы дифференциального каскада (T5 и T6) желательно подобрать по коэффициенту передачи тока (h21э).

Печатная плата лабораторного блока питания

Печатную плату ЛБП я разводил под свои нужды и размеры компонентов, ссылка на нее под статьей. При желании вы можете ее откорректировать под свои требования.

Размер печатной платы 84×65 мм. На ней есть подписи порядковых номеров компонентов и их значения.

Обратите внимание на номера выводов переменных резисторов P1 и P2 (P2 относительно P1 развернут на угол 180 0 ). У меня они устанавливаются на шлейфах, поэтому проблем с этим нет.

Потенциометры не рекомендую устанавливать через разъемы, показанные ниже на фото. При потере их контакта, может произойти скачок выходного напряжения или не работать стабилизация по току, что приведет к выходу из строя T1.

Рядом с выходом на печатной плате ЛБП имеются ножевые клеммы с надписями «black», «yellow» и «red» для подключения китайского вольтамперметра. Если вы не применяете такой вольтамперметр, то просто впаиваем перемычки между клеммами «black» и «red».

А вообще, я не советую применять 4-разрядные китайские вольтамперметры, похожие на мой, так как у них малая частота обновления показаний. Очень неудобно им пользоваться и устанавливать необходимое значение.

Транзистор T1 соединяется с печатной платой с помощью проводов, в соответствии с цоколевкой на 2N3055.

Выпрямитель лабораторного блока питания

На схеме выпрямитель отсутствует. Автор схемы предусматривает его расчет индивидуально, под необходимые параметры.

Диодный мост я установил с токовым запасом. Мост KBU610 рассчитан на 6А 1000В, а также на его корпусе есть отверстие для крепления теплоотвода. Также подойдет и любой другой диодный мост на 4А и мощнее. При выборе рекомендую взять запас, цена от этого возрастет незначительно.

Емкость фильтра выпрямителя для лабораторного блока питания также рассчитывается индивидуально, исходя из требований пульсаций и параметров трансформатора. На моей печатной плате имеются два посадочных места под электролитические конденсаторы 3300мкФ 50В. Можно обойтись и грубым расчетом – 1000мкФ на каждый 1А.

Трансформатор, примененный мною, имеет две обмотки по 25В, и каждая обмотка рассчитана на 1,8А. Эти обмотки я соединил параллельно (соблюдая фазировку).

Вообще ток обмотки должен быть рассчитан на превышение тока нагрузки в √2 раз, то есть для нагрузки 2А обмотка должна быть рассчитана на 2,8А.

Не стоит забывать и про выпрямленное напряжение, которое после выпрямления, на холостом ходу, на конденсаторе фильтра будет иметь значение в √2 раз больше. То есть, для трансформатора напряжением 25В после выпрямления на емкости фильтра (C4 и C5) получится примерно 35В постоянного тока.

Внимание! Для данного лабораторного блока питания я настоятельно рекомендую не применять трансформатор с напряжением вторичной обмотки более 27В. Это обусловлено напряжением перехода коллектор-эмиттер транзисторов BC547/BC557 (оно составляет 45В) и другими предельными параметрами примененных компонентов.

Охлаждение лабораторного блока питания

Самым горячим элементом лабораторного блока питания является регулирующий силовой транзистор T1. Тепло, рассеиваемое на нем пропорционально разнице между входным и выходным значениями напряжения. Транзистор 2N3055 способен рассеять максимум 115Вт.

Таким образом, если на входе стабилизатора 37В, а на выходе мы установим значение 3В, то при токе 2,5А на транзисторе рассеивается примерно (не учитывая падение на шунте R4):

Это рядом с максимумом, учитывая, что транзистор T1 будет работать в линейном режиме и отвести от него такое количество тепла будет очень сложно. Выходом будет применение радиатора с вентилятором от ПК или применение радиатора с достаточно большой площадью поверхности (читать ниже).

При эксплуатации лабораторного блока питания с нагрузкой 1,5А – 2,5А на диодный мост можно установить небольшой теплоотвод в виде алюминиевой пластинки.

Если представить максимально тяжелый режим и на выходе лабораторного блока питания будет короткое замыкание, то в этом случае на транзисторе T1 упадет практически все напряжение (без учета падения на R4), пусть это падение будет равно 35В (берем по максимуму). При этом максимальный ток будет равен 2,5А. Мощность, рассеиваемая на транзисторе T1, будет примерно равна 80-90 Вт. Для такой мощности необходим радиатор с площадью поверхности 1500 – 2000 см 2 .

Запуск и налаживание лабораторного блока питания

1. Проверить все номиналы компонентов по схеме (и печатной плате) ЛБП.
2. Смыть все остатки флюса и других вспомогательных веществ.
3. Подключить трансформатор к клеммам «AC». Лабораторный блок должен быть не нагружен – режим холостого хода.
4. Ручки переменных резисторов P1 и P2 до упора повернуть по часовой стрелке (на максимум).
5. К выходу ЛБП подключить вольтметр постоянного тока, выбрав необходимый диапазон измерения.
6. Включить в сеть трансформатор и по вольтметру убедиться в присутствии напряжения на выходе лабораторного блока питания.
7. Плавно вращая движок подстроечного резистора P4 установить необходимое максимальное значение. Это будет верхний предел выходного напряжения блока питания. Я установил значение 30В.
8. Нагрузить ЛБП постоянным резистором или электронной нагрузкой так, чтобы максимально возможный ток нагрузки не превышал 500мА. Я нагрузил ЛБП резистором 60 Ом 5Вт (ставим 60-100Ом) и поместил его в ванночку с водой. Путем вращения движка подстроечного резистора P3 выставить ток 200 мА (предварительно подключить амперметр постоянного тока в разрыв нагрузки). Прогнать ЛБП на этой нагрузке в течение 10-20 минут. Понаблюдать за нагревом. Напряжение при стабилизации тока просядет до нескольких вольт, это нормально.
9. Снять нагрузку. Кратковременно замкнуть выход лабораторного блока питания перемычкой. Убедившись, что ЛБП держит короткое замыкание (КЗ), при этом, ток нагрузки остается примерно равный ранее выставленному пределу (200 мА).
10. Замыкаем выход резистором сопротивлением 4-15 Ом и плавно вращая, против часовой стрелки, движок P3 устанавливаем предельно максимальный ток ЛБП. Исходя из малых габаритов своего теплоотвода, я обошелся значением 1А. Если соблюдать все номиналы схемы, то максимум можно выставить 2,5А.
11. Опять снимаем нагрузку и снова устраиваем режим короткого замыкания, убеждаясь, что лабораторный блок его успешно терпит.

Пункты 8 и 9 рекомендую обязательно выполнять. Если не сработает схема стабилизации тока, и вы замкнете выход или нагрузите ЛБП больше чем положено, то моментально выйдет из строя силовой транзистор.

Печатная плата лабораторного блока питания на транзисторах СКАЧАТЬ

Блок питания с регулировкой тока и напряжения.

Для удобства питания электронных поделок, «разгона» и подзарядки в ручном режиме разных аккумуляторов, а также для мелкого ремонта разной домашней электроники хотел купить красивый китайский «лабораторный» блок питания, но почитав обзоры и пролистав цены решил, что качество этих поделок не соответствует цене. Кроме того, хотелось иметь на выходе напряжение до 21-25В, а это уже следующая ценовая категория китайских лабораторных блоков.

В общем, изучив что имелось в закромах, докупил недостающие элементы паззла, и собрал простой бюджетный блок питания, дальше перечень деталей с текущими ценами:

1) Корпус автоматического выключателя – 15грн.

2) Трансформатор понижающий ОСМ1-0,063 220/5-24 – 50грн.

3) Диодный мост на 6А (с запасом, так как трансформатор способен выдать только 2,6А при 24В) – 14грн.

4) Конденсатор электролитический 4700мкФ, 50В – 15грн.

5) Импульсный DC-DC преобразователь на базе XLSEMI XL4015, с регулировкой тока и напряжения (вход 8 — 36В (допускается до 40В), выход 1,25-32В, ток до 5А, 180КГц, КПД до 96%, 75Вт) – 72грн.

6) Цифровой вольтамперметр 100В, 10А (обязательно с запаянным шунтом, напряжение питания 4,5 — 30В) – 90грн.

7) Два однооборотных резистора по 10кОм (R16110N-A10K) – 24грн.

8) 2 гнезда, 2 штекера, 2 «крокодила» – 25грн.

9) usb гнездо – 12грн.

10) Вилка «евро» – 18грн.

11) Провод питания – 5грн.

Итого: 340грн, что на данный момент примерно равно 12,6$.

Ближайший по цене заводской аналог на 1-2А и 15В (типа 1502D и т.п.) стоит от 30$.
Варианты на 30В – от 65$.

Пока не сложил сумму – казалось дешевле, причем в сумму не вошла стоимость пересылки некоторых плат, но не в этом суть.

Собирается все элементарно, ибо конструктор, единственное что может замедлить процесс сборки – подключение вольтамперметра, так как существует масса модификаций данных устройств, и я знаю как минимум два варианта подключения с виду почти одинаковых приборов. Необходимо сверяться с информацией от продавца вольтамперметра, бывают переставлены местами провода входа и выхода замера тока.

В моем случае был ещё одни момент – при том, что с трансформатора выходит 25В, напряжение на входе XL4015 составило 37В, что является практически максимально допустимым пределом, но так как в справочной информации указано, что на самом деле допускается входное напряжение до 40В — данный вариант работает, но на душе не спокойно.

В итоге, переключил одну клемму на контакт обмотки 5В, таким образом на выходе трансформатора 19-20В переменного напряжения, после выпрямителя около 29-30В, и теперь максимальное напряжение на выходе с 33В упало до 26В, что вполне приемлемо.

С целью возможности отображения на индикаторе напряжений от 1,25В — питание на вольтамперметр подал с входа XL4015 через 1Вт резистор номиналом 620 Ом.
В дальнейшем планирую добавить преобразователь напряжения на базе LM2596 (допустимое входное напряжение до 45В) или MC34063 (допустимое входное напряжение до 40В) для получения +5В для питания USB гнезда, но пока временно USB гнездо подключил к выходу XL4015. На данный момент бездумно вставлять USB шнурки нельзя, но вариант рабочий.

Так как пульсации замерить нечем, да и так понятно, что блок не лабораторный, ниже немного простых субъективных впечатлений.

— разрозненно хранящийся хлам был собран в одну компактную коробку, и начал приносить реальную пользу;

— регулировки тока и напряжения работают, максимальное напряжение на выходе отображается 33В/26В, максимум по току кратковременно наблюдал 4,1А при проверке с подключенной автомобильной лампой ближнего/дальнего света, но пока нет радиатора на XL4015, и учитывая возможности катушки на плате преобразователя – эксперименты прекратил;

— судя по показаниям двух мультиметров, и без претензий на точность — «из коробки» вольтамперметр врёт примерно на 0,5В в плюсовую стороны, и судя по обзорам – это общая проблема, но резистор регулировки позволяет выйти в ноль при напряжениях примерно до 10В, дальше продолжает завышать на 0,1-0,3В в плюс, так что качеством вольтамперметра не очень доволен;

— после примерно 0,8-1А начинает заметно занижать ток, для 2А разница составляет 0,15-0,18А, пока не регулировал;

— немного греется XL4015, если особо не грузить — можно оставить как есть, но лучше — приклеить на микросхему радиатор;

— гудит, что в общем, предсказуемо )

С удовольствием выслушаю предложения и замечания, так как учитывая напряжение питания преобразователя на грани фола, данный вариант требует доработки.

Update:
Ниже финальная версия с отдельным шим преобразователем на MC34063 для получения 5В на USB разъёме.
Собрано по схеме из datasheet, с отступлениями на то, что было в наличии. Ток ограничен

900мА (6 резисторов по 1 Ом в параллель).

• +4
• 26 января 2016, 21:17

Комментарии ( 92 )

Изначально и собирался сделать на базе импульсного блока питания от ноутбука, но не нашел подходящего корпуса, единственный вариант — нужно было пилить CD/DVD привод, но возможно я к этому вернусь, тем более что в этом блоке ни одного индикатора не ввел, спешил. Или как приставку сделаю — отдельно БП, отдельно схема преобразователя и управления.

А лишний блок питания от ноута пока используется в качестве зарядного устройства для аккумулятора шуруповерта — перевел 18В шуруповерт на литиевые 18650 банки от батареи ноутбука. В корпусе старой батареи спаял банки 3х2, соеднил последовательно, запитал от 20В через преобразователь напряжения на LM2596, выставив напряжение на татареи 12,7В.

Сначала думал соединить 4 банки последовательно, и получить 16,8В, но все 6 банок оказались рабочими, а сдох контроллер, попробовал вариант 3х2, т.е. 12,6В, так и оставил. Впечатление такое, что момент возрос, хоть скорость и заметно упала. Из рук выпрыгивает при старте 🙂

Думал тоже написать, но без индикации окончания заряда и с зарядко без балансировки вроде бы и не о чем…

Лабораторный блок питания своими руками 0-30В 0-5А

Некоторым радиолюбителям необходимо иметь в своем арсенале лабораторный блок питания от нуля вольт, иногда это необходимо, а иногда это просто модно. Сегодня у нас статья посвящена именно такому блоку. Мы рассмотрим подробно пошаговую сборку этого ЛБП, а также в процессе сборки постараемся кратко раскрыть основные принципы работы ее узлов.

Лабораторный блок питания своими руками 0-30В 0-5А

Когда был изготовлен блок 1,3-30 В, именного тогда пришла идея немного модернизировать схему и расширить рабочее напряжение от 0 В. По сути, схема лабораторного блока питания дополнилась лишь небольшим количеством элементов.

Как видим, ничего нового, та же LM317 усиленная парой мощных транзисторов TIP36C, ограничение и стабилизация тока также организованно на LM301. Но присутствует стабилизатор 7905 и дополнительный делитель состоящий из R9 и Р4, который позволяет формировать отрицательные 1,2 В. В общем, читаем инструкцию по сборке и настройке блока.

Лабораторный блок питания — пошаговая сборка

Первым делом необходимо выбрать подходящий мощный трансформатор. Для нашего блока им станет ТПП-319. Перед сборкой необходимо как следует его нагрузить и проверить, как он держит нагрузку, и какой максимальный ток он способен выдать.

После подготовки и подключения трансформатора, а также диодного моста BR1, необходимо установить на его выход конденсатор С1 и приступать к плате.

Плату блока питания для самостоятельного изготовления можно скачать в конце статьи в формате lay.

Шаг. 1 Установка элементов, отвечающих за регулировку напряжения

Устанавливаем предохранитель F1. Резистор R1 временно заменяем перемычкой. Далее устанавливаем стабилизатор с регулируемым выходным напряжением LM317. Также на свои места устанавливаем R4 и R6 и подключаем переменный резистор Р3. На плате вместо Р4 устанавливаем временную перемычку на минус блока.

Сейчас мы подключаем основу блока – детали, отвечающие за регулировку напряжения. Выходное напряжение на стабилизаторе LM317 зависит от делителя напряжения, собранного на R6 и Р3.

На выходе мы получим регулируемое стабилизированное напряжение от 1,2 В. Максимальный ток, который сейчас может пропустить через себя LM317 это 1,5 А. Сейчас можно закрепить небольшой радиатор на LM317 и нагрузить выход БП нагрузкой. Важно на данном этапе не перегружать БП, выходной ток не должен превышать 0,5 А т.к. LM317 будет очень сильно нагреваться.

Шаг. 2 Установка конденсаторов фильтра

Устанавливаем конденсаторы С3; С4; С8 — С12. После установки С9 регулировка напряжение станет более плавной. По выходным характеристиками на данном этапе блок остается без изменений.

Шаг. 3 Подключение силовых транзисторов

Снимаем перемычку, установленную вместо резистора R1. Устанавливаем R1 на свое место. Подключаем транзисторы Т1-Т2 и балансировочные резисторы R7 — R8. Устанавливаем R5. R5 – выполняет роль шунта. В дальнейшем LM301 будет отслеживать падение напряжения на нем.

При небольшой нагрузке ток будет идти через LM317, а при увеличении нагрузки из-за падения напряжения на R1 (на 0,6-0,8 В) откроются транзисторы. Транзисторы необходимо установить на хороший радиатор с принудительным охлаждением. На выходе будет регулировка напряжения от 1,2-30 В, но без ограничения тока. Важно! Пока не закончена сборка блока, не устраивать короткое замыкание на выходе БП.

Шаг. 4 Балансировка транзисторов

Работу пары транзисторов необходимо сбалансировать, для этого нагружаем блок. Выходной ток лучше не превышать 3 А. Измеряем ток, проходящий через транзистор Т1, затем через транзистор Т2. Амперметр поочередно подключаем в коллекторную цепь каждого из транзисторов. Если ток примерно одинаковый, переходим к шагу №5. Если перекос тока значительный, необходимо с помощью R7 и R8 добиться максимально близких значений. В качестве нагрузки лучше использовать нихромовую проволоку или спираль от ТЭНа.

Как показывает практика, если пара транзисторов из одной партии и новая, то скорей всего ток, проходящий через каждый транзистор, будет одинаковым.

Если транзисторы отказываются работать в паре, но работают в этой схеме нормально по отдельности — следует уменьшить R1 до 10 Ом.

Шаг. 5 Подключение питания для ОУ и периферии

В следующем шаге мы поработаем над питанием LM301 и периферийных устройств. Для питания вентилятора и цифрового вольтамперметра используется стабилизатор 7812. Питание для него берется с основного моста BR1, а на выходе мы уже получим стабилизированное напряжение 12 В. Также на выходе 7812 устанавливается конденсатор С13. Стабилизатор 7812 желательно установить на небольшой радиатор.

Для формирования отрицательного питания LM301 используется отдельная обмотка трансформатора, которая подключается к диодному мосту BR2 и конденсатору С2 (положительный вывод конденсатора подключается на минус блока). Далее напряжение поступает на стабилизатор отрицательной полярности 7905. Важно учесть, что напряжение на входе стабилизатора должно быть порядка 7-9 В. На выходе 7905 устанавливается конденсатор С14.

После установки необходимо произвести замеры напряжения относительно минуса БП. Черный щуп мультиметра подключается на минус блока, а красный на выход стабилизатора 7905. Показания должны быть – 5 В (минус 5 вольт). На выходе 7812 должно быть 12 В.

Шаг. 6 Установка операционного усилителя и элементов стабилизации тока

Устанавливаем LM301, переменный и подстроечный резистор Р1 и Р2, конденсатор С5;С6;С7, резисторы R2; R3, а также диоды D1; D2 и светодиод LED1. Не забываем поставить перемычку на плате идущую от Р2 .

Пара слов о работе операционного усилителя в этом лабораторном блоке питания. LM301 в данном блоке работает в режиме компаратора. R5 – выполняет роль шунта, LM301 отслеживает на нем падение напряжения.

С помощью делителя, состоящего из резисторов Р1; Р2 и R3, устанавливается на инвертирующем входе опорное напряжение. Если напряжение на инвертирующем входе больше, чем на неинвертирующем на разницу, не превышающую опорное напряжение, на выходе LM301 будет напряжение равное напряжению питания LM301 (такое же, как и на выходе БП). Светодиод не загорится, так как включен обратной полярностью. Как только напряжение на инвертирующем входе превысит напряжение на неинвертирующем, на разницу значения опорного напряжения, то на свой выход ОУ подаст -5V и светодиод загорится. Напряжение отрицательной полярности проходит через LED1 и D1 попадает на управляющий вывод LM317. Вывод частотной коррекции LM301, включенный через диод D2 на выход блока питания, гасит напряжение на выходе ОУ до безопасного для светодиода LED1 уровня.

Таким образом, вращая потенциометр Р1, можно изменять опорное напряжение на инвертирующем входе и соответственно ограничивать ток, проходящий через R5.

На данном этапе о правильной работе LM301 можно судить, когда Р2 или Р1 будет установлен в крайнем минимальном положении, при этом загорится светодиод, а напряжение на выходе блока сбросится на ноль. На этом этапе лабораторный блок питания готов на 90%.

Шаг. 7 Установка нуля

Для регулировки напряжения LM317 он нуля вольт на таком лабораторном блоке питания, будем заимствовать идею, описанную производителем LM117. Тут для регулировки от нуля вольт используется опорное стабилизированное напряжение – 1,2 В (минус 1,2 В).

Как видим, в первоисточнике используется источник опорного напряжения LM113. Его можно заменить современным аналогом LMV431, который лучше согласован с LM317 и имеет опорное напряжение – 1,24 В (минус 1,24 В). Но, при использовании такого подхода возникнет проблема с покупкой LMV431, зачастую магазины везут ее только под заказ и не в самые короткие сроки.

С учетом того, что отрицательное питание LM301 в нашем блоке и так стабилизированное с помощью 7905, то нам достаточно установить делитель напряжения состоящий из R9 и Р4. А с помощью Р4 уже можно добиться значения — 1,25 В (минус 1,25 В) на делителе.

Снимаем временную перемычку, установленную вместо Р4. Устанавливаем R9 и Р4 на свои места. Переводим Р1 и Р2 в средние положения. Р4 устанавливаем в крайнее положение так, что бы его сопротивление было минимальным и включаем блок. С помощью Р3 мы устанавливаем минимальное выходное напряжение блока, оно будет 1,2 В. Далее, увеличивая сопротивление Р4, добиваемся значение 0 В на выходе блока. Теперь доступный диапазон регулировки напряжения составляет 0-30 В.

Шаг. 8 Установка защитных диодов

Устанавливаем диоды D3 и D4. D3 будет защищать вход блока от всплесков напряжений обратной полярности, т.к. эксплуатация лабораторного блока будет происходить в различных условиях. D4 защищает выход LM317 от ситуаций, когда напряжение на выходе LM317 превышает напряжение на ее входе.

Шаг. 9 Настройка ограничения максимального тока

• Выставляем на блоке 12В.
• Р2 устанавливаем на максимум (т.е. регулировка тока включена максимальная) — на выходе 12 В.
• Р1 — на минимум (подстройка максимального тока) т.е. выходной ток будет ноль и напряжение упадет до 0 — горит светодиод.
• Берем нихромовую спираль сопротивлением 2 Ом. и подключаем ее к выходу.
• С помощью Р1 начинаем регулировать ток. Когда на выходе 5 А, можно остановиться. В это время вольтметр будет показывать 10 В.

Теперь с помощью Р2 будет доступный диапазон тока 0 — 5 А. Это самый простой метод, который можно рекомендовать для настройки максимального тока такого лабораторного блока питания.

Шаг. 10 Подключение вольтамперметра

При подключении вольтамперметра питание прибора стоит брать со стабилизатора 7812. Отрицательный выход блока на выходную приборную клемму подключается уже через вольтамперметр.

Для точной (тонкой) регулировки тока и напряжения можно ввести дополнительные переменные резисторы номиналом около 5% от основного регулятора. Например, с Р3 можно подключить последовательно переменный резистор на 220 Ом, а с Р2 можно подключить последовательно переменный резистор на 20 кОм и повторно произвести настройку ограничения тока.

Вот таким получился лабораторный блок питания своими руками. Приносим огромную благодарность Владимиру Сметанину, который не побоялся собрать прототип платы и героически преодолел все трудности сборки блока, чтобы предоставить действительно интересные материалы!

Благодаря Владимиру, лабораторный блок питания имеет индивидуальную лицевую панель, созданную с помощью ЧПУ фрезеровки.