Блок питания с регулировкой напряжения и тока: схема своими руками

Типовые применения лабораторного источника питания

Источники питания используются для повседневной деятельности радиолюбителей, а также для точных производственных испытаний и измерений. Ассортимент источников питания широк и связан с электроникой и радиотехникой. Типичные области использования:

• Ремонт и производство радиоэлектроники.
• Тестирование электронных устройств и схем, контрольно-измерительного оборудования, контроль качества элементов радиотехники.
• Проектирование и испытания электронного оборудования на производстве, при строительстве.
• Моделирование электрических и физических процессов для имитации работы конкретного оборудования.
• Использовать как источники питания.
• За лабораторные работы в учебном процессе.

	Полное понимание задач, для которых необходимо приобрести лабораторный блок питания, поможет конкретизировать исследования и выбор оптимальной модели устройства.
Покупатели Superace могут выбрать подходящую модель стабилизированного блока питания из каталога. В каталоге более 140 моделей, каждый из образцов имеет свои преимущества при решении конкретных задач.

При выборе руководствуются:

• рабочие параметры;
• наличие защитных функций;
• мощность и количество выходных каналов;
• габаритные размеры;
• стоимость устройства.

Печатная плата лабораторного блока питания

Печатную плату LBP я разделил по своему требованию и размеру компонентов, ссылка на нее находится под статьей. При желании вы можете адаптировать его под свои нужды.

Обратите внимание на номера выводов переменных резисторов P1 и P2 (P2 по отношению к P1 повернут на угол 1800). Я установил их на шлейфы, так что с этим проблем нет.

Не рекомендую устанавливать потенциометры через разъемы, показанные на фото ниже. При потере их контакта может произойти скачок выходного напряжения или может не сработать стабилизация тока, что приведет к выходу из строя Т1.

Рядом с выводом на печатной плате ЛБП расположены ножевые клеммы с надписями «черный», «желтый» и «красный» для подключения китайского вольтметра. Если такой вольтметр не используется, просто припаяйте перемычки между «черной» и «красной» клеммами».

Вообще не рекомендую использовать китайские 4-битные вольтметры, подобные моему, так как у них невысокая частота обновления. Пользоваться им и выставлять нужное значение очень неудобно.

Транзистор Т1 подключен к плате согласно распиновке 2N3055.

Основные рабочие характеристики

Состояние выходных характеристик при регулировании нагрузки характеризуется нестабильностью параметров тока и напряжения при необходимости изменения нагрузки испытуемого оборудования. На какие особенности обращать внимание при выборе:

1. Нестабильность тока и напряжения электросети при изменении переменного тока. Погрешность установки выходных значений, качество измерения по ВАХ.
2. Неопределенность измерения: качество измеренных значений, аналогичное вольт-амперной характеристике.
3. Разрешение: фаза настройки выходного тока и напряжения, которые могут быть установлены.
4. Шумность. Синфазный шум и нормальный уровень шума.
5. Переходные характеристики — время перехода к исходным установленным значениям после изменения тока потребителя.
6. Компенсация потерь при подключении по 4-проводной схеме для управления элементами, регулирующими выходное напряжение, при использовании измерительных проводов для компенсации потерь в электросети. К выходному напряжению источника добавляется напряжение, равное разности потенциалов между общим, основным и плавающим проводниками.
7. Интерфейсы управления.

Грубая и точная настройка, минимальный уровень шума, повышенные возможности подключения обеспечат оптимальный выбор устройства.

Компоненты схемы

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

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

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

Силовой транзистор 2N3055 можно заменить более мощным транзистором NPN, например TIP35C, 2SC5200 или другим аналогичным, но они не могут быть установлены непосредственно на плату, распиновка не подходит, вам необходимо изменить печатную плату, поэтому мы установите его на провода.

Транзисторы BC547 / BC557 меняются на BC546 / BC556.

Транзисторы дифференциального каскада (Т5 и Т6) следует выбирать исходя из коэффициента передачи тока (h21e).

Лабораторный блок питания с регулировкой напряжения и ограничением по току

Что ж, а теперь попробуем собрать из вышеперечисленных узлов блок питания, с помощью которого можно регулировать выходное напряжение и выставлять ограничение по току. В этом случае стабилизируются как напряжение, так и установленный ток.

Напряжение сети снижается до 25 В силовым трансформатором Тр1, выпрямляется диодным мостом VD1-VD4, сглаживается конденсатором С1 и подается на регулируемый стабилизатор, установленный на микросхеме DD1 и транзисторе Т1. Регулировка производится переменным резистором Р1.

Далее напряжение установленного нами значения поступает на стабилизатор регулятора тока (микросхема DD2, транзистор Т2). Текущее значение регулируется переменным резистором P2. Оба этих узла более подробно описаны выше. Поскольку микросхема LM358 не может работать при напряжении питания ниже 7 В, она и генератор опорной частоты (стабилитрон D1) подключаются непосредственно к выходу выпрямителя.

Таким образом, мы можем выставить нужное нам напряжение и выставить ток, выше которого подача питания не прекратится даже при коротком замыкании. Это позволит обезопасить отлаженную самоделку от ошибок установки и случайных коротких замыканий при ее настройке.

В конструкции можно использовать любой сетевой трансформатор соответствующей мощности с вторичной обмоткой 25-28 В. Диоды VD1-VD4 можно заменить любым выпрямителем, рассчитанным на ток не менее 10 А и устойчивым к обратному напряжению не менее 40 В. Они, как и силовые транзисторы Т1, Т2, нужно устанавливать на радиаторах.

Читайте также: Разборка USB-разъема и перемыкание контактов провода: ремонт флеш-карты

Схема на транзисторах

Несмотря на большой выбор микросхем различного назначения, блоки питания на транзисторах не теряют популярности. Попробуем построить на этих полупроводниковых приборах лабораторный блок питания.

В этой схеме стабилизатор напряжения собран на транзисторах Т1, Т2. В качестве генератора опорного напряжения используется регулируемый стабилитрон D1. Возможна регулировка напряжения в диапазоне 2,5… 20 В переменным резистором P1.

Стабилизатор тока установлен на транзисторах Т3, Т4 и на стабилитроне D2, который служит источником опорного напряжения. Тот же полевой транзистор Т4 используется в качестве элемента измерения тока. Если падение напряжения на нем превысит определенный порог, транзистор T3 начнет открываться и отклонять T4, заставляя его закрываться и ограничивая ток через нагрузку. Порог ограничения регулируется переменным резистором P2.

В схеме вместо диодной сборки KBPC2510 можно использовать отдельные диоды, выдерживающие ток 10 А и обратное напряжение не менее 30 В. Например, подойдут D245, D242. Вместо Т1 может работать КТ805 или КТ819, Т2 заменяется на КТ867А. КТ315 можно заменить на КТ315Б-Д, КТ3102А, КТ312Б, КТ503В-Г, Р307. Отечественный аналог ТЛ431 — КР142ЕН19А. На радиаторах необходимо установить диодный мост Т1, Т2 и Т4.

Устройство может питаться от любого сетевого трансформатора с выходным напряжением 20-25 В, способного выдавать ток нагрузки не менее 15 А.

Основные узлы регулируемого блока питания

В большинстве случаев питание трансформатора осуществляется по следующей структурной схеме.

Трансформаторные блоки питания.

Понижающий трансформатор снижает напряжение в сети до необходимого уровня. Результирующее переменное напряжение преобразуется в импульсное напряжение с помощью выпрямителя. Выбор его схемы зависит от схемы вторичных обмоток трансформатора. Чаще всего используется двухполупериодная мостовая схема. Реже — полуволна, так как не позволяет полностью использовать мощность трансформатора, а уровень пульсаций выше. Если вторичная обмотка имеет центральную выходную точку, двухполупериодная схема может быть построена с двумя диодами вместо четырех.

Двухполупериодный выпрямитель для среднего трансформатора.

Если трансформатор трехфазный (а для питания первичной обмотки имеется трехфазная схема), выпрямитель можно собрать по трехфазной схеме. В этом случае уровень пульсаций самый низкий, а мощность трансформатора используется наиболее полно.

После выпрямителя установлен фильтр, сглаживающий импульсное напряжение до постоянного. Обычно фильтр состоит из оксидного конденсатора, подключенного параллельно небольшому керамическому конденсатору. Его назначение — компенсировать конструктивную индуктивность оксидного конденсатора, который выполнен в виде свернутой пленки. Следовательно, результирующая паразитная индуктивность такой катушки ухудшает фильтрующие свойства на высоких частотах.

Далее идет стабилизатор. Он может быть линейным или импульсным. Импульс более сложный и сводит на нет все преимущества трансформаторного блока питания в нише выходного тока до 2,3 ампер. Если требуется выходной ток, превышающий это значение, проще реализовать весь источник питания в импульсной цепи, поэтому здесь обычно используется линейный регулятор.

Выходной фильтр основан на относительно небольшом оксидном конденсаторе.

Обобщенная структурная схема импульсного источника питания.

Импульсные блоки питания основаны на другом принципе. Поскольку потребляемый ток явно несинусоидальный, на входе устанавливается фильтр. На работоспособность накопителя это никак не влияет, поэтому многие промышленные производители блоков питания эконом-класса его не устанавливают. Можно и не устанавливать в простой самодельный источник, но это приведет к тому, что устройства на микроконтроллерах, питаемые от той же сети 220 вольт, начнут давать сбой или работать непредсказуемо.

Кроме того, напряжение в сети выпрямляется и сглаживается. Инвертор на транзисторных переключателях в цепи первичной обмотки трансформатора создает импульсы с амплитудой 220 вольт и высокой частотой — до нескольких десятков килогерц, в отличие от 50 герц в сети. Это делает силовой трансформатор компактным и легким. Вторичное напряжение выпрямляется и фильтруется. Из-за высокой частоты преобразования здесь можно использовать конденсаторы меньшего размера, что положительно сказывается на габаритах устройства. Кроме того, в фильтрах высокочастотного напряжения становится целесообразным использование индуктивностей — небольшие индукторы эффективно ослабляют высокочастотные пульсации.

Регулирование напряжения и ограничение тока осуществляются контурами обратной связи, на которые подается напряжение с выхода источника. Если из-за увеличения нагрузки напряжение начинает падать, схема управления увеличивает диапазон разомкнутого состояния ключей без уменьшения частоты (метод контроля ширины импульса). Если необходимо снизить напряжение (а также ограничить выходной ток), время открытия ключей уменьшается.

Стабилизированные ИП по характеру стабилизации: линейные и импульсные

Основная особенность, характеризующая блок питания, — это принцип его работы. Стабилизированные вторичные источники питания на основе полупроводниковых элементов по характеру стабилизации напряжения делятся на источники с непрерывным (линейным) регулированием и импульсные.

В основе линейного источника питания лежит низкочастотный нисходящий трансформатор: он изменяет сетевое напряжение на величину в несколько десятков вольт. Напряжение выпрямляется через диодный мост за счет сглаживания синусоиды конденсаторами и установки необходимого значения с помощью стабилизатора. Пример популярного линейного блока питания: одноканальный силовой трансформатор YIHUA YH-305D (30В, 5А), эта модель способна обеспечить мощность до 150Вт.

Главное в импульсном блоке питания — это конденсаторы со сглаживающим зарядом и импульсы тока, формируемые обмоткой или индуктивностью трансформатора. В работе задействованы транзисторы. Частота формирования импульсов тока. Напряжение регулируется глубиной ШИМ (широтно-импульсной модуляции). Примером мощного одноканального импульсного блока питания является MAISHENG MP3030D (30В, 30А).

Более подробно о сравнении импульсных и линейных источников питания мы уже писали в статье: Устройство, схемы и сравнение импульсных и линейных лабораторных источников питания.

Рекомендации по улучшению надежности

Блок питания лаборатории должен находиться под нагрузкой не менее 2 часов. Далее проверяют температуру корпусов трансформатора, работу радиаторов. При намотке трансформаторов для уменьшения шума при работе обмотки наматываются плотно поворотом на поворот. Готовая конструкция залита парафином. При установке элементов на радиаторы, места контакта покрываются теплопроводной пастой.

В корпусе напротив радиаторов просверлены многочисленные отверстия, а сверху дополнительно установлен кулер.

На какие особенности регулируемых блоков питания обращать внимание

Диапазон изменения тока и напряжения

Лабораторные стендовые блоки питания различаются диапазоном выходных напряжений и токов. Различают два типа устройств: те, которые работают с фиксированными значениями, и те, которые работают с автоматическим ограничением выходной мощности.

LBP эконом-класса отличаются фиксированной дальностью полета. Устройства обеспечивают комбинацию напряжения и тока с наивысшим значением при максимуме. Например, одноканальный источник питания на напряжение 30 В и ток 10 А может сохранять неизменной нагрузку (ток) в течение длительного времени при одном и том же напряжении. Мощность будет U x I; 30×10 = 300Вт. Однако при таком напряжении и токе невозможно установить другие большие значения тока и напряжения.

Автоматический выбор выходной мощности с ограниченными пределами характерен для функциональных LBP с высокой точностью и дискретностью измерения выходного тока, достаточной для отладки любого устройства, в том числе маломощных устройств с батареями. Эти блоки могут обеспечивать комбинации тока и напряжения в пределах диапазона мощности, для которого разработано устройство. Устройства относятся к категории универсальных устройств.

На размер, вес и стоимость источников питания постоянного тока или источников напряжения влияет максимальная мощность, а не ток или напряжение. Поэтому необходимо выбирать устройство с автоматическим ограничением выходной мощности.

Число каналов

Мощные LBP на 500 Вт, в основном одноканальные. Иногда возникает вопрос, можно ли объединить несколько импульсных блоков питания с одним каналом в последовательную схему. Что при этом учитывается:

1. Разница в частотах создает рябь и шум. Есть вероятность возникновения резонансных факторов; если они присутствуют, пульсация увеличивается.
2. Формирование биполярных значений напряжения для подключения транзисторных усилителей к электросети.
3. Сложность включения в одну схему одновременно и синхронизации регулирования напряжения двух и более разных устройств. При объединении в цепь двух лабораторных источников питания «+» и «-» должны быть синхронизированы.
4. Последовательное подключение источников высокого напряжения связано с возможностью пробоя изоляции, что иногда приводит к коротким замыканиям и пожарам.

Следовательно, для схемы, в которой может быть приложено несколько напряжений питания от сети, предпочтительно использовать стабилизированные двух- или трехканальные источники питания.

Пример одноканального многофункционального источника питания линейного типа Korad KA3005D (30 В, 5 А), используемого для последовательного подключения. Устройство используется для промышленного производства и научных исследований. Выполняет измерение параметров мощности и стабилизацию режима постоянного тока и напряжения в технологических процессах. Устройство отличается:

• низкие искажения;
• небольшие пульсации;
• регулирование выходных характеристик;
• возможность отключения потребителя в аварийном режиме; низкий уровень шума;
• цифровое управление с возможностью настройки выходных параметров на лицевой панели; запомнить режимы, установленные для различных пользователей.

Для справки: параллельное соединение блоков питания с разным напряжением чревато тем, что один из двух источников с большими ограничениями мощности будет работать неохотно. При подключении устройств с характеристиками 15 В / 30 А и 30 В / 30 А на выходе будет 15 В / 60 А. Источник питания 30 В будет выдавать только 15 В, чтобы отключить более слабый.

Изоляция выходных каналов

Гальваническая развязка, или как ее правильно называют гальваническая, — это гарантия независимости напряжения и тока одного канала от других. Изоляция защищает канал от замыканий на землю, а между другими каналами — от электрических повреждений.

Гальваническая развязка каналов предотвращает пробой напряжения между соседними каналами, величина которого может превышать 220 В. Это необходимо для электронного оборудования, в котором есть аналоговая и цифровая части. Он используется для уменьшения шума цифровой шины питания, чувствительной к аналоговой части.

Трехканальный лабораторный источник питания постоянного тока имеет следующие преимущества. Устройство позволит запитать аналоговую часть схемы от двух каналов при помощи двухполюсного блока питания, а мощность с третьего канала поступает на цифровую часть. Примером трехканального импульсного источника питания постоянного тока является UNI-T UTP3305. Трансформаторный источник с тремя каналами — Atten (Граттен) APS3005S-3D. Гальваническая развязка надежно защищает целостность каналов.

Требования к мощности и числу выходов

Главный вопрос, который возникает при выборе стабилизированного блока питания: сколько нужно мощности, какие устройства нужно будет тестировать? Сколько энергии потребляют тестируемые устройства?

По величине рабочей мощности блока питания различают обычные блоки питания со стандартным и высоким значением мощности до 500 Вт и мощные, работающие со значениями более 700 Вт модели заключается в функциональности и в сфере использования.

Модели MAISHENG MS3010D и QJE PS3010N от LBP средней мощности обеспечат регулировку оборудования до 300 Вт. Подробно о конструкции мы рассказали в видеообзоре: Импульсный источник питания от китайского производителя MAISHENG. Там мы в лучшую сторону загрузили популярные модели, посмотрели их начинку и схемотехнику!

Рисунок 4. Лабораторный источник постоянного тока для отладки радиолюбительских устройств с возможностью регулировки выходного напряжения до 30 В и силы тока до 10 А. Режим измерения тока с импульсным источником питания.

Пример маломощного управляемого импульсного источника питания MCH K305DN (30 В, 5 А). Регулировка осуществляется потенциометрами на передней панели, напряжение до 31 В и ток до 5 А, что в течение 30 минут бесшумно. Отличается высоким КПД, малым весом и габаритами.

Выборки высокой мощности являются только одноканальными и только импульсными. Например, MAISHENG MP1560D (15В, 60А), устройство обеспечивает стабильное без помех напряжение 15В и ток до 60А, что используется в лабораторных исследованиях и при ремонте электроники.

Образцы мощностью до 3 кВ используются как инструменты для контрольных стоек. В промышленных полках используются модели более 3 кВ, например MAISHENG MP15030D (150 В, 30 А) с выходной мощностью 4,5 кВ, так как они имеют большой вес 9500 г и размеры 380 x 260 x 160 мм. Эти одноканальные ИБП имеют более высокие выходные характеристики.

Для справки: если необходимы блоки питания для стабилизации тока с целью увеличения его значения при зарядке аккумуляторов, алгоритм зарядки следующий. Сначала ток увеличивается, затем происходит зарядка в режиме минимальный ток — максимальный ток. Увеличение нагрузки приводит к тому, что один блок доводится до максимального тока, а затем другой. Аккумуляторы заряжаются профессиональными блоками питания, представленными в Superice, как по отдельности, так и в комплекте, вне зависимости от того, находятся устройства под нагрузкой или нет.

Конструкция мощных лабораторных блоков питания снабжена защитными устройствами, в том числе охлаждающими вентиляторами, которые включаются при повышении температуры. Комплект защит от перегрузки, перегрева, инверсии полярности.

Для увеличения выходной мощности можно подключить несколько устройств параллельно.

Для мощных источников питания предусмотрена возможность удаленного программного управления через различные интерфейсы Ethernet, IEEE-488.2 (GPIB) и другие используемые в комплекте с автоматизированными комплексами.

Мощные LBP используются в автомобильной и альтернативной энергетике для регулирования их выходного сопротивления до нескольких Ом, что может быть полезно при моделировании работы аккумуляторных батарей и солнечных батарей.

Защитные функции

Неправильное использование источника питания, перенапряжение или перегрузка по току могут представлять опасность для тестируемого оборудования. Чтобы этого не происходило, лабораторные блоки питания снабжены функциями защиты:

1. Избыточный ток на выходе, всплески возникают при КЗ или повышении нагрузки. Защита отличается быстрым срабатыванием, отключает устройство от тестируемой нагрузки, ограничивает и стабилизирует ток, сохраняя исходное значение. Функции защиты можно отключить.
2. Перенапряжение. Защита устанавливается при повышении выходного напряжения во время стабилизации тока и ограничивает выходное напряжение в безопасном режиме для подключенной нагрузки.
3. Перегрузка по мощности. Функция ограничивает мощность, нормализует работу силовых элементов цепи питания.
4. Перегрев устройства и элементов конструкции. Защита срабатывает при повышении температуры в точках наибольшего тепловыделения.

Форма выходного сигнала

Основная задача LBP — формирование стабильного постоянного напряжения даже при изменении тока нагрузки. В быту и в промышленности потребитель получает напряжение только с чистой синусоидой. Однако при использовании импульсного блока при замене переменного напряжения 220 В на постоянное напряжение для подключения электроники синусоида, то есть форма напряжения, изменяется. Кроме того, в режиме стабилизации тока источник питания подает на потребителя постоянный ток. В источниках питания предусмотрен «Режим изменения выходного напряжения по списку предустановленных значений». В этом режиме можно тестировать оборудование, подавая ему несовершенные сигналы с скачками напряжения, пульсациями и прерываниями напряжения, крутизной и нарастанием.

Ручное или программируемое управление

Работа программируемого источника постоянного тока основана на работе компьютерной программы, которая демонстрирует его характеристики и настройки. Кроме того, программа подразумевает включение нескольких LBP в измерительный комплекс.

Пример популярных программируемых блоков питания: Korad transformer KA6005P и Rigol DP711 оба устройства с одним каналом. Трехканальные модели Korad KA3305P и OWON ODP3032 отличаются своей надежностью и повышенным спросом среди радиолюбителей.

Особое внимание радиолюбителям и профессионалам мы уделяем прецизионному блоку питания Rigol DP832A со стабилизацией по всем параметрам. Выходная мощность до 195 Вт. Регулируемое напряжение на два канала 30 В и от 0 до 5 В на третьем канале. Стабилизированный ток до 3 А. Блок защищен от минимальных скачков тока на выходах каждого канала, имеет высокий КПД до 80% и коэффициент падения напряжения и тока при стабилизации не более 0,01%.

Программируемые блоки питания включают многоканальные блоки питания переменного и постоянного тока, которые относятся к категории интеллектуальных устройств.

Дополнительная возможность: компенсация падения напряжения в проводах соединения

Условие достигается наличием USB-интерфейса для управления блоком питания из удаленного места. Также использование буферной схемы, которая образует «плавающий» провод в качестве повторителя напряжения, где выходное напряжение соответствует падению напряжения на отрицательном (возврат.

Регулируемый источник напряжения от 5 до 12 вольт

Продолжая наше руководство по преобразованию блока питания ATX в блок питания для настольного компьютера, очень интересным дополнением к нему является положительный стабилизатор напряжения LM317T.

LM317T — это регулируемый 3-контактный стабилизатор положительного напряжения, способный обеспечивать множество различных выходных напряжений постоянного тока в качестве источника напряжения +5 или +12 В постоянного тока или в качестве выходного напряжения переменного тока от нескольких вольт до максимального значения, все с токами около 1,5 ампер.

С добавлением небольшого количества дополнительных схем, добавленных к выходу блока питания, мы можем получить настольный блок питания, способный работать в фиксированном или переменном диапазоне напряжений, как положительных, так и отрицательных по своей природе. На самом деле это намного проще, чем вы думаете, поскольку трансформатор, выпрямление и регулировка напряжения уже были выполнены блоком питания заранее, и все, что нам нужно сделать, это подключить нашу дополнительную схему к выходу желтого провода от +12 Вольт. Но сначала давайте посмотрим на фиксированное выходное напряжение.

Фиксированный источник питания 9В

В стандартном корпусе TO-220 доступно большое количество 3-полюсных регуляторов напряжения, наиболее популярными из которых являются стабилизаторы постоянного напряжения серии 78xx, от очень распространенного регулятора напряжения 7805 +5 В до 7824 + фиксированный регулятор напряжения 24В. Существует также серия стабилизаторов фиксированного отрицательного напряжения серии 79xx, которые создают дополнительное отрицательное напряжение от -5 до -24 В, но в этом руководстве мы будем использовать только положительные типы 78xx .

Фиксированный 3-контактный стабилизатор полезен в приложениях, где регулируемый выход не требуется, что делает выходную мощность простой, но очень гибкой, поскольку выходное напряжение зависит только от выбранного регулятора. Они называются 3-контактными регуляторами напряжения, потому что у них всего три клеммы подключения: входной, общий и выходной соответственно .

Входным напряжением для регулятора будет желтый провод + 12В от источника питания (или отдельного источника питания трансформатора), который подключается между входом и общими клеммами. Стабилизированные +9 вольт снимаются на выходе и являются общими, как показано.

Схема регулятора напряжения

Итак, предположим, что мы хотим получить выходное напряжение +9 В от нашего настольного блока питания, тогда все, что нам нужно сделать, это подключить регулятор + 9 В к желтому проводу + 12 В. Поскольку блок питания уже выпрямлен и сглажен для вывода l ‘+ 12 В нужны только дополнительные компоненты: один конденсатор на входе и другой на выходе.

Эти дополнительные конденсаторы способствуют стабильности регулятора и могут составлять от 100 нФ до 330 нФ. Дополнительный выходной конденсатор 100 мкФ помогает сгладить характерную пульсацию для хорошей переходной характеристики. Этот большой конденсатор, помещенный на выходе схемы источника питания, обычно называют «сглаживающим конденсатором».

Эти регуляторы серии 78xx обеспечивают максимальный выходной ток примерно 1,5 А при фиксированных регулируемых напряжениях 5, 6, 8, 9, 12, 15, 18 и 24 В соответственно. Но что, если мы хотим, чтобы выходное напряжение составляло + 9 В, но мы только есть регулятор 7805, + 5В? Выход + 5V 7805 относится к клемме заземления, Gnd или 0V».

Если мы увеличим это напряжение на контакте 2 с 4 В до 4 В, выходная мощность также увеличится еще на 4 В, при условии, что входное напряжение будет достаточным. Затем, поместив небольшой стабилитрон на 4 В (ближайший предпочтительный 4,3 В) между контактом 2 регулятора и землей, мы можем заставить регулятор 7805 5 В генерировать выходное напряжение + 9 В., как показано.

Увеличение выходного напряжения

Итак, как это работает. Стабилитрон на 4,3 В требует обратного тока смещения примерно 5 мА для поддержания выходного сигнала с регулятором, потребляющим примерно 0,5 мА. Этот общий ток 5,5 мА подается через резистор «R1» с выходного контакта 3.

Таким образом, номинал резистора, необходимый для 7805, будет R = 5 В / 5,5 мА = 910 Ом. Диод обратной связи D1, подключенный между входными и выходными клеммами, является защитным и предотвращает обратное смещение регулятора, когда входное напряжение питания отключено, а выходное питание остается активным или активным в течение короткого периода времени из-за высокой индуктивности нагрузки, например как соленоид или мотор.

Затем мы можем использовать 3-контактные регуляторы напряжения и подходящий стабилитрон для получения различных фиксированных выходных напряжений от нашего предыдущего источника питания в диапазоне от + 5 В до +12 В. Но мы можем улучшить эту конструкцию, заменив регулятор напряжения постоянного тока регулятором переменного напряжения, таким как LM317T .

Источник переменного напряжения

LM317T — это полностью регулируемый 3-контактный стабилизатор положительного напряжения, обеспечивающий выходное напряжение 1,5 А в диапазоне от 1,25 В до чуть более 30 В. Используя соотношение двух резисторов, один из которых имеет фиксированное значение, а другой — переменный (или оба фиксированы), мы можем установить выходное напряжение на желаемый уровень с соответствующим входным напряжением в диапазоне от 3 до 40 вольт.

Регулятор напряжения переменного тока LM317T также имеет встроенные функции ограничения тока и теплового отключения, что делает его устойчивым к коротким замыканиям и идеальным для любого низковольтного настольного или домашнего источника питания.

Выходное напряжение LM317T определяется соотношением двух резисторов обратной связи R1 и R2, которые образуют цепь делителя потенциала на выходной клемме, как показано ниже.

LM317T Регулятор переменного напряжения

Напряжение на резисторе обратной связи R1 представляет собой постоянное опорное напряжение 1,25 В, V ref, приложенное между выходом и клеммами подстройки. Ток на клеммах управления составляет 100 мкА постоянного тока. Поскольку опорное напряжение на резисторе R1 является постоянным, я пропущу постоянный ток через другой резистор R2, что приведет к выходному напряжению:

Следовательно, любой ток, протекающий в R1, также течет в R2 (игнорируя очень небольшой ток на управляющем выводе), при этом сумма падений напряжения на R1 и R2 равна выходному напряжению Vout. Очевидно, что входное напряжение Vin должно быть как минимум на 2,5 В выше, чем выходное напряжение, необходимое для питания регулятора.

Кроме того, LM317T имеет очень хорошее регулирование нагрузки при условии, что минимальный ток нагрузки превышает 10 мА. Следовательно, чтобы поддерживать постоянное опорное напряжение 1,25 В, минимальное значение резистора обратной связи R1 должно быть 1,25 В / 10 мА = 120 Ом, и это значение может варьироваться от 120 Ом до 1000 Ом с типичными значениями R 1 примерно От 220 до 240 лет для хорошей стабильности.

Если мы знаем значение требуемого выходного напряжения Vout и резистора обратной связи R1, скажем, 240 Ом, то мы можем рассчитать значение резистора R2 из приведенного выше уравнения. Например, наше исходное выходное напряжение 9 В даст резистивное значение для R2 :

R1. ((Vout / 1,25) -1) = 240. ((9 / 1,25) -1) = 1,488 Ом

или 1500 Ом (1 кОм) с точностью до ближайшего предпочтительного значения.

Конечно, на практике резисторы R1 и R2 обычно заменяются потенциометром для создания источника переменного напряжения или нескольких переключаемых предварительно настроенных резисторов, если требуется несколько фиксированных выходных напряжений.

Но чтобы сократить математические вычисления, необходимые для расчета значения R2, ​​всякий раз, когда нам нужно определенное напряжение, мы можем использовать стандартные таблицы сопротивлений, как показано ниже, которые дают нам выходное напряжение регуляторов для различных соотношений R1 и R2 с использованием сопротивления значения E24 ,

Соотношение сопротивлений R1 к R2

Значение R2	Значение сопротивления R1
150	180	220	240	270	330	370	390	470
сто	2,08	1,94	1,82	1,77	1,71	1,63	1,59	1,57	1,52
120	2,25	2,08	1,93	1,88	1,81	1,70	1,66	1,63	1,57
150	2,50	2,29	2.10	2,03	1,94	1,82	1,76	1,73	1,65
180	2,75	2,50	2,27	2,19	2,08	1,93	1,86	1,83	1,73
220	3,08	2,78	2,50	2,40	2,27	2,08	1,99	1,96	1,84
240	3,25	2,92	2,61	2,50	2.36	2,16	2,06	2,02	1,89
270	3,50	3,13	2,78	2,66	2,50	2,27	2,16	2,12	1,97
330	4.00	3,54	3,13	2,97	2,78	2,50	2.36	2.31	2,13
370	4,33	3,82	3,35	3,18	2,96	2,65	2,50	2,44	2,23
390	4,50	3,96	3,47	3,28	3,06	2,73	2,57	2,50	2,29
470	5,17	4,51	3,92	3,70	3,43	3,03	2,84	2,76	2,50
560	5,92	5,14	4,43	4,17	3,84	3,37	3,14	3,04	2,74
680	6,92	5,97	5.11	4,79	4,40	3,83	3,55	3,43	3,06
820	8,08	6,94	5,91	5,52	5,05	4,36	4.02	3,88	3,43
1000	9,58	8,19	6,93	6,46	5,88	5,04	4,63	4,46	3,91
1200	11,25	9,58	8,07	7,50	6,81	5,80	5.30	5.10	4,44
1500	13,75	11,67	9,77	9.06	8,19	6,93	6,32	6.06	5,24

Изменяя резистор R2 для потенциометра 2k, мы можем контролировать диапазон выходного напряжения нашего настольного источника питания от примерно 1,25 В до максимального выходного напряжения 10,75 (12–1,25) В. Итак, наша окончательная модифицированная схема питания переменного тока показана ниже.

Цепь питания переменного напряжения

Мы можем немного улучшить нашу базовую схему регулятора напряжения, подключив к выходным клеммам амперметр и вольтметр. Эти индикаторы наглядно покажут ток и напряжение на выходе регулятора переменного напряжения. При желании в конструкцию также может быть включен быстродействующий предохранитель для обеспечения дополнительной защиты от короткого замыкания, как показано на рисунке.

Использование лабораторного блока питания для ремонта мобильных телефонов и ноутбуков

Для мастерских по ремонту сотовых телефонов требуется блок питания с выходным напряжением до 15 В и номинальным током 1 А и выше.

Оценка неисправности мобильного телефона в 80% случаев основана на расчете неисправности по току нагрузки. Телефон подключается к LBP через серию съемных клемм. Любой телефон можно подключить от источника питания, даже с разряженным аккумулятором. Когда телефон включается триггером PWR, каждая фаза запуска отображается амперметром, который показывает последовательность включения в зависимости от потребления тока. Благодаря этому неисправный компонент телефона можно определить по текущему.

Видео ролик изготовления блока питания: