Радіосхеми блоків живлення. Плата-конструктор регульованого блоку живлення або правильний блок живлення повинен бути важким. Двополярний блок живлення

22.06.2023 Програми

Доброго часу доби форумчани та гості сайту Радіосхеми! Бажаючи зібрати пристойний, але не дуже дорогий і крутий блок живлення, так щоб у ньому все було і нічого це по грошах не коштувало. У результаті вибрав найкращу, на мій погляд, схему з регулюванням струму і напруги, яка складається всього з п'яти транзисторів, крім пари десятків резисторів і конденсаторів. Проте працює вона надійно і має високу повторюваність. Ця схема вже розглядалася на сайті, але за допомогою колег вдалося дещо покращити її.

Я зібрав цю схему спочатку і зіткнувся з одним неприємним моментом. При регулюванні струму не можу виставити 0.1 А - мінімум 1.5 А при R6 0.22 Ом. Коли збільшив опір R6 до 1.2 Ом – струм при короткому замиканні вийшов мінімум 0.5 А. Але тепер R6 став швидко та сильно нагріватися. Тоді задіяв невелике доопрацювання і отримав регулювання струму набагато ширше. Приблизно від 16 мА до максимуму. Також можна зробити від 120 мА, якщо кінець резистора R8 перекинути в базу Т4. Суть у тому, що до падіння напруги резистора додається падіння переходу Б-Е і ця додаткова напруга дозволяє раніше відкрити Т5, і як наслідок – раніше обмежити струм.

За підсумками цієї пропозиції провів успішні випробування й у результаті отримав простий лабораторний БП. Викладаю фото мого лабораторного блоку живлення з трьома виходами, де:

  • 1-вихід 0-22в
  • 2-вихід 0-22в
  • 3-вихід +/- 16в

Крім плати регулювання вихідної напруги пристрій було доповнено платою фільтра живлення з блоком запобіжників. Що вийшло в результаті – дивіться далі.

Багато хто вже знає, що я маю слабкість до будь-яких блоків живлення, тут же огляд два в одному. На цей раз буде огляд радіоконструктора, що дозволяє зібрати основу для лабораторного блоку живлення та варіант його реальної реалізації.
Попереджаю, буде багато фото та тексту, так що запасайтесь кавою:)

Для початку я трохи поясню, що це таке і навіщо.
Практично всі радіоаматори використовують у роботі таку річ як лабораторний блок живлення. Будь то складний з програмним керуванням або зовсім простий на LM317, але він все одно виконує майже те саме, живить різні навантаження в процесі роботи з ними.
Лабораторні блоки живлення поділяються на три основні типи.
З імпульсною стабілізацією.
З лінійною стабілізацією
Гібридні.

Перші мають у своєму складі імпульсний керований блок живлення, або просто імпульсний блок живлення з понижувальним ШІМ перетворювачем. Я вже оглядав кілька варіантів цих блоків живлення. , .
Переваги – велика потужність при невеликих габаритах, відмінний ККД.
Недоліки - ВЧ пульсації, наявність ємних конденсаторів на виході

Другі не мають на борту ніяких ШІМ перетворювачів, все регулювання здійснюється лінійним способом, де надлишок енергії розсіюється просто на регулюючому елементі.
Плюси – практично повна відсутність пульсацій, немає необхідності в конденсаторах на виході (майже).
Мінуси – ККД, маса, габарит.

Треті є поєднанням або першого типу з другим, тоді лінійний стабілізатор живиться від веденого понижуючого ШІМ перетворювача (напруга на виході ШІМ перетворювача завжди підтримується на рівні трохи вище ніж вихідний, інше регулюється транзистором працюючим у лінійному режимі.
Або це лінійний БП, але трансформатор має кілька обмоток, які перемикаються при необхідності, тим самим зменшуючи втрати на регулюючому елементі.
Мінус у цієї схеми лише один, складність, вона вища ніж у перших двох варіантів.

Сьогодні ми поговоримо про другий вид блоків живлення з регулюючим елементом, що працює в лінійному режимі. Але розглянемо цей блок живлення на прикладі конструктора, мені здається, що так має бути навіть цікавіше. Адже на мій погляд це добрий початок для радіоаматора-початківця, зібрати собі один з основних приладів.
Ну або, як кажуть, правильний блок живлення повинен бути важким:)

Цей огляд більше орієнтований на початківців, досвідчені товариші навряд чи знайдуть у ньому щось корисне.

Замовив для огляду конструктор, який дозволяє зібрати основну частину лабораторного блоку живлення.
Основні характеристики такі (із заявлених магазином):
Вхідна напруга - 24 Вольта змінного струму
Вихідна напруга регульована - 0-30 Вольт постійного струму.
Вихідний струм регульований - 2мА - 3А
Пульсації вихідної напруги – 0.01%
Розміри друкарської плаи - 80х80мм.

Трохи про упаковку.
Прийшов конструктор у звичайному поліетиленовому пакеті, замотаний у м'який матеріал.
У антистатичному пакеті з клямкою лежали всі необхідні компоненти, включаючи друковану плату.

Усередині все було насипом, але при цьому нічого не постраждало, друкована плата частково захищала радіокомпоненти.

Я не перераховуватиму все, що входить у комплект, простіше це зробити потім по ходу огляду, скажу тільки що мені всього вистачило, навіть дещо залишилося.

Трохи про друковану плату.
Якість відмінно, схема в комплекті не йде, але всі номінали на платі позначені.
Плата двостороння, покрита захисною маскою.

Покриття плати, лудіння, та й сама якість текстоліту відмінна.
У мене вийшло тільки в одному місці відірвати п'ятачок з друку, і то після того, коли я спробував впаяти нерідну деталь (чому, буде далі).
На мій погляд саме те для радіоаматора-початківця, зіпсувати буде важко.

Перед монтажем накреслив схему цього боку живлення.

Схема досить продумана, хоч і не без недоліків, але про них розповім у процесі.
У схемі проглядаються кілька основних вузлів, їх відокремив кольором.
Зелений - вузол регулювання та стабілізації напруги
Червоний - вузол регулювання та стабілізації струму
Фіолетовий - вузол індикації переходу в режим стабілізації струму
Синій – джерело опорної напруги.
Окремо є:
1. Вхідний діодний міст і конденсатор, що фільтрує.
2. Силовий регулюючий вузол на транзисторах VT1 та VT2.
3. Захист на транзисторі VT3, що відключає вихід, поки живлення операційних підсилювачів не буде нормальним
4. Стабілізатор живлення вентилятора, збудований на мікросхемі 7824.
5. R16, R19, C6, C7, VD3, VD4, VD5, вузол формування негативного полюса живлення операційних підсилювачів. Через наявність цього вузла БП не працюватиме просто від постійного струму, необхідний саме вхід змінного струму з трансформатора.
6. С9 вихідний конденсатор, VD9, вихідний захисний діод.

