Блок питания на 24 вольта своими руками: схема на 2А и 200 мА

Пригодность блока питания в быту

У всех в доме есть разные приборы, работающие от батареек или аккумуляторов. Чтобы каждый раз не менять элементы, он питается от любого источника, подключенного к 220 В.

Не следует ожидать высокой мощности от небольшого, полностью бестрансформаторного блока. Аккумуляторные инструменты (отвертки, дрели, циркулярные пилы), насосы, планшеты и ноутбуки с ним работать не будут.

К такому источнику питания можно подключать осветительные приборы и электронное оборудование, потребляющие ток до 500 мА:

• небольшие ресиверы;
• светодиодные лампы и гирлянды (но не ленты);
• маломощное портативное медицинское оборудование (наручный тонометр, пульсометр и др параметры);
• модули зарядки телефона;
• детские игрушки;
• моторы для магнитофонов, вентиляторов;
• самодельные устройства;
• платы Arduino.

Устройство и конструкция

Простой бестрансформаторный блок питания на 12 вольт можно сделать из нескольких радиоэлементов. Он представляет собой диодный мост ВД1-4 и 3 однотипных транзисторных стабилизатора, соединенных последовательно.

Другая схема состоит из следующих частей:

• 2 конденсатора С1 и С2;
• 4 диода, образующие мост ВД1-4;
• 1 стабилитрон D1.

С1, подключенный к сети 220 В, отключает большую часть напряжения. Выпрямляется диодным мостом ВД1-4. Цепь D1, C2 представляет собой параметрический стабилизатор, с выхода которого снимается постоянное напряжение, питающее нагрузку.

Более совершенное устройство содержит на входе резистор R1 для подавления пускового тока и RC-цепь, подключенную параллельно гасящему конденсатору C1 и резистору r2 большой мощности для его разряда. Центральная часть схемы такая же. На выходе установлен дополнительный неполярный конденсатор С3.

Дальнейшее улучшение предполагает установку стабилизатора VR1 на выходе блока питания на транзисторе или на микросхеме.

Эти блоки опасны, так как их части находятся под напряжением 220 В. При отсутствии нагрузки (при повреждении стабилизатора) выходной потенциал будет равен напряжению сети.

Область применения

Для подключения к бытовой электросети используются блоки питания с вторичным напряжением импульсного типа 12 Вольт:

• персональные компьютеры различных типов — для зарядки аккумуляторов и работы напрямую от сети;

• для зарядки электронных гаджетов, в том числе сотовых телефонов и смартфонов, плееров и видеокамер, а также других устройств, в конструкции которых используются аккумуляторные батареи;
• для зарядки портативного портативного электроинструмента: отвертки, болгарки и т д;
• для подключения светодиодных осветительных приборов (ламп и светодиодных лент);
• для использования других устройств, требующих работы от сети постоянного тока напряжением 12 В и до 5 ампер — автомагнитолы или автомагнитолы в доме или гараже.

Стабилизатор напряжения LM 7805, LM 7809, LM 7812

Вы наверняка обратили внимание, что напряжение в розетке не 220 В, а колеблется в определенных пределах. Особенно это заметно при подключении мощной нагрузки. Если не принимать никаких специальных мер, он будет изменяться на выходе блока питания в пропорциональном диапазоне. Однако такие колебания крайне нежелательны, а иногда и неприемлемы для многих электронных элементов. Следовательно, напряжение после конденсаторного фильтра необходимо стабилизировать. В зависимости от параметров питаемого устройства используются два варианта стабилизации. В первом случае используется стабилитрон, а во втором — интегрированный стабилизатор напряжения. Рассмотрим применение последнего.

В радиолюбительской практике широко используются стабилизаторы напряжения серий LM78xx и LM79xx. Две буквы обозначают производителя. Поэтому вместо LM могут быть другие буквы, например CM. Маркировка состоит из четырех цифр. Первые два — 78 или 79 — означают положительное или отрицательное напряжение соответственно. Последние две цифры, в данном случае вместо двух x: xx, указывают значение выхода U. Например, если положение двух x равно 12, то этот стабилизатор излучает 12 В; 08 — 8В и так далее

Например, расшифруем следующие приметы:

LM7805 → 5 В положительное напряжение

LM7912 → 12В, U отрицательный

Интегральные стабилизаторы имеют три выхода: входной, общий и выходной; рассчитан на ток 1А.

Если на выходе U намного больше, чем на входе, и при этом потребляется максимальный ток в 1 А, стабилизатор сильно нагревается, то его следует установить на радиатор. Конструкция корпуса предусматривает такую ​​возможность.

Если ток нагрузки намного ниже предельного, устанавливать радиатор не нужно.

Читайте также: Лучшее электроника для радиолюбителей по отличным сделкам Hot Selections 10% Off

Как правильно подключать

Для правильной работы конденсаторов при самостоятельной сборке трансформаторного блока питания 12 В прибор комплектуется резистором с сопротивлением от 3 до 5 МОм на выходе.

Стабилизатор напряжения или тока

Блок питания стандартного типа собран с использованием электролитического конденсатора емкостью не более 10000 мкФ, двухполупериодного мостового выпрямителя, состоящего из диодов с обратным напряжением 50 вольт и прямым током 3А, а также 0 предохранитель, 5А. В роли встроенного регулятора напряжения на 12 В используется конденсатор 7912 или 7812.

Стабилитрон

Для постоянного выходного напряжения от блока питания рекомендуется использовать стабилитрон.

Интегральный стабилизатор напряжения

Без стабилизатора напряжения источник питания не будет работать должным образом. В качестве этих компонентов используются конденсаторы серий LM 78xx и LM 79xx. Стабилитроны выбираются исходя из соответствующего значения параметров тока и напряжения, их на рынке очень много, но наиболее совершенным элементом является тип КР142ЕН12.

Чем больше емкость конденсатора, тем лучше уровень выходного сигнала, он имеет правильную форму и стремится к прямой линии.

Серия LM 78xx

Эти регуляторы напряжения имеют выходной ток до 1 А и выходное напряжение: 5, 6, 8, 9, 12, 15, 18, 24. Также эти конденсаторы имеют защиту от тепловой перегрузки и короткого замыкания.

Серия LM 79xx

Эти регуляторы напряжения имеют те же значения, что и серия 78xx. Они также имеют защиту от тепловой перегрузки и короткого замыкания.

Регулирование выходного напряжения

Если напряжение блока питания нужно отрегулировать от нуля, оптимальной схемой будет параметрический стабилизатор с добавлением переменного резистора.

Плавная регулировка натяжения.

Резистор 1 кОм, подключенный между базой транзистора и общим проводом, защитит триод от выхода из строя при разрыве цепи двигателя потенциометра. При повороте ручки переменного резистора напряжение на базе транзистора изменится от 0 до Ust стабилитрона с задержкой около 0,6 вольт. При этом следует учитывать, что параметры узла будут хуже из-за использования потенциометра: наличие подвижного контакта (даже хорошего качества) неизбежно снизит стабильность напряжения на базе транзистора.

с интегрированным регулятором серии 78XX гораздо труднее достичь регулирования контура от 0 до 12 В. Если диапазона регулировки от 5 до 12 В достаточно, можно воспользоваться микросхемой 7805 и включить ее по схеме с потенциометром. На стабилитроне должно быть примерно 7 вольт (КС168 с диодом или без, КС175 и т.д.). В нижнем положении ползунка потенциометра вывод GND подключается к общему проводу и на выходе будет 5 вольт. Когда двигатель перемещается к верхнему выводу, напряжение на нем повышается до Ust стабилитрона и складывается с напряжением стабилизации микросхемы.

Штатное регулирование от 5 до 12 вольт.

Можно использовать микросхему LM317. Он также имеет три кабеля и специально разработан для создания регулируемых источников. Но для этого стабилизатора нижний порог напряжения начинается с 1,25 вольт. В Интернете есть много цепей LM317 с нулевым регулированием, но более 90% этих цепей не работают.

Стандартная схема подключения LM317.

Изготовление выпрямителя

Что такое выпрямитель и для чего он нужен? Это полупроводниковый диод, который представляет собой преобразователь. С его помощью переменный ток преобразуется в постоянный. Для анализа работы выпрямительного каскада нагляднее использовать осциллограф. Если вы видите перед диодами синусоидальную волну, после них будет почти ровная линия. Но небольшие кусочки синусоиды все равно будут. Избавьтесь от них позже.

К выбору диодов нужно отнестись со всей серьезностью. Если в качестве зарядного устройства предполагается использовать источник питания на 12 Вольт, то необходимо использовать элементы с обратным током до 10 Ампер. Если мы намерены питать потребителей с малым током, то сборки моста будет вполне достаточно. Здесь стоит остановиться. Предпочтение следует отдать схеме выпрямителя, собранной в виде моста — из четырех диодов. При применении к полупроводнику (полуволновая схема) КПД источника питания снижается почти вдвое.

Нюансы изготовления блока питания для шуруповёрта

При изготовлении блока питания на 12 В своими руками для подключения шуруповерта к электрической сети необходимо учитывать следующие нюансы, связанные с его использованием:

1. Выходное напряжение должно быть 18-19В, иначе мощность устройства сильно снизится.
2. Электронные компоненты цепи питания должны соответствовать номинальному току работающей отвертки.
3. Размер собранного блока должен быть таким, чтобы адаптироваться к разборной батарее (в случае встроенной конструкции).

Остальные этапы изготовления такие же, как и в случае отдельно размещенного варианта блока питания.

Схема импульсного блока питания на 12 В

Преимущество этой схемы в том, что эта схема очень популярна в своем роде и повторяется многими радиолюбителями как первый импульсный источник питания и КПД, не говоря уже о размерах. Схема питается от сети напряжением 220 вольт, на входе имеется фильтр, состоящий из индуктивности и двух пленочных конденсаторов, рассчитанный на напряжение не менее 250-300 Вольт емкостью от 0,1 до 0,33 мкФ, может быть снят с блока питания компьютера.
В моем случае фильтра нет, но желательно его надеть.

Кроме того, напряжение подается на диодный мост, рассчитанный на обратное напряжение не менее 400 Вольт и ток не менее 1 Ампера. Также возможна поставка готовой диодной сборки. Кроме того, по схеме стоит сглаживающий конденсатор с рабочим напряжением 400 В, так как амплитудное значение сетевого напряжения находится в районе 300 В. Емкость этого конденсатора выбрана следующим образом, 1 мкФ для 1 Вт мощности, так как большие токи качать с этого блока не собираюсь, поэтому в моем случае стоит конденсатор на 47 мкФ, хотя из такой схемы можно накачать сотни ватт.

Питание микросхемы снято с обрыва, здесь организован силовой резистор R1, обеспечивающий гашение тока, рекомендуется ставить как минимум на два ватта мощнее, так как он греется, затем напряжение выпрямляется с помощью всего один диод и идет на сглаживающий конденсатор, а затем на микросхему. 1 вывод микросхемы — больше мощности, а вывод 4 — меньше мощности.

также есть возможность собрать для него отдельный блок питания и подать по полярности 15 В. В нашем случае микросхема работает на частоте 47-48 кГц для этой частоты, организована RC-цепочка, состоящая из резистора R2. 15 кОм и пленочный или керамический конденсатор 1 нФ. В этой ситуации микросхема будет работать корректно и генерировать на своих выходах прямоугольные импульсы, которые через резисторы R3 R4 поступают на затворы мощных полевых ключей, их значения могут варьироваться от 10 до 40 Ом. Транзисторы необходимо установить на канал N, в моем случае это IRF840 с рабочим напряжением сток-исток 500 В и максимальным током стока при температуре 25 градусов 8 А и максимальной рассеиваемой мощностью 125 Вт.

Далее по схеме идет импульсный трансформатор, после которого идет полноценный выпрямитель из четырех диодов марки HER308, обычные диоды здесь работать не будут, так как они не могут работать на высоких частотах, поэтому мы ставим диоды сверхбыстрые и после моста уже подано напряжение на выходной конденсатор 35 В 1000 мкФ, это возможно, а в импульсных источниках питания 470 мкФ особо большой емкости не требуется.
Вернемся к трансформатору, он расположен на платах компьютерных блоков питания, определить его здесь несложно; на картинке вы видите тот, что побольше, значит он нам и нужен.

Для перемотки такого трансформатора необходимо ослабить клей, которым склеены половинки феррита, для этого берем паяльник или фен и медленно нагреваем трансформатор, можно на несколько минут опустить в кипяток и аккуратно отделите половинки сердцевины. Заворачиваем все базовые обмотки, заворачиваем свои. Исходя из того, что мне нужно получить на выходе напряжение в районе 12-14 Вольт, первичная обмотка трансформатора содержит 47 витков с проводом 0,6мм в двух жилах, изоляцию между обмотками делаем обычным ленты, вторичная обмотка содержит 4 витка одного и того же провода в 7-ми жилах… ВАЖНО намотать в одну сторону, каждый слой заизолировать липкой лентой, пометив начало и конец обмоток, иначе ничего не получится и если так , агрегат не сможет обеспечить всю мощность.

Подбор готового трансформатора

Если есть готовый трансформатор с подходящей по току и напряжению вторичной обмоткой, можно попробовать выбрать уже готовый. Например, в серии TPP есть подходящие изделия с вторичным напряжением близким к 12 вольт.

Трансформатор	Обозначение клеммы вторичной обмотки	Напряжение, В	Допустимый ток, А
CCI48	11–12, 13–14, 15–16, 17–18	13,8	0,27
CCI209	11–12, 13–15	11,5	0,0236
CCI216	11–12, 13–14, 15–16, 17–18	11,5	0,072

Преимущество такого решения — минимальная трудоемкость и надежность заводской конструкции. Минус — трансформатор содержит другие обмотки, общая мощность рассчитана на их нагрузку. Поэтому по весу и габаритам такой трансформатор проиграет.

Стабилизация напряжения на выходе

Для стабилизации выходного напряжения можно использовать целый полупроводниковый элемент. Это может быть как стабилитрон с рабочим напряжением 12 Вольт, так и более современные и совершенные сборки типа LM317, LM7812. Последние предназначены для стабилизации напряжения на уровне 12 вольт. Так что даже если на выходе выпрямительного каскада 15 Вольт, после стабилизации будет только 12 Вольт, все остальное будет нагреваться. Это значит, что установка стабилизатора на радиатор крайне важна.

Общее устройство и принцип действия

Представленная схема проста, надежна и эффективна. Он может быть изготовлен не только методом поверхностного монтажа, но и в виде печатной платы. Эта схема на двенадцать вольт работает, достаточно заранее рассчитать параметры тушащего конденсатора балласта и подобрать необходимое значение тока для конкретного устройства. На практике можно сделать блок на 5,5 вольт с возможностью повышения напряжения до 25 В.

Основа устройства — балластный конденсатор, который гасит сетевое напряжение. Впоследствии ток поступает на диодный выпрямитель, а второй конденсатор действует как фильтр. Иногда возникает необходимость быстро разрядить оба конденсатора. Для этого в схеме предусмотрены резисторы R1 и R2. Другой резистор R3 используется как ограничитель тока при включении нагрузки.

Расчет балластного конденсатора проводится перед сборкой схемы. Для этого используется простая формула C = 3200xI / Uc, где I — ток нагрузки (A), Uc — напряжение сети, C — емкость конденсатора (мкФ). Чаще всего такие расчеты используются для светодиодов.

В качестве примера можно взять любое устройство с током 150 мА. Это может быть обычная светодиодная лампа. Напряжение в сети составит 230 В. Таким образом, 3200 х 0,15 / 230 = 2,08 мкФ. Номинал конденсатора выбирается максимально приближенным к расчетному, то есть его емкость будет 2,2 мкФ, а расчетное напряжение — 400 В.

Импульсный блок питания на TL494 своими руками — схема и подробная инструкция по монтажу

Корпус этого самодельного импульсного блока питания состоит из двух частей: основания Kradex Z4A и вентилятора (кулера), который можно увидеть на фото. Это как бы продолжение тела, но обо всем по порядку.
Что касается необходимых деталей, нам потребуются:

• ШИМ-контроллер (IC1) — TL494.
• Операционный усилитель (IC2) — LM324.
• 2 линейных контроллера (VR1, VR2) — L7805AB и LM7905.
• 4 биполярных транзистора Т1, Т2 — С945 и Т3, Т4 — MJE13009.
• 2 диодных моста — VDS2 (MB105) и VDS1 (GBU1506).
• 5 выпрямительных диодов (D3 — D5, D8, D9) — 1N4148.
• 2 выпрямительных диода (D6, D7) — FR107.
• 2 выпрямительных диода (D10, D11) — FR207.
• 2 выпрямительных диода (D12, D13) — FR104.
• Диод Шоттки (D15) — F20C20.
• 5 индуктивностей — L1 (100 мкГн), L5 на желтом кольце (100 мкГн), L3, L4 (10 мкГн), L6 (8 мкГн).
• Синфазная индуктивность (L2) — 29 мГн.
• 2 импульсных трансформатора — Tr1 (EE16) и Tr2 (EE28 — EE33, ER35).
• Трансформатор (Тр3) — БВ ЭИ 382 1189.
• Предохранитель (F1) — 5А.
• Термистор (NTC1) — 5,1 Ом.
• Варистор (VDR1) — 250 В.
• Резисторы — R1, R9, R12, R14 (2,2 кОм); R2, R4, R5, R15, R16, R21 (4,7 кОм); R3 (5,6 кОм); R6, R7 (510 кОм); R8 (1 МОм); R13 (1,5 кОм); R17, R24 (22 кОм); R18 (1 кОм);
• R19, ​​R20 (22 Ом); R22, R23 (1,8 кОм); R27, R28 (2,2 Ом); R29, R30 (470 кОм, 1-2 Вт); R31 (100 Ом, 1-2 Вт); R32, R33 (15 Ом); R34 (1 кОм, 1-2 Вт).
• Переменные резисторы (R10, R11) — 10 кОм, можно использовать 3 или 4.
• Резисторы (R25, R26) — 0,1 Ом; шунта, мощность зависит от выходной мощности блока питания.
• Конденсаторы — С1, С8, С27, С28, С30, С31 (0,1 мкФ); C3 (1 нФ, пленка); C4 — C7 (0,01 мкФ); C10 (0,47 мкФ, 275 В, X); C12 (0,1 мкФ, 275 В, X); C13, C14, C19 (0,01 мкФ, 2 кВ, Y); С20 (1 мкФ, 250 В, пленка); C21 (2,2 нФ, 1 кВ); C23, C24 (3,3 нФ).
• Электролитические конденсаторы — C2, C9, C22, C25, C26, C34, C35 (47 мкФ); C11 (1 мкФ); C15, C16 (2,2 мкФ); C17, C18 (470 мкФ, 200 В); C29, C32, C33 (1000 мкФ, 35 В).
• 2 светодиода — D1 (зеленый, 5 мм) и D2 (красный, 5 мм) или диоды, только если индикация не нужна.

Из элементов конструкции вам потребуются:

1. Корпус Z4A.
2. Переключатель — 250 В, 6 А.
3. Патрон плавкого предохранителя.
4. Розетка для подключения к 220 В.
5. Вилка для подключения к сети 220 В.
6. Разъем для выходного напряжения.
7. Вентилятор 12В.
8. Вольтметр.
9. Амперметр.

Как видите, схема работает на микросхеме TL494. Аналогов много, но лучше использовать оригинальные микросхемы. Они не такие уж и дорогие, но работают надежно, в отличие от китайских подделок.
Также можно разобрать с компьютеров несколько старых блоков питания и собрать оттуда необходимые детали, но лучше по возможности использовать новые детали и микросхемы — это повысит шансы на успех.

В связи с тем, что выходная мощность интегрированных ключевых элементов TL494 недостаточна для управления силовыми транзисторами, работающими на основном импульсном трансформаторе Tr2, для силовых транзисторов T3 и T4 построена схема управления с использованием трансформатора управления Tr1. Этот управляющий трансформатор можно использовать от старого компьютерного блока питания без изменения состава обмоток. Управляющий трансформатор Tr1 приводится в действие транзисторами T1 и T2.

Сигналы с управляющего трансформатора через диоды D8 и D9 поступают на базы силовых транзисторов. Транзисторы Т3 и Т4 используются биполярные марки MJE13009. Можно использовать транзисторы на меньший ток — MJE13007, но здесь даже лучше оставить на больший ток, чтобы повысить надежность и мощность схемы, хотя от короткого замыкания в высоковольтной цепи это не спасет схемы.
Кроме того, эти транзисторы генерируют колебания трансформатора Тр2, который преобразует выпрямленное напряжение 310 Вольт с диодного моста VDS1 в то, что нам нужно (в данном случае 30-31 вольт).

О данных по перемотке или намотке трансформатора с нуля мы поговорим чуть позже. Выходное напряжение снимается со вторичных обмоток этого трансформатора, к которым подключен выпрямитель и ряд фильтров, так что напряжение максимальное без пульсаций.
Выпрямитель необходимо использовать на диодах Шоттки, чтобы минимизировать потери при выпрямлении и исключить большой нагрев этого элемента; по схеме использован двойной диод Шоттки D15.

Опять же, чем выше допустимый ток диода, тем лучше. Если неосторожно запустить схему в первый раз, велика вероятность вывести из строя эти силовые транзисторы и диоды Т3 и Т4. В выходных фильтрах схемы стоит использовать электролитические конденсаторы с низким ESR (Low ESR). Катушки индуктивности L5 и L6 в нашем случае использовались неисправными блоками питания компьютера. L6 используется без смены обмотки, это цилиндр с десятью витками толстой медной проволоки. L5 необходимо перемотать, поскольку компьютер использует несколько уровней напряжения — нам нужно только одно напряжение, которое мы будем регулировать.

L5 — желтое кольцо (не все кольца подойдут, так как можно использовать ферриты с разными характеристиками, нам нужен только желтый). На это кольцо необходимо намотать около 50 витков медной проволоки диаметром 1,5 мм. Демпфирующий резистор R34 — разряжает конденсаторы, чтобы во время настройки не возникало ситуации длительного ожидания падения напряжения при повороте ручки настройки.
На радиаторах устанавливаются элементы Т3 и Т4, а также наиболее чувствительные к нагреванию Д15. В этом проекте они также были взяты из старых блоков и отформатированы (вырезаны и сложены по размеру корпуса и печатной платы).

Схема является импульсной и может вносить собственный шум в домашнюю сеть, поэтому необходимо использовать синфазную индуктивность L2. Фильтры с индуктивностями L3 и L4 используются для фильтрации существующего сетевого шума. Термистор NTC1 устраняет пусковой ток в момент включения цепи в розетку, запуск цепи будет более мягким.
TL494 требует менее 310 вольт для управления напряжением и током и для работы, поэтому используется отдельная цепь питания. Построен на небольшом трансформаторе Тр3 БВ ЭИ 382 1189.

С вторичной обмотки напряжение выпрямляется и сглаживается конденсатором — просто и весело. Таким образом, мы получаем 12 вольт, необходимых для управляющей части силовой цепи. Затем с помощью микросхемы линейного стабилизатора 7805 стабилизируют 12 вольт до 5 вольт — это напряжение используется для цепи индикации напряжения и тока.

Также искусственно создается напряжение -5 Вольт для питания операционного усилителя цепи индикации напряжения и тока. В принципе, можно использовать любую схему вольтметра и амперметра, доступную для данного импульсного источника питания, и, если нет необходимости, этот этап стабилизации напряжения может быть исключен. Как правило, используются схемы измерения и индикации, построенные на микроконтроллерах, для которых требуется питание порядка 3,3-5 Вольт. Подключение амперметра и вольтметра показано на схеме.

На фото изображена печатная плата с микроконтроллером. Амперметр и вольтметр крепятся к панели болтами, которые вкручиваются в гайки, прочно приклеенные к пластику суперклеем. Этот индикатор имеет предел измерения тока до 9,99А, что для данного блока питания явно недостаточно. Помимо функций отображения, модуль измерения тока и напряжения больше не имеет никакого отношения к материнской плате устройства. Функционально подходит любой сменный измерительный модуль.
Схема управления напряжением и током построена на четырех операционных усилителях (используется LM324 — 4 операционных усилителя в одном корпусе). Для питания этой микросхемы стоит использовать фильтр на элементах L1 и С1, С2.

Конфигурация схемы состоит из выбора пунктов, отмеченных звездочкой, для установки диапазонов регулирования. Схема управления смонтирована на отдельной печатной плате. Кроме того, для более плавного регулирования тока можно использовать несколько правильно подключенных переменных резисторов.
Для установки частоты преобразователя необходимо выбрать номинал конденсатора С3 и номинал резистора R3. На схеме представлена ​​небольшая табличка с расчетными данными. Слишком высокая частота может увеличить потери на силовых транзисторах при переключении, поэтому не стоит слишком увлекаться, оптимально, на мой взгляд, использовать частоту 70-80 кГц, а то и меньше.

Теперь о параметрах намотки или перемотки трансформатора Тр2. Я также использовал базу старых компьютерных блоков питания. Если вам не нужен большой ток и высокое напряжение, то такой трансформатор можно не перематывать, а использовать уже готовый, соединив обмотки соответственно. Однако, если требуется больший ток и напряжение, трансформатор необходимо перемотать, чтобы получить лучший результат.
Прежде всего, нам нужно разобрать то ядро, которое у нас есть. Это самый ответственный момент, так как ферриты достаточно хрупкие и ломать их нельзя, иначе все пойдет в мусор.

Затем, чтобы разобрать сердечник, его необходимо нагреть, так как производитель обычно использует для склеивания половинок эпоксидную смолу, которая при нагревании размягчается. Запрещается использовать открытые источники огня. В домашних условиях подойдет электрическое отопительное оборудование, например электрическая плита.
После нагрева аккуратно разделите половинки сердцевины. После остывания снимаем все родные обмотки. Теперь необходимо рассчитать необходимое количество витков первичной и вторичной обмоток трансформатора. Для этого можно воспользоваться программой ExcellentIT (5000), в которой мы задаем нужные нам параметры преобразователя и получаем расчет количества витков относительно используемого сердечника.

Также после намотки сердечник трансформатора нужно снова склеить, также рекомендуется использовать высокопрочный клей или эпоксидную смолу. При покупке нового сердечника может не потребоваться приклеивание, так как часто половинки сердечника соединяются металлическими скобами и болтами. Обмотки должны быть намотаны плотно, чтобы исключить акустический шум при работе устройства. При желании обертывания можно заполнить парафином.
Печатные платы были разработаны для корпуса Z4A. Он претерпевает незначительные изменения, чтобы обеспечить циркуляцию воздуха для охлаждения. Для этого по бокам и сзади просверливается несколько отверстий, а сверху просверливается отверстие под вентилятор.

Вентилятор дует, из отверстий выходит лишний воздух. Вентилятор можно расположить и наоборот так, чтобы он всасывал воздух из корпуса. На самом деле вентиляторное охлаждение требуется нечасто, к тому же даже при больших нагрузках элементы схемы не сильно перегреваются.
Готовятся и передние панели. Индикаторы напряжения и тока используются с семисегментными индикаторами, а в качестве светофильтра для этих индикаторов используется металлизированная антистатическая пленка, например та, в которой радиоэлементы упакованы со знаком электростатической чувствительности.

Также можно использовать полупрозрачную пленку, приклеенную к оконным стеклам, или автомобильную светонепроницаемую пленку. Наборы передней и задней лицевых панелей можно настроить на любой вкус. В нашем случае сзади — розетка для подключения к розетке, отсек предохранителей и выключатель. На передней панели находятся индикаторы тока и напряжения, светодиоды для индикации стабилизации тока (красный) и стабилизации напряжения (зеленый), ручки переменного резистора для регулирования тока и напряжения и быстроразъемный соединитель, к которому подключено выходное напряжение.

Правильно установленный источник питания требует только регулировки диапазонов регулировки.
Токовая защита (стабилизация) работает следующим образом: при превышении установленного тока на микросхему TL494 поступает сигнал о снижении напряжения — чем ниже напряжение, тем меньше ток. В этом случае на передней панели загорается красный светодиод, указывающий на превышение установленного тока или короткое замыкание. В режиме нормальной стабилизации напряжения горит зеленый светодиод.
Основные характеристики импульсного блока питания во многом зависят от используемого базового элемента, в данной версии они следующие:

1. Входное напряжение — 220 вольт переменного тока.
2. Выходное напряжение составляет от 0 до 30 вольт постоянного тока.
3. Выходной ток больше 15А (фактически проверенное значение).
4. Режим стабилизации напряжения.
5. Режим стабилизации тока (защита от короткого замыкания).
6. Индикация обоих режимов светодиодом.
7. Небольшие размеры и вес при большой мощности.
8. Регулировка ограничения тока и напряжения.

Подводя итог, можно отметить, что этот импульсный блок питания оказался достаточно качественным и мощным. Это позволяет вам использовать эту версию источника питания как для тестирования некоторых ваших цепей, так и для зарядки автомобильных аккумуляторов.
Также стоит отметить, что выходные емкости довольно большие, поэтому коротких замыканий лучше избегать, так как разряд конденсаторов с большой вероятностью может вывести из строя схему (ту, к которой мы подключены), правда, без этой емкости , будет хуже выходное напряжение — усилится пульсация. Это особенность импульсного блока: в аналоговых блоках питания выходная емкость, как правило, не превышает 10 мкФ за счет его схем.

Таким образом, мы получаем универсальный лабораторный импульсный источник питания, способный работать в широком диапазоне нагрузок от практически нуля до десятков ампер и вольт. Блок питания отлично зарекомендовал себя как при питании небольших цепей в фазе тестирования (но здесь защита от короткого замыкания мало помогает из-за большой выходной мощности) с потреблением в миллиамперах, так и при использовании в ситуациях, когда это необходимо отличный выпуск.

Монтаж элементов

По окончании гравировки доску ополаскивают, снимают защиту с направляющих и обезжиривают. Очень тонким сверлом просверливают в панели отверстия под элементы. Затем элементы вставляются в отверстия и привариваются к рельсам, после чего рельсы лужатся оловом.

Проблемы простого блока питания с нагрузкой

Сопротивление, показанное на диаграмме, является эквивалентной нагрузкой. Нагрузка должна быть такой, чтобы передаваемый ток при напряжении 12 В не превышал 1 А. Мощность и сопротивление нагрузки можно рассчитать по формулам.

Отсюда сопротивление R = 12 Ом, а мощность P = 12 Вт. Это означает, что если мощность больше 12 Вт, а сопротивление меньше 12 Ом, наша схема начнет работать с перегрузкой, она сильно нагреется и быстро разрядится. Есть несколько способов решить проблему:

1. Стабилизируйте выходное напряжение так, чтобы при изменении сопротивления нагрузки ток не превышал максимально допустимого значения или в случае внезапных изменений тока в сети нагрузки — например, когда некоторые устройства включены — значения пиковый ток снижается до номинального значения. Такие явления возникают, когда блок питания подает питание на электронные устройства — радиоприемники и т.д.
2. Используйте специальные схемы защиты, отключающие питание при превышении тока нагрузки.
3. Используйте более мощные блоки питания или блоки питания с большим запасом мощности.

Простой импульсный блок питания своими руками

Рассмотрим, как сделать простейший миниатюрный импульсный блок питания. Изготовить прибор по представленной схеме сможет любой начинающий радиолюбитель. Он не только компактен, но и работает в широком диапазоне напряжений питания.
Самодельный импульсный блок питания имеет сравнительно небольшую мощность, в пределах 2 Вт, но при этом буквально неразрушим, даже длительных коротких замыканий не боится.

Простая схема импульсного источника питания
Источник питания представляет собой маломощный импульсный автономный источник питания, установленный на одном транзисторе. Автогенератор питается от сети через токоограничивающий резистор R1 и однополупериодный выпрямитель в виде диода VD1.

Простой импульсный силовой трансформатор
Импульсный трансформатор имеет три обмотки: коллекторную или первичную, базовую и вторичную.

Важным моментом является обмотка трансформатора — как на печатной плате, так и на схеме указано начало обмоток, поэтому никаких проблем возникнуть не должно. Количество витков обмоток мы позаимствовали у трансформатора для зарядки сотовых телефонов, так как схема практически такая же, количество обмоток такое же.
Сначала наматываем первичную обмотку, которая состоит из 200 витков, сечением провода от 0,08 до 0,1 мм. Затем кладем изоляцию и этим же проводом наматываем базовую обмотку, которая содержит от 5 до 10 витков.

Сверху наматываем выходную обмотку, количество ее витков зависит от необходимого напряжения. В среднем это оказывается около 1 вольт на оборот.
Сердечник трансформатора можно найти в неработающих блоках питания сотовых телефонов, драйверах светодиодов и других маломощных блоках питания. Как правило, они строятся именно на основе несимметричных схем, в состав которых входит требуемый трансформатор.

Сердечник трансформатора
Один момент — привод несимметричный и между половинками сердечника должен быть немагнитный зазор. Он находится на сердечниках зарядных устройств для сотовых телефонов. Пространство относительно небольшое (достаточно полмиллиметра). Если трансформатора с зазором нет, его можно сделать искусственно, поместив между половинками сердечника слой офисной бумаги.

Готовый трансформатор
Собираем готовый трансформатор, стягиваем половинки сердечника скотчем или плотно склеиваем суперклеем.

Плата в сборе без трансформатора
Схема не имеет узлов стабилизации и защиты выходного напряжения, но не боится коротких замыканий. При коротком замыкании ток в первичной цепи естественным образом увеличивается, но ограничивается вышеупомянутым резистором, поэтому все лишнее рассеивается на резисторе в виде тепла, так что блок можно безопасно замкнуть даже на долгое время. Это решение снижает эффективность блока питания в целом, но делает его практически неразрушимым, в отличие от самих зарядных устройств для мобильных телефонов.

Самый простой импульсный блок питания
Указанный резистор ограничивает входной ток до 14,5 мА. По закону Ома, зная напряжение в сети, можно легко рассчитать мощность, которая находится в районе 3,3 Вт. Это входная мощность, с учетом КПД преобразователя выходная мощность будет на 20-30% ниже этой. Мощность можно увеличить, уменьшив сопротивление указанного резистора.

Силовой транзистор представляет собой биполярный транзистор с обратной проводимостью малой мощности с высоким напряжением. Подойдут такие ключи, как MJE13001, 13003, 13005. Более мощные устанавливать смысла нет, первого варианта вполне достаточно.
На выходе схемы установлен выпрямитель на основе импульсного диода, для уменьшения потерь можно использовать диод Шоттки, рассчитанный на ток 1А. Далее идет конденсатор фильтра, светодиод питания и пара резисторов.

Что касается недостатков схемы:
Ограниченная выходная мощность: чтобы построить на этой основе блок питания на 10-20 Вт, необходимо уменьшить сопротивление и увеличить мощность. Это нужно для того, чтобы нагрев не пошел дальше, но это неудобно и увеличивает габариты блока питания.
Ограничительный резистор на входе немного снижает КПД, но все равно снижает его. Но за счет этого обеспечивается безопасная работа агрегата.
Подобные схемы используются там, где требуется мощность в диапазоне 3-5 Вт, например, этот блок предназначен для питания небольшого кулера, поэтому мощность ограничена до 2 Вт.

Такой простой импульсный источник питания имеет множество областей применения, так как он гальванически изолирован от сети, поэтому его выходное напряжение никоим образом не связано с сетью. Отличный вариант для питания светодиодов, охлаждающих вентиляторов, питания некоторых маломощных цепей и многого другого.
Видео об этом блоке питания:

Принцип работы

Бестрансформаторный блок на транзисторах работает следующим образом. 220 В выпрямляется мостом с конденсатором и подается на стабилизаторы. Все они выполнены по одной схеме, но рассчитаны на разное напряжение. Первый ограничивает потенциал сети до уровня 150-180 В, второй стабилизатор снижает его примерно в 2-3 раза. Третий выдает необходимое напряжение. Заменив стабилитрон D3 можно получить бестрансформаторный блок питания, например, на 12 или 5 вольт.

Блок RC представляет собой делитель напряжения. В его верхнем плече (по схеме) находится конденсатор С1, который на переменном токе является реактивным резистором (совсем не потребляет энергию). Внизу диодный мост ВД1-4 с нагрузкой (стабилитрон, транзистор, микросхема и т.д.).

Входное напряжение поступает на делитель, выпрямляется мостом и поступает на стабилизатор, который ограничивает его до необходимого значения.

Импульсный блок питания 12 V своими руками — схема

Существует множество различных схем питания с разными техническими характеристиками, установленных на различных электронных компонентах. Ниже представлена ​​схема импульсного блока питания с вторичным напряжением 12 вольт.

Принципиальная схема импульсного блока питания

Делая такие устройства своими руками, следует помнить, что для обеспечения определенной пульсации напряжения на выходе емкость конденсаторов следует брать из расчета 1 мкФ на 1 Вт выходной мощности. Электролитические конденсаторы должны быть рассчитаны на напряжение не менее 350 В. Оптимальное соотношение между источником питания и техническими характеристиками электронных компонентов показано в следующей таблице:

Источник питания	Элементы схемы
Мощность, кВт	Ток, А	Ток диода, А	Емкость конденсатора, мкФ
0,1	0,4	0,2	сто
0,2	0,8	0,4	200
0,3	1.2	0,6	300
0,5	2	один	500
один	4	2	1,000
2	8	4	2 000
3	12	6	3 000
5	ветры	10	5 000

Сборка в железе

У меня был плохой блок питания с транзисторами. Я подумал, а почему бы не сделать это снова? вот результат 😉

Здесь мы видим импортный диодный мост GBU606. Он рассчитан на ток до 6 ампер, что более чем достаточно для нашего блока питания, так как он подает на нагрузку максимум 1,5 ампера. Я положил ЛМ-ку на радиатор с помощью пасты КПТ-8 для улучшения теплоотдачи. Ну все остальное, думаю, вам знакомо.

А вот и допотопный трансформатор, который дает мне на вторичной обмотке напряжение 12 вольт.

Все это аккуратно упаковываем в кейс и вытаскиваем провода.

Что Вы думаете об этом ? 😉

Минимальное напряжение, которое я получил, составляло 1,25 вольт, а максимальное — 15 вольт.

Ставлю любое напряжение, в данном случае самые обычные 12 Вольт и 5 Вольт

Все работает на ура!

Этот блок питания очень удобен для регулировки скорости мини дрели, которая используется для сверления печатных плат.

Выбор напряжения

Требуемое напряжение определяется устройством, для которого будет использоваться мощность. Можно использовать напряжение 12 В, 3,3 В, 5 В и 9 В. Это наиболее распространенные выходные напряжения, которые могут иметь другие значения. Все зависит от конструкции трансформатора, количества обмоток и размера сечения используемого магнитопровода.

12В

Блок питания с выходным напряжением 12 В широко применяется в быту с конца прошлого века. Они используются для питания отопительных котлов, светодиодных лент, игровых устройств, паяльных машин, приставок и различной бытовой техники.

3.3 В

Блоки с напряжением этого уровня в основном используются в персональных компьютерах, но их можно использовать и для зарядки других устройств, например, в сварочных аппаратах.

5В

Этот тип трансформаторного блока питания также используется для питания компьютеров и серверов.

9В

Этот тип блока питания широко используется для работы со строительной техникой и различными бытовыми приборами. Например, приведите в действие дрель, болгарку или перфоратор.

Защита

Стабилизатор должен решать две задачи: устранение возможности короткого замыкания и перегрузки. В первом случае необходимо будет установить причину срабатывания устройства и только после этого включить его. В случае перегрузки (которая в промышленных проектах обычно устанавливается в пределах 5-50 процентов от номинала) через определенный промежуток времени (обычно до минуты) срабатывает система защиты, которая отключает устройство. В промышленных образцах обычно используется функция АПВ. Если проблем не обнаружено, устройство продолжит работу в обычном режиме после запуска. Теперь давайте посмотрим, что нам нужно, если мы хотим сделать стабилизатор напряжения (12 вольт, 1,5 ампер).

Как выбрать трансформатор

Первый элемент — это преобразователь напряжения. Трансформатор помогает преобразовать переменное напряжение 220 вольт в ту же амплитуду, только с гораздо меньшим значением. По крайней мере, вам нужно самое низкое значение. Для мощных блоков питания за основу можно взять трансформатор ТС-270. У него большая мощность, даже есть 4 обмотки, которые излучают 6,3 вольта каждая. Они использовались для питания нагрева радиоламп. Без особого труда можно сделать блок питания на 12 Вольт 12 Ампер, которым можно заряжать даже автомобильный аккумулятор.

Но если вас не совсем устраивают его обмотки, можно убрать все вторичные, оставить только сетевую. И наматываем нить. Проблема в том, как рассчитать необходимое количество оборотов. Для этого можно использовать простую схему расчета: посчитать, сколько витков содержит вторичная обмотка, которая дает 6,3 Вольт. Теперь просто разделите 6,3 на количество витков. И вы получаете величину натяжения, которую можно снять за один оборот нити. Осталось только посчитать, сколько витков нужно намотать, чтобы получить на выходе 12,5-13 Вольт. Будет даже лучше, если выходное напряжение будет на 1-2 вольта выше требуемого.

Цепи обратной связи

Цепи обратной связи используются для регулирования напряжения или стабилизации тока. Напряжение можно поддерживать на определенном уровне или регулировать вручную, изменяя параметры обратной связи. В источниках с нерегулируемым выходом это часто выполняется на высокоскоростных оптопарах.

Структурная и принципиальная схема основных частей блока

Обобщенная структурная схема импульсного источника питания.

На вводе блока питания установлен сетевой фильтр. На работу самодельного или промышленного импульсного блока питания в принципе не влияет — без него все будет работать. Но отказываться от схемы фильтрации нельзя — из-за крайне нелинейной формы потребляемого тока импульсные источники интенсивно «вливают» шум в домашнюю сеть 220 вольт. По этой причине устройства, работающие в одной сети на микропроцессорах и микроконтроллерах — от электронных часов до компьютеров — не будут работать.

Схема сетевого фильтра.

Назначение устройства ввода — защита от двух типов помех:

• синфазный (несимметричный) — возникает между любым проводом и массой (корпусом) блока питания;
• дифференциальный (симметричный) — между проводами (полюсами) блока питания.

Фильтр, как и весь блок питания, на входе защищен предохранителем F (предохранитель или самовосстанавливающийся). После предохранителя идет варистор, резистор, сопротивление которого зависит от приложенного напряжения. Пока входное напряжение в норме, сопротивление варистора высокое и не влияет на работу схемы. Если напряжение повышается, сопротивление варистора резко падает, что вызывает повышение тока и перегорает предохранитель.

Конденсаторы Cx блокируют дифференциальные шумы на входе и выходе фильтра до 30 МГц, а на частоте 50 Гц их сопротивление велико, поэтому они не влияют на сетевое напряжение. Их емкость можно выбрать от 10 до 330 нФ. Резистор Rd установлен в целях безопасности — конденсаторы через него разряжаются после выключения.

Синфазный шум подавляется фильтром на Cy и L. Их значения для частоты среза f связаны формулой Томпсона:

f = 1 / (2 * π * √L * C), где:

• f — частота среза в кГц (взята частота импульсного преобразования);
• L — индуктивность пускателя, мкГн;
• — емкость Cy, мкФ.

Синфазный дроссель намотан на ферритовый валик. Обмотки одинаковые, намотаны в разные стороны.

Конструкция индуктивности общего режима.

В отличие от выходного фильтра, номинальный ток источника питания не влияет на расчет элементов шумового фильтра, за исключением провода, охватывающего индуктивность.

После фильтра выпрямляется сетевое напряжение. В большинстве случаев используется стандартный двухполупериодный мостовой выпрямитель.

Рабочие схемы

Все описанные устройства выполнены на общих радиоэлементах. Ниже представлены схемы с обозначением всех деталей.

В блоке питания с транзисторными стабилизаторами KT940A можно заменить на высоковольтный, выдерживающий более 250 В, а KT815G можно заменить другим с минимальным напряжением 80 В. С этими деталями устройство может выдавать до 300 мА. Для увеличения силы тока на радиаторах необходимо установить транзисторы. Если вместо стабилитрона КС512А установить D814D, то выходной ток устройства снизится до 200 мА.

Традиционный бестрансформаторный RC-блок на 12 В подает только 20-40 мА. Если после моста установить мощный стабилитрон Д815Ж, который ограничит напряжение до 16-19 В и дополнит схему стабилизатором на транзисторе, выходной ток увеличится до 120 мА. Чтобы увеличить его до 180 мА, необходимо припаять еще один такой же параллельно конденсаторам С1, С2.

Блок на микросхеме 78L08 (российское обозначение КР142Б) более устойчив. С указанными данными он выдает до 200 мА.

Расчет параметров

Чтобы не допустить поломки частей бестрансформаторных цепей, их необходимо правильно рассчитать. У каждого устройства свой метод.

Транзисторный блок считается по закону Ома: U = I × R. Необходимо рассчитать сопротивления R1, R2, R3 исходя из амплитуды, напряжения и тока, которые выдерживает каждый стабилитрон.

R = U макс / I мин.

Расчет балластного конденсатора на единицу с RC цепочкой проводится по следующей формуле C = I eff / 2 * 3,14 * f * √ (Uп²-Uв²), где:

• C — балластная емкость (фарад);
• Uп и Uв — напряжение питания и выходное напряжение (вольт);
• I эфф — ток нагрузки;
• f — частота сигнала на входе устройства (герцы).

Поскольку 1 фарад = 1 миллион микрофарад, формулу можно упростить:

C = 3200 * I эфф / √ (Uп²-Uв²).

Сопротивление R1 (кОм) примерно равно 0,025 номинала балластного конденсатора. Его мощность не должна быть меньше 1 Вт (оптимально 2-5 Вт).

Если ручной подсчет неудобен, найдите и воспользуйтесь онлайн-калькулятором.