Спочатку розпишу переваги та недоліки схемного рішення.
Плюси -
Тішить наявність стабілізатора для живлення вентилятора, але вентилятор потрібен на 24 Вольта.
Дуже тішить наявність джерела живлення негативної полярності, це сильно покращує роботу БП на струмах та напругах близьких до нуля.
У зв'язку з наявністю джерела негативної полярності в схему ввели захист, поки немає цієї напруги, вихід БП буде відключений.
БП містить джерело опорної напруги 5.1 Вольта, це дозволило не тільки коректно регулювати вихідну напругу і струм (при такій схемі напруга і струм регулюються від нуля до максимуму лінійно, без «горбів» та «провалів» на крайніх значеннях), а й дає можливість керувати блоком живлення ззовні, просто змінюю напругу керування.
Вихідний конденсатор дуже маленької ємності, що дозволяє безпечно перевіряти світлодіоди, не буде кидка струму, доки вихідний конденсатор не розрядиться і БП не увійде в режим стабілізації струму.
Вихідний діод необхідний захисту БП від подачі з його вихід напруги зворотної полярності. Щоправда діод надто слабкий, краще замінити на інший.

Мінуси.
Струмовимірювальний шунт має занадто високий опір, тому при роботі зі струмом навантаження 3 Ампера на ньому виділяється близько 4.5 Ватта тепла. Резистор розрахований на 5 Ватт, але нагрівання дуже велике.
Вхідний діодний міст набрано з 3 Ампера діодів. По хорошому повинні стояти діоди мінімум на 5 Ампер, тому що струм через діоди в такій схемі дорівнює 1.4 від вихідного, відповідно в роботі струм через них може бути 4.2 Ампера, а самі діоди розраховані на 3 Ампера. Полегшує ситуацію лише те, що пари діодів у мосту працюють поперемінно, але це не зовсім правильно.
Великий мінус у тому, що китайські інженери, при підборі операційних підсилювачів вибрали ОУ з максимальною напругою 36 Вольт, але не подумали, що в схемі є джерело негативної напруги і вхідна напруга в такому варіанті обмежена на рівні 31 Вольт (36-5=31 ). При вхідних 24 Вольта змінного струму постійне буде близько 32-33 Вольта.
Тобто. ОУ працюватимуть у позамежному режимі (36 це максимум, штатне 30).

Я ще розповім про плюси та мінуси, а так само про модернізацію пізніше, а зараз перейду до власне складання.

Для початку розкладаємо все те, що входить до комплекту. Це полегшить складання, та й просто буде наочніше видно, що вже встановили, а що ще лишилося.

Я рекомендую починати складання з найнижчих елементів, тому що якщо спочатку встановити високі, то низькі потім буде незручно ставити.
Також краще почати з установки компонентів, яких більше однакових.
Почну я з резисторів, і це будуть резистори номіналом 10 кому.
Резистори якісні та мають точність 1%.
Декілька слів про резистори. Резистори мають кольорове маркування. Багатьом це може здатися незручним. Насправді це краще ніж цифробуква маркування, так як маркування видно в будь-якому положенні резистора.
Не варто лякатися колірного маркування, на початковому етапі можна користуватися, а згодом виходитиме визначати його вже і без нього.
Для розуміння і зручної роботи з такими компонентами треба лише запам'ятати дві речі, які радіоаматору-початківцю знадобляться в житті.
1. Десять основних кольорів маркування
2. Номінали ряду , вони не знадобляться при роботі з точними резисторами ряду Е48 і Е96, але такі резистори зустрічаються набагато рідше.
Будь-який радіоаматор з досвідом перерахує їх просто з пам'яті.
1, 1.1, 1.2, 1.3, 1.5, 1.6, 1.8, 2, 2.2, 2.4, 2.7, 3, 3.3, 3.6, 3.9, 4.3, 4.7, 5.1, 5.6, 6.2, 6.8, 7.5, 8.2, 9.1.
Решта номінали є множенням цих на 10, 100 і т.п. Наприклад 22к, 360к, 39Ом.
Що дає ця інформація?
А дає вона те, що якщо резистор ряду Е24, то, наприклад, комбінація кольорів -
Синій+зелений+жовтий у ньому неможлива.
Синій - 6
Зелений - 5
Жовтий - х10000
тобто. за розрахунками виходить 650к, але такого номіналу в ряду Е24 немає, є або 620 або 680, значить або колір розпізнаний неправильно, або колір змінений, або резистор ряду Е24, але останнє буває рідко.

Гаразд, досить теорії, перейдемо далі.
Висновки резисторів перед монтажем я формую, зазвичай за допомогою пінцету, але деякі використовують для цього невеликий саморобний пристрій.
Обрізання висновків не поспішаємо викидати, буває, що вони можуть стати в нагоді для перемичок.

Встановивши більшість я дійшов до одиночних резисторів.
Тут може бути важче, розумітися на номіналах доведеться частіше.

Компоненти я відразу не паяю, а просто обкушую і загинаю висновки, причому саме спочатку обкусую, а потім загинаю.
Робиться це дуже легко, плата тримається в лівій руці (якщо ви правша), одночасно притискається компонент, що встановлюється.
У правій руці знаходяться бокорізи, обкушуємо висновки (іноді навіть відразу кількох компонентів), і бічною гранню бокорізів відразу загинаємо висновки.
Робиться це дуже швидко, через деякий час вже на автоматизмі.

Ось і дійшли до останнього дрібного резистора, номінал необхідного і того, що залишився, збігається, вже непогано:)

Встановивши резистори переходимо до діодів та стабілітронів.
Дрібних діодів тут чотири, це популярні 4148, стабілітронів два на 5.1 Вольта кожен, так що заплутатися дуже важко.
Їм також формуємо висновки.

На платі катод позначений смугою, як і на діодах і стабилитронах.

Хоча плата і має захисну маску, але я все одно рекомендую загинати висновки так, щоб вони не потрапляли на доріжки, що йдуть поруч, на фото виведення діода відігнутий у бік від доріжки.

Стабілітрони на платі відзначені також як маркування на них – 5V1.

Керамічних конденсаторів у схемі не дуже багато, але їх маркування може заплутати радіоаматора-початківця. До речі, вона також підпорядковується ряду Е24.
Перші дві цифри – номінал у пікофарадах.
Третя цифра – кількість нулів, які треба додати до номіналу
Тобто. для прикладу 331 = 330пФ
101 - 100пФ
104 - 100000пФ або 100нФ або 0.1мкФ
224 - 220000пФ або 220нФ або 0.22мкФ

Основна кількість пасивних елементів встановлена.

Після цього переходимо до встановлення операційних підсилювачів.
Напевно, я б порекомендував купити до них панельки, але я впаяв як є.
На платі, як і на мікросхемі, відзначений перший висновок.
Інші висновки вважаються проти годинникової стрілки.
На фото видно місце під операційний підсилювач і те, як він має ставитися.

У мікросхем я загинаю не всі висновки, а лише пару, зазвичай це крайні висновки щодо діагоналі.
Ну і краще обкусити їх так, щоб вони стирчали приблизно на 1мм над платою.

Все, ось тепер можна перейти до паяння.
Я використовую звичайнісінький паяльник з контролем температури, але цілком достатньо і звичайного паяльника потужністю приблизно 25-30 Ватт.
Припій діаметром 1мм із флюсом. Я спеціально не вказую марку припою, так як на котушці нерідний припій (рідні котушки 1 кг вагою), а назва його мало кому буде знайома.

Як я вище писав, плата якісна, паяється дуже легко, ніяких флюсів я не застосовував, вистачає тільки того, що є в припої, треба тільки не забувати іноді струшувати зайвий флюс з жала.



Тут я зробив фото з прикладом гарного паяння і не дуже.
Хороша пайка повинна виглядати як невелика крапелька, що обволікає висновок.
Але на фото є кілька місць, де припою явно мало. Таке пройде на двосторонній платі з металізацією (там припій затікає ще й усередину отвору), але так не можна робити на односторонній платі, згодом таке паяння може «відвалитися».

Висновки транзисторів також треба попередньо відформувати, робити це треба так, щоб висновок не деформувався біля основи корпусу (аксакали згадають легендарні КТ315, які любили відламуватися висновки).
Потужні компоненти я формую трохи інакше. Формування проводиться так, щоб компонент стояв над платою, у такому разі тепло менше буде переходить на плату і не її руйнуватиме.

Так виглядають відформовані потужні резистори на платі.
Всі компоненти паялися тільки знизу, припій який ви бачите на верхній частині плати, проникнув крізь отвір завдяки капілярному ефекту. Бажано паяти так, щоб припій трохи проникав на верхню частину, це збільшить надійність паяння, а у разі важких компонентів їхню кращу стійкість.

Якщо раніше висновки компонентів я формував за допомогою пінцету, то для діодів вже знадобляться невеликі плоскогубці з вузькими губками.
Формуються висновки приблизно як у резисторів.

Але при установці є відмінності.
Якщо у компонентів із тонкими висновками спочатку відбувається установка, потім обкушування, то у діодів все навпаки. Ви просто не загнете після обкушування такий висновок, тому спочатку загинаємо висновок, потім обкушуємо зайве.

Силовий вузол зібраний із застосуванням двох транзисторів, включених за схемою Дарлінгтона.
Один із транзисторів встановлюється на невеликий радіатор, краще через термопасту.
У комплекті було чотири гвинтики М3, один іде сюди.

Пара фото майже спаяної плати. Установку клемників та інших компонентів я не буду розписувати, це інтуїтивно зрозуміло, та й видно по фотографії.
До речі щодо клемників, на платі встановлені клемники для підключення входу, виходу, живлення вентилятора.



Плату я поки що не промивав, хоча часто роблю це на цьому етапі.
Зумовлено це тим, що буде ще невелика частина з доопрацювання.

Після основного етапу збирання у нас залишилися такі компоненти.
Потужний транзистор
Два змінні резистори
Два роз'єми для встановлення на плату
Два роз'єми з проводами, до речі, проводи дуже м'які, але невеликого перерізу.
Три гвинтики.

Спочатку виробник задумував розмістити змінні резистори на самій платі, але так вони ставляться настільки незручно, що я навіть не став їх паяти і показав просто для прикладу.
Вони стоять дуже близько і регулювати буде вкрай незручно, хоч і реально.

Але дякую що не забули дати в комплекті дроти з роз'ємами, так набагато зручніше.
У такому вигляді можна винести резистори на передню панель приладу, а плату встановити в зручному місці.
Принагідно запаяв потужний транзистор. Це звичайний біполярний транзистор, але має максимальну потужність, що розсіюється, до 100 Ватт (природно при установці на радіатор).
Залишилося три гвинтики, я не зрозумів, куди їх навіть застосувати, якщо по кутах плати, то треба чотири, якщо кріпити потужний транзистор, то вони короткі, загалом загадка.

Живити плату можна від будь-якого трансформатора з вихідною напругою до 22 Вольт (у характеристиках заявлено 24, але я вище пояснив, чому таку напругу застосовувати не можна).
Я вирішив використати давно лежачий у мене трансформатор для підсилювача Романтика. Чому для, а не від, та тому, що він ще ніде не стояв:)
Цей трансформатор має дві вихідні силові обмотки по 21 Вольт, дві допоміжні по 16 Вольт та екрануючу обмотку.
Напруга вказана для вхідного 220, але так як у нас зараз вже стандарт 230, то й вихідна напруга буде трохи вищою.
Розрахункова потужність трансформатора близько 100 Ватів.
Вихідні силові обмотки я запаралеліли, щоб отримати більше струм. Можна було звичайно використовувати схему випрямлення з двома діодами, але краще з нею не буде, тому залишив як є.

Для тих, хто не знає, як визначити потужність трансформатора, я зняв невелике відео.

Перше пробне включення. На транзистор я встановив невеликий радіатор, але навіть у такому вигляді було досить велике нагрівання, оскільки БП лінійний.
Регулювання струму та напруги відбувається без проблем, все запрацювало відразу, тому я вже цілком можу рекомендувати цей конструктор.
Перше фото – стабілізація напруги, друге – струму.

Для початку я перевірив, що видає трансформатор після випрямлення, оскільки це визначає максимальну вихідну напругу.
У мене вийшло близько 25 Вольт, не густо. Місткість фільтруючого конденсатора 3300мкФ, я б радив його збільшити, але навіть у такому вигляді пристрій цілком працездатний.

Так як для подальшої перевірки треба було вже застосовувати нормальний радіатор, то я перейшов до збирання всієї майбутньої конструкції, оскільки встановлення радіатора залежало від задуманого конструктиву.
Я вирішив застосувати радіатор Igloo7200, що лежить у мене. За заявою виробника такий радіатор здатний розсіювати до 90 Ватт тепла.

У пристрої буде застосовано корпус Z2A за ідеєю польського виробництва, ціна близько 3 доларів.

Спочатку я хотів відійти від корпусу, що набрид моїм читачам, в якому я збираю всякі електронні штучки.
Для цього я вибрав трохи менший корпус і купив до нього вентилятор з сіточкою, але всунути в нього всю начинку не виходило і придбали другий корпус і відповідно другий вентилятор.
В обох випадках я купував вентилятори Sunon, мені дуже подобається продукція цієї фірми, також в обох випадках купувалися вентилятори на 24 Вольти.

Ось так за задумом у мене мав бути радіатор, плата і трансформатор. Залишається навіть небагато місця на розширення начинки.
Засунути вентилятор всередину не виходило ніяк, тому було вирішено розмістити його зовні.

Розмічаємо отвори кріплення, нарізаємо різьблення, пригвинчуємо для примірки.

Так як обраний корпус має внутрішню висоту 80мм, а плата має такий розмір, то я закріпив радіатор так, щоб плата виходила симетрично по відношенню до радіатора.

Висновки потужного транзистора також треба трохи відформувати, щоб вони не деформувалися при притисканні транзистора до радіатора.

Невеликий відступ.
Виробник чомусь задумав місце для встановлення досить невеликого радіатора, через це при встановленні нормального виходить так, що стабілізатор живлення вентилятора і роз'єм для його підключення заважають.
Мені довелося їх випаяти, а місце де вони були, заклеїти скотчем, щоб не було з'єднання з радіатором, тому що на ньому є напруга.

Зайвий скотч зі зворотного боку я обрізав, інакше виходило якось зовсім неакуратно, робитимемо по Феншу:)

Так виглядає друкована плата з остаточно встановленим радіатором, транзистор встановлюється через термопасту, і краще застосувати хорошу термопасту, оскільки транзистор розсіює потужністю порівнянну потужним процесором, тобто. близько 90 Ватт.
Заодно я відразу зробив отвір для встановлення плати регулятора обертів вентилятора, який у результаті все одно довелося пересвердлювати:)

Для встановлення нуля і викрутив обидва регулятори в крайнє ліве положення, відключив навантаження і виставив на виході нуль. Тепер вихідна напруга регулюватиметься від нуля.

Далі кілька тестів.
Я перевіряв точність підтримки вихідної напруги.
Холостий хід, напруга 10.00 Вольт
1. Струм навантаження 1 Ампер, напруга 10,00 Вольт
2. Струм навантаження 2 Ампера, напруга 9.99 Вольта
3. Струм навантаження 3 Ампера, напруга 9.98 Вольта.
4. Струм навантаження 3,97 Ампера, напруга 9.97 Вольта.
Характеристики дуже непогані, за бажання їх можна ще трохи покращити, змінивши точку підключення резисторів зворотного зв'язку по напрузі, але як на мене, досить і так.

Також я перевірив рівень пульсацій, перевірка проходила при струмі 3 Ампера та вихідній напрузі 10 Вольт

Рівень пульсацій становив близько 15мВ, що дуже добре, щоправда подумав, що насправді пульсації, показані на скріншоті, швидше пролазили від електронного навантаження, ніж від самого БП.

Після цього я приступив до збирання самого пристрою загалом.
Почав із встановлення радіатора із платою блоку живлення.
Для цього розмітив місце встановлення вентилятора та роз'єму для підключення живлення.
Отвір розмічався не зовсім круглим, з невеликими зрізами вгорі і внизу, вони потрібні для збільшення міцності задньої панелі після вирізання отвору.
Найбільшу складність зазвичай становлять отвори складної форми, наприклад, під роз'єм живлення.

Великий отвір вирізається з великої купи маленьких:)
Дриль + свердло діаметром 1мм іноді творять дива.
Свердлимо отвори, багато отворів. Може здатися, що це довго і нудно. Ні, навпаки, це дуже швидко, повне свердління панелі займає близько 3 хвилин.

Після цього я зазвичай ставлю свердло трохи більше, наприклад 1.2-1.3мм і проходжу їм як фрезою, виходить такий проріз:

Після цього беремо в руки невеликий ніж і зачищаємо отвори, заодно трохи підрізаємо пластмасу, якщо отвір вийшло трохи менше. Пластмаса досить м'яка, тому працювати зручно.

Останнім етапом підготовки свердлимо отвори кріплення, можна сказати що основна робота над задньою панеллю закінчена.

Встановлюємо радіатор з платою і вентилятор, приміряємо результат, при необхідності «допрацьовуємо за допомогою напилка».

Майже на початку я згадав про доопрацювання.
Доопрацьовувати я трохи.
Для початку я вирішив замінити рідні діоди у вхідному діодному містку на діоди Шоттки, я купив для цього чотири штуки 31DQ06. і тут я повторив помилку розробників плати, купивши за інерцією діоди на той самий струм, а треба було на більший. Але все одно нагрівання діодів буде менше, тому що падіння на діодах Шоттки менше, ніж на звичайних.
У другу чергу, я вирішив замінити шунт. Мене не влаштовувало не тільки те, що він гріється як праска, а й те, що на ньому падає близько 1.5 Вольта, які можна пустити у справу (себто в навантаження). Для цього я взяв два вітчизняні резистори 0.27Ома 1% (це ще й покращить стабільність). Чому так не зробили розробники, незрозуміло, ціна рішення абсолютно та сама, що і у варіанті з рідним резистором на 0.47 Ома.
Ну і вже швидше як доповнення я вирішив замінити рідний конденсатор фільтра 3300мкФ більш якісний та ємний Capxon 10000 мкФ.

Так виглядає конструкція, що вийшла, із заміненими компонентами і встановленою платою термоконтролю вентилятора.
Вийшло трохи колгоспно, і до того ж я випадково зірвав один п'ятачок на платі під час встановлення потужних резисторів. Взагалі можна було спокійно застосувати менш потужні резистори, наприклад один резистор на 2 Ватта, просто у мене такого не було.

Знизу також додалося небагато компонентів.
Резистор на 3.9к, паралельно до крайніх контактів роз'єму для підключення резистора регулювання струму. Він потрібен для зменшення напруги регулювання, оскільки напруга на шунті у нас тепер інша.
Пара конденсаторів на 0.22мкФ, один паралельно виходу з резистора регулювання струму, для зменшення наведень, другий просто по виходу блоку живлення, він не особливо потрібен, просто я випадково дістав відразу пару і вирішив застосувати обидва.

Вся силова частина з'єднана, на трансформатор попутно встановлена ​​плата з діодним мостом та конденсатором для живлення індикатора напруги.
За великим рахунком, ця плата необов'язкова в поточному варіанті, але живити індикатор від граничних для нього 30 Вольт у мене рука не піднялася і я вирішив використовувати додаткову обмотку на 16 Вольт.

Для організації передньої панелі були використані такі компоненти:
Клеми для підключення навантаження
Пара металевих ручок
Вимикач живлення
Червоний світлофільтр, заявлений як світлофільтр для корпусів КМ35
Для індикації струму і напруги я вирішив використовувати плату, що залишилася у мене після написання одного з оглядів. Але мене не влаштовували маленькі індикатори і тому купили більші з висотою цифри 14мм, а до них була виготовлена ​​друкована плата.

Взагалі це рішення тимчасове, але хотілося навіть тимчасово зробити акуратно.

Декілька етапів підготовки передньої панелі.
1. Чортимо макет передньої панелі у натуральну величину (я використовую звичайний Спринт Лайаут). Перевага застосування однакових корпусів у тому, що підготувати нову панель дуже просто, тому що вже відомі необхідні розміри.
Прикладаємо роздруківку до передньої панелі і в кутах квадратних/прямокутних отворів свердлимо отвори діаметром 1мм. Тим же свердлом насвердлюємо центри інших отворів.
2. По отворах, що виходять, розмічаємо місця різу. Змінюємо інструмент на тонку дискову фрезу.
3. Прорізаємо прямі лінії, спереду чітко за розмірами, ззаду трохи більше, щоб проріз був максимально повним.
4. Виламуємо вирізані шматки пластмаси. Я зазвичай їх не викидаю, тому що вони ще можуть стати в нагоді.

Аналогічно підготовці задньої панелі обробляємо отвори за допомогою ножа.
Отвори великого діаметру я рекомендую свердлити, воно не «закушує» пластмасу.

Приміряємо те, що в нас вийшло, за необхідності доопрацьовуємо за допомогою надфілю.
Мені довелося трохи розширювати отвір під вимикач.

Як я писав, для індикації я вирішив використовувати плату, що залишилася від одного з минулих оглядів. Взагалі, це дуже погане рішення, але для тимчасового варіанта більш ніж підходяще, я пізніше поясню чому.
Випаюємо з плати індикатори та роз'єми, продзвонюємо старі індикатори та нові.
Я розписав собі цоколівку обох індикаторів, щоби не заплутатися.
У рідному варіанті було застосовано чотирирозрядні індикатори, я застосував трирозрядні. бо більше в мене не влазило у вікно. Але оскільки четвертий розряд потрібен лише для відображення літери A або U, їх втрата не критична.
Світлодіод індикації режиму обмеження струму я розташував між індикаторами.

Підготовляю все необхідне, зі старої плати випаюю резистор на 50мОм, який використовуватиметься як і раніше, як вимірювальний шунт.
Ось із цим шунтом і пов'язана проблема. Справа в тому, що в такому варіанті у мене буде падіння напруги на виході на 50мВ на 1 Ампер струму навантаження.
Позбутися цієї проблеми можна двома способами, застосувати два окремих вимірювачі, на струм і напругу, при цьому запитавши вольтметр від окремого джерела живлення.
Другий спосіб – встановити шунт у плюсовому полюсі БП. Обидва варіанти мені не підходили під тимчасове рішення, тому вирішив наступити на горло своєму перфекціонізму і зробити спрощений варіант, але далеко не найкращий.

Для конструкції я використав монтажні стійки, що залишилися від плати DC-DC перетворювача.
З ними у мене вийшла дуже зручна конструкція, плата індикатора кріпиться до плати ампервольтметра, яка кріпиться до плати силових клем.
Вийшло навіть краще ніж я очікував:)
Також на платі силових клем я розташував струмовимірювальний шунт.

Конструкція передньої панелі, що вийшла в результаті.

А потім я згадав, що забув встановити потужніший захисний діод. довелося допоювати його згодом. Я використовував діод, який залишився після заміни діодів у вхідному мосту плати.
Звичайно по хорошому треба ще додати запобіжник, але це вже не в цій версії.

А ось резистори регулювання струму та напруги я вирішив поставити краще, ніж ті, які запропонував виробник.
Рідні цілком якісні, і мають плавний хід, але це звичайні резистори і як на мене лабораторний блок живлення повинен мати можливість більш точного підстроювання вихідної напруги та струму.
Ще коли я думав замовити плату БП, то я побачив у магазині і замовив на огляд і їх, тим більше, що вони мали той самий номінал.

Взагалі я зазвичай застосовую для таких цілей інші резистори, вони поєднують у собі відразу два резистори, для грубого та плавного регулювання, але останнім часом не можу знайти їх у продажу.
Може хтось знає їх імпортні аналоги?

Резистори цілком якісні, кут повороту 3600 градусів, або по простому – 10 повних обертів, що забезпечує перебудову 3 Вольти або 0.3 Ампера на 1 оборот.
З такими резисторами точність регулювання виходить приблизно 11 разів точніше ніж із звичайними.

Нові резистори порівняно з рідними, габарит звичайно вражає.
Принагідно я трохи вкоротив дроти до резистори, це повинно поліпшити стійкість до перешкод.

Упакував все в корпус, в принципі навіть залишилося небагато місця, є куди рости:)

Екрануючу обмотку я з'єднав із заземлюючим провідником роз'єму, плата додаткового живлення розташована прямо на клемах трансформатора, це звичайно не дуже акуратно, але іншого варіанту я поки що не придумав.

Перевірка після збирання. Все завелося майже з першого разу, я випадково переплутав два розряди на індикаторі і довго не міг зрозуміти що не таке регулювання, після перемикання все стало як треба.

Останній етап - вклеювання світлофільтра, встановлення ручок та складання корпусу.
Світлофільтр має по периметру витончення, основна частина утоплюється у вікно корпусу, а тонша частина приклеюється двостороннім скотчем.
Ручки спочатку були розраховані під діаметр валу 6.3мм (якщо не плутаю), у нових резисторів вал тонший, довелося одягнути на вал пару шарів термоусадки.
Передню панель я вирішив поки що ніяк не оформляти і тому є дві причини:
1. Управління настільки інтуїтивно зрозуміле, що немає поки що особливого сенсу в написах.
2. Я планую доопрацьовувати цей блок живлення, тому можливі зміни у дизайні передньої панелі.

Пара фото конструкції, що вийшла.
Вигляд спереду:

Вид ззаду.
Уважні читачі, напевно, помітили, що вентилятор стоїть так, що видує гаряче повітря з корпусу, а не нагнітає холодний між ребер радіатора.
Я вирішив так зробити тому, що радіатор по висоті трохи менший за корпус, і щоб гаряче повітря не потрапляло всередину, я поставив вентилятор навпаки. Це звичайно помітно знижує ефективність відведення тепла, але дозволяє трохи вентилювати та простір усередині БП.
Додатково я б рекомендував зробити кілька отворів знизу нижньої половини корпусу, але це вже швидше доповнення.

Після всіх переробок у мене вийшов струм трохи менше, ніж у первісному варіанті, і становив близько 3.35 Ампера.

І так, спробую розписати плюси та мінуси цієї плати.
Плюси
Відмінна якість виготовлення.
Практична схемотехніка пристрою.
Повний комплект деталей для збирання плати стабілізатора блока живлення
Добре підходить радіоаматорам-початківцям.
У мінімальному вигляді додатково вимагає тільки трансформатор і радіатор, більш розширеному ще й ампервольтметр.
Цілком працездатно після складання, хоч і з деякими нюансами.
Відсутність ємних конденсаторів на виході БП, безпечний під час перевірки світлодіодів тощо.

Мінуси
Неправильно вибрано тип операційних підсилювачів, тому діапазон вхідної напруги повинен бути обмежений на рівні 22 Вольта.
Не дуже підходящий номінал резистора вимірювання струму. Він працює в нормальному для нього тепловому режимі, але краще його замінити, оскільки нагрівання дуже велике і може нашкодити навколишнім компонентам.
Вхідний діодний міст працює на максимумі, краще замінити діоди на потужніші

Моя думка. У процесі складання у мене склалося враження, що схему розробляли дві різні людини, одна застосувала правильний принцип регулювання, джерело опорної напруги, джерело напруги негативної полярності, захист. Другий неправильно підібрав під цю справу шунт, операційні підсилювачі та діодний міст.
Схемотехніка пристрою дуже сподобалася, а розділ доопрацювання я спочатку хотів замінити операційні підсилювачі, навіть купив мікросхеми з максимальною робочою напругою в 40 Вольт, але потім передумав доопрацьовувати. але в іншому рішення досить правильне, регулювання плавне і лінійне. Нагрів звичайно є, без нього нікуди. Взагалі як на мене, то для радіолюбителя-початківця це дуже непоганий і корисний конструктор.
Напевно знайдуться люди, які напишуть що простіше купити готовий, але я думаю що самому зібрати і цікавіше (напевно, це найголовніше) і корисніше. Крім того у багатьох цілком спокійно вдома знайдеться і трансформатор і радіатор від старого процесора, і якась коробочка.

Вже в процесі написання огляду у мене ще більше посилилося почуття, що цей огляд буде початком у серії оглядів, присвячених лінійному блоку живлення, є думки щодо доопрацювання.
1. Переведення схеми індикації та керування в цифровий варіант, можливо з підключенням до комп'ютера
2. Заміна операційних підсилювачів на високовольтні (поки не знаю на які)
3. Після заміни ОУ хочу зробити два ступеня, що автоматично перемикаються, і розширити діапазон вихідної напруги.
4. Змінити принцип вимірювання струму у пристрої індикації так, щоб не було просадки напруги під навантаженням.
5. Додати можливість вимкнення вихідної напруги кнопкою.

На цьому, мабуть, і все. Можливо я ще щось згадаю і доповню, але більше чекаю коментарів з питаннями.
Також у планах присвятити ще кілька оглядів конструкторам для радіоаматорів-початківців, можливо у кого-небудь будуть пропозиції з приводу певних конструкторів.

Не для людей зі слабкими нервами

Спочатку не хотів показувати, але потім вирішив зробити фото.
Ліворуч блок живлення, яким я користувався багато років до цього.
Це простенький лінійний БП із виходом 1-1.2 Ампера при напрузі до 25 Вольт.
Ось його я і захотів замінити на щось потужніше і правильніше.


Товар надано для написання огляду магазином. Огляд опубліковано відповідно до п.18 Правил сайту.

Планую купити +244 Додати в обране Огляд сподобався +160 +378

Зробити блок живлення своїми руками має сенс не лише захопленому радіоаматору. Саморобний блок електроживлення (БП) створить зручності та заощадить чималу суму також у таких випадках:

  • Для живлення низьковольтного електроінструменту, для економії ресурсу дорогої акумуляторної батареї (АКБ);
  • Для електрифікації приміщень особливо небезпечних за ступенем ураження електрострумом: підвалів, гаражів, сараїв тощо. При живленні змінним струмом велика його величина в низьковольтній проводці здатна створити перешкоди побутовій техніці та електроніці;
  • У дизайні та творчості для точного, безпечного та безвідходного різання нагрітим ніхромом пінопласту, поролону, легкоплавких пластиків;
  • У світлодизайні – використання спеціальних БП дозволить продовжити життя світлодіодної стрічки та отримати стабільні світлові ефекти. Живлення підводних освітлювачів, та ін від побутової електромережі взагалі неприпустимо;
  • Для заряджання телефонів, смартфонів, планшетів, ноутбуків далеко від стабільних джерел електроживлення;
  • Для електроакупунктури;
  • І багатьох інших, які не мають прямого відношення до електроніки, цілей.

Допустимі спрощення

Професійні БП розраховуються харчування навантаження будь-якого роду, зокрема. реактивною. Серед можливих споживачів – прецизійна апаратура. Задана напруга профі-БП має підтримувати з високою точністю невизначено довгий час, яке конструкція, захист і автоматика повинні допускати експлуатацію некваліфікованим персоналом у важких умовах, напр. біологами для живлення своїх приладів у теплиці чи експедиції.

Аматорський лабораторний блок живлення вільний від цих обмежень і тому може бути спрощений при збереженні достатніх для власного вживання якісних показників. Далі шляхом також нескладних удосконалень з нього можна отримати БП спеціального призначення. Чим ми зараз і займемося.

Скорочення

  1. КЗ – коротке замикання.
  2. ХХ – холостий перебіг, тобто. раптове відключення навантаження (споживача) чи обрив у його ланцюга.
  3. КСН – коефіцієнт стабілізації напруги. Він дорівнює відношенню зміни вхідної напруги (у % або разах) до такого ж вихідного при постійному струмі споживання. Напр. напруга мережі впала «на повну», з 245 до 185В. Щодо норми 220В це буде 27%. Якщо КРН БП дорівнює 100, вихідна напруга зміниться на 0,27%, що при його величині 12В дасть дрейф 0,033В. Для аматорської практики більш ніж прийнятно.
  4. ІСН – джерело нестабілізованої первинної напруги. Це може бути трансформатор на залізі з випрямлячем або імпульсний інвертор напруги мережі (ІВН).
  5. ІІН - працюють на підвищеній (8-100 кГц) частоті, що дозволяє використовувати легкі компактні трансформатори на фериті з обмотками з декількох десятків витків, але не позбавлені недоліків, див. нижче.
  6. РЕ – регулюючий елемент стабілізатора напруги (СН). Підтримує на виході задану величину.
  7. ІОН – джерело опорної напруги. Задає еталонне його значення, яким разом із сигналами зворотний зв'язок ОС пристрій управління УУ впливає на РЕ.
  8. СНН - стабілізатор напруги безперервної дії; просто - "аналоговий".
  9. ІДН – імпульсний стабілізатор напруги.
  10. ДБЖ – імпульсний блок живлення.

Примітка: як СНН, так і ІДН можуть працювати як від ІСН промислової частоти з трансформатором на залозі, так і від ІВН.

Про комп'ютерні БП

ДБЖ компактні та економічні. А в коморі у багатьох валяється БП від старого комп'ютера, морально застарілий, але справний. Тож чи не можна пристосувати імпульсний блок живлення від комп'ютера для аматорських/робочих цілей? На жаль, комп'ютерний ДБЖ досить високо спеціалізований пристрій та можливості його застосування у побуті/на роботі дуже обмежені:

Використовувати ДБЖ, перероблений з комп'ютерного, звичайному любителю доцільно, мабуть, лише живлення електроінструменту; про це див. далі. Другий випадок – якщо любитель займається ремонтом ПК та/або створенням логічних схем. Але тоді він уже знає, як для цього пристосувати БП від комп'ютера:

  1. Навантажити основні канали +5В та +12В (червоні та жовті дроти) ніхромовими спіральками на 10-15% номінального навантаження;
  2. Зелений провід м'якого запуску (кнопкою слабку на передній панелі системника) pc on замкнути на загальний, тобто. на будь-який із чорних проводів;
  3. Увімк/викл виробляти механічно, тумблером на задній панелі БП;
  4. При механічному (залізному) I/O «дежурка», тобто. незалежне живлення USB портів +5В також вимикатиметься.

За справу!

Внаслідок недоліків ДБЖ, плюс їхня принципова і схемотехнічна складність, ми тільки наприкінці розглянемо пару таких, але простих і корисних, і поговоримо про методику ремонту ІВП. Основна частина матеріалу присвячена СНН і ИПН з трансформаторами промислової частоти. Вони дозволяють людині, яка тільки-но взяла в руки паяльник, побудувати БП дуже високої якості. А маючи його на господарстві, освоїти техніку «тонше» буде легше.

ІСН

Спочатку розглянемо ІСН. Імпульсні докладніше залишимо до розділу про ремонт, але у них із «залізними» є загальне: силовий трансформатор, випрямляч та фільтр придушення пульсацій. У комплексі вони можуть бути реалізовані по-різному за призначенням БП.

Поз. 1 на Мал. 1 - однонапівперіодний (1П) випрямляч. Падіння напруги на діоді найменше, прибл. 2в. Але пульсація випрямленого напруги – із частотою 50Гц і «рвана», тобто. з проміжками між імпульсами, тому конденсатор фільтра пульсацій Сф повинен бути в 4-6 разів більшої ємності, ніж у інших схемах. Використання силового трансформатора Тр потужністю – 50%, т.к. випрямляється всього 1 напівхвиля. З цієї причини в магнитопроводе Тр виникає перекіс магнітного потоку і його «бачить» як активну навантаження, бо як індуктивність. Тому 1П випрямлячі використовуються тільки на малу потужність і там, де по-іншому ніяк не можна, напр. в ІВН на блокінг-генераторах і з демпферним діодом, див.

Примітка: чому 2В, а не 0,7В, при яких відкривається p-nперехід у кремнії? Причина – наскрізний струм, про який див. далі.

Поз. 2 – 2-напівперіодний із середньою точкою (2ПС). Втрати на діодах такі самі, як і перед. випадку. Пульсація – 100 Гц суцільна, отже Сф необхідний найменший із потенційних. Використання Тр – 100% Нестача – подвоєна витрата міді на вторинну обмотку. За часів, коли випрямлячі робили на лампах-кенотронах, це мало значення, а тепер – визначальне. Тому 2ПС використовують у низьковольтних випрямлячах, переважно підвищеної частоти з діодами Шоттки в ДБЖ, проте принципових обмежень за потужністю 2ПС немає.

Поз. 3 - 2-напівперіодний бруківка, 2ПМ. Втрати на діодах – подвоєні проти поз. 1 і 2. Решта – як у 2ПС, але міді на вторинку потрібно майже вдвічі менше. Майже тому, що кілька витків доводиться доматувати, щоб компенсувати втрати на парі «зайвих» діодів. Найбільш уживана схема на напругу від 12В.

Поз. 3 – двополярний. "Міст" зображений умовно, як прийнято в принципових схемах (звикайте!), і повернутий на 90 градусів проти годинникової стрілки, але насправді це пара включених різнополярно 2ПС, як видно далі на рис. 6. Витрата міді як у 2ПС, втрати на діодах як у 2ПМ, інше як у того й іншого. Будується переважно живлення аналогових пристроїв, потребують симетрії напруги: Hi-Fi УМЗЧ, ЦАП/АЦП та інших.

Поз. 4 – двополярний за схемою паралельного подвоєння. Дає без додаткових заходів підвищену симетрію напруги, т.к. асиметрію вторинної обмотки виключено. Використання Тр 100%, пульсації 100 Гц, але рвані, тому Сф необхідні подвоєної ємності. Втрати на діодах приблизно 2,7В з допомогою взаємного обміну наскрізними струмами, див. далі, і за потужності понад 15-20 Вт різко зростають. Будуються переважно як малопотужні допоміжні для незалежного живлення операційних підсилювачів (ОУ) та ін. малопотужних, але вимогливих до якості електроживлення аналогових вузлів.

Як вибрати трансформатор?

У ДБЖ вся схема найчастіше чітко прив'язана до типорозміру (точніше – до обсягу та площі поперечного перерізу Sс) трансформатора/трансформаторів, т.к. використання тонких процесів у фериті дозволяє спростити схему при більшій її надійності. Тут «якось по-своєму» зводиться до точного дотримання рекомендацій розробника.

Трансформатор на залозі вибирають з урахуванням особливостей СНН, або узгоджуються з ними за його розрахунку. Падіння напруги на РЕ Uре не треба брати менше 3В, інакше КРН різко впаде. При збільшенні Uре КСН дещо зростає, але набагато швидше зростає розсіювана РЕ потужність. Тому Uре беруть 4-6 В. До нього додаємо 2 (4) Втрат на діодах і падіння напруги на вторинній обмотці Тр U2; для діапазону потужностей 30-100 Вт і напруги 12-60 В беремо його 2,5В. U2 виникає переважно не на омічному опорі обмотки (воно у потужних трансформаторів взагалі мізерно мало), а внаслідок втрат на перемагнічування сердечника та створення поля розсіювання. Просто частина енергії мережі, «накачаной» первинної обмоткою в магнітопровід, випаровується у світовий простір, що і враховує величина U2.

Отже, ми нарахували, припустимо, для мостового випрямляча, 4+4+2,5 = 10,5В лишку. Додаємо його до необхідної вихідної напруги БП; нехай це буде 12В, і ділимо на 1,414, отримаємо 22,5 / 1,414 = 15,9 або 16В, це буде найменша допустима напруга вторинної обмотки. Якщо Тр фабричний, із типового ряду беремо 18В.

Тепер справа йде струм вторинки, який, природно, дорівнює максимальному струму навантаження. Нехай нам потрібне 3А; множимо на 18В, буде 54Вт. Ми отримали габаритну потужність Тр, Pг, а паспортну P знайдемо, поділивши Pг на ККД Тр η, що залежить від Pг:

  • до 10Вт, η = 0,6.
  • 10-20 Вт, η = 0,7.
  • 20-40 Вт, η = 0,75.
  • 40-60 Вт, η = 0,8.
  • 60-80 Вт, η = 0,85.
  • 80-120 Вт, η = 0,9.
  • від 120 Вт, η = 0,95.

У нашому випадку P = 54/0,8 = 67,5Вт, але такого типового значення немає, так що доведеться брати 80Вт. Для того щоб отримати на виході 12Вх3А = 36Вт. Паровоз, та й годі. Можна навчитися розраховувати і мотати «транси» самому. Тим більше що в СРСР були розроблені методики розрахунку трансформаторів на залозі, що дозволяють без втрати надійності вичавлювати 600Вт із сердечника, який, при розрахунку за радіоаматорськими довідниками, здатний дати всього 250Вт. «Залізний транс» зовсім не такий тупий, як здається.

СНН

Випрямлену напругу потрібно стабілізувати і найчастіше регулювати. Якщо навантаження потужніше 30-40 Вт, необхідний захист від КЗ, інакше несправність БП може викликати аварію мережі. Все це разом робить СНН.

Простий опорний

Початківцю краще відразу не лізти у великі потужності, а зробити для проби простий високостабільний СНН на 12в за схемою Рис. 2. Його можна буде потім використовувати як джерело еталонної напруги (точна його величина виставляється R5), для перевірки приладів або як ІОН високоякісного СНН. Максимальний струм навантаження цієї схеми всього 40мА, але КСН на допотопному ГТ403 і такому ж стародавньому К140УД1 більше 1000, а при заміні VT1 на кремнієвій середній потужності і DA1 на будь-який з сучасних ОУ перевищить 2000 і навіть 250. -200 мА, що вже годиться у справу.

0-30

Наступний етап – блок живлення з регулюванням напруги. Попередній виконаний за т. зв. компенсаційної схеми порівняння, але переробити такий великий струм складно. Ми зробимо новий СНН на основі емітерного повторювача (ЕП), в якому РЕ та УУ поєднані лише в 1-му транзисторі. КВН вийде десь 80-150, але любителю цього вистачить. Зате СНН на ЕП дозволяє без особливих хитрощів отримати вихідний струм до 10А і більше, скільки віддасть Тр і витримає РЕ.

Схема простого БП на 0-30В наведено на поз. 1 Мал. 3. ІСН для нього – готовий трансформатор типу ТПП або ТС на 40-60 Вт із вторинною обмоткою на 2х24В. Випрямляч типу 2ПС на діодах на 3-5А і більше (КД202, КД213, Д242 тощо). VT1 встановлюється на радіатор площею 50 кв. см; дуже добре підійде старий процесор від ПК. За таких умов цей СНН не боїться КЗ, тільки VT1 ​​і Тр грітися будуть, так що для захисту вистачить запобіжника на 0,5А ланцюга первинної обмотки Тр.

Поз. 2 показує, наскільки зручний для любителя ССП на ЕП: там схема БП на 5А з регулюванням від 12 до 36 В. Цей БП може віддати в навантаження і 10А, якщо знайдеться Тр на 400Вт 36В. Перша його особливість - інтегральний СНН К142ЕН8 (переважно з індексом Б) виступає в незвичайній ролі УУ: до його власних 12В на виході додається, частково або повністю, всі 24В, напруга від ІОН на R1, R2, VD5, VD6. Ємності С2 та С3 запобігають збудженню на ВЧ DA1, що працює в незвичайному режимі.

Наступний момент - пристрій захисту від КЗ на R3, VT2, R4. Якщо падіння напруги на R4 перевищить приблизно 0,7В, VT2 відкриється, замкне на загальний дріт базовий ланцюг VT1, він закриється та відключить навантаження від напруги. R3 потрібен, щоб екстраток при спрацьовуванні УЗ не вивів з ладу DA1. Збільшувати його номінал зайве, т.к. при спрацьовуванні УЗ необхідно надійно замкнути VT1.

І останнє - здається надмірною ємність конденсатора вихідного фільтра С4. У разі це безпечно, т.к. максимальний струм колектора VT1 25А забезпечує його заряд при включенні. Але цей СНН може протягом 50-70 мс віддати в навантаження струм до 30А, так що цей простий блок живлення придатний для живлення низьковольтного електроінструменту: його пусковий струм не перевищує такого значення. Потрібно тільки зробити (хоча б з оргскла) контактну колодку-черевик з кабелем, що одягається на п'яту рукояті, і нехай «акумич» відпочиває та береже ресурс до виїзду.

Про охолодження

Припустимо, у цій схемі на виході 12В при максимумі 5А. Це лише середня потужність електролобзика, але, на відміну від дриля або шуруповерта, він бере її постійно. На С1 міститься близько 45В, тобто. на РЕ VT1 залишається десь 33В при струмі 5А. Розсіювана потужність - більше 150Вт, навіть більше 160, якщо врахувати, що VD1-VD4 теж треба охолоджувати. Звідси ясно, що будь-який потужний регульований БП має бути забезпечений дуже ефективною системою охолодження.

Ребристий/гольчастий радіатор на природній конвекції проблеми не вирішує: розрахунок показує, що потрібна поверхня, що розсіює, від 2000 кв. див. та товщина тіла радіатора (пластини, від якої відходять ребра або голки) від 16 мм. Придбати стільки алюмінію у фасонному виробі у власність для любителя було і залишається мрією у кришталевому замку. Процесорний кулер з обдуванням також не годиться, він розрахований на меншу потужність.

Один з варіантів для домашнього майстра - алюмінієва пластина товщиною від 6 мм і розмірами від 150х250 мм з насвердленими по радіусах від місця встановлення охолоджуваного елемента в шаховому порядку отворами діаметра, що збільшується. Вона ж стане задньою стінкою корпусу БП, як на Мал. 4.

Неодмінна умова ефективності такого охолоджувача – нехай слабкий, але безперервний струм повітря крізь перфорацію зовні. Для цього в корпусі (бажано вгорі) встановлюють малопотужний вентилятор витяжний. Підійде комп'ютерний діаметр від 76 мм, напр. дод. кулер HDD чи відеокарти. Його підключають до висновків 2 та 8 DA1, там завжди 12В.

Примітка: загалом радикальний спосіб подолати цю проблему - вторинна обмотка Тр з відведеннями на 18, 27 і 36В. Первинну напругу перемикають, дивлячись по тому, який інструмент у роботі.

І все-таки ДБЖ

Описаний БП для майстерні добрий і дуже надійний, але тягати його із собою на виїзд тяжко. Ось тут і доведеться комп'ютерний БП: до більшості його недоліків електроінструмент нечутливий. Деяка доробка зводиться найчастіше до встановлення вихідного (найближчого до навантаження) електролітичного конденсатора великої ємності з метою, описаною вище. Рецептів переробки комп'ютерних БП під електроінструмент (переважно шуруповерти, як не дуже потужні, але дуже корисні) у рунеті відомо чимало, один із способів показаний у ролику нижче для інструмента на 12В.

Відео: БП 12В з комп'ютерного

З інструментами на 18В ще простіше: за тієї ж потужності вони споживають менший струм. Тут може стати в нагоді куди більш доступний пристрій запалювання (баласт) від лампи-економки на 40 і більше Вт; його можна повністю помістити в корпус від непридатної АКБ, і зовні залишиться тільки кабель з вилкою. Як із баласту від згорілої економки зробити блок живлення для шуруповерта на 18В, див. наступне відео.

Відео: БП 18В для шуруповерта

Високий клас

Але повернемося до ССП на ЕП, їхні можливості далеко ще не вичерпані. Рис. 5 – двополярний потужний блок живлення з регулюванням 0-30 В, придатний для Hi-Fi звукової апаратури та інших вибагливих споживачів. Установка вихідної напруги проводиться однією ручкою (R8), а симетрія каналів підтримується автоматично за будь-якої його величини і будь-якого струму навантаження. Педант-формаліст, побачивши цю схему, можливо, посивіє на очах, але у автора такої БП справно працює вже близько 30 років.

Головним каменем спотикання при його створенні було δr = δu/δi, де δu та δi – малі миттєві збільшення напруги та струму відповідно. Для розробки та налагодження висококласної апаратури потрібно, щоб δr не перевищувало 0,05-0,07 Ом. Просто δr визначає здатність БП миттєво реагувати на кидки струму споживання.

У ССП на ЕП δr дорівнює такому ІОН, тобто. стабілітрона, поділеному на коефіцієнт передачі струму β РЕ. Але у потужних транзисторів β на великому колекторному струмі сильно падає, а δr стабілітрона становить від одиниць до десятків Ом. Тут же, щоб компенсувати падіння напруги на РЕ і зменшити температурний дрейф вихідної напруги, довелося набрати їх цілий ланцюжок навпіл з діодами: VD8-VD10. Тому опорна напруга з ІОН знімається через додатковий ЕП на VT1, його множується на РЕ.

Наступна фішка цієї конструкції – захист від КЗ. Найпростіша, описана вище, у двополярну схему ніяк не вписується, тому завдання захисту вирішено за принципом «проти брухту немає прийому»: захисного модуля як такого немає, але є надмірність параметрів потужних елементів – КТ825 та КТ827 на 25А та КД2997А на 30А. Т2 такий струм дати не здатний, а поки він розігріється, встигнуть згоріти FU1 та/або FU2.

Примітка: Індикацію перегорання запобіжників на мініатюрних лампах розжарювання не обов'язково. Просто тоді світлодіоди були ще досить дефіцитні, а Смок у загашнику налічувалося кілька жменей.

Залишилося вберегти РЕ від екстраток розряду фільтра пульсацій С3, С4 при КЗ. І тому вони включені через обмежувальні резистори малого опору. При цьому в схемі можуть виникнути пульсації з періодом, що дорівнює постійному часу R(3,4)C(3,4). Їх запобігають С5, С6 меншій ємності. Їхні екстратоки для РЕ вже не небезпечні: заряд стіче швидше, ніж кристали КТ825/827, що потужнять, розігріються.

Симетрію виходу забезпечує ОУ DA1. РЕ мінусового каналу VT2 відкривається струмом через R6. Як тільки мінус виходу по модулю перевершить плюс, він відкриє VT3, а той підзакриє VT2 і абсолютні величини вихідних напруг зрівняються. Оперативний контроль за симетрією виходу здійснюється по стрілочному приладі з нулем посередині шкали P1 (на врізанні його зовнішній вигляд), а регулювання при необхідності - R11.

Остання особливість - вихідний фільтр С9-С12, L1, L2. Така його побудова необхідна для поглинання можливих ВЧ наведень від навантаження, щоб не ламати голову: досвідчений зразок глючить чи БП «заковбасило». З одними електролітичними конденсаторами, зашунтованими керамікою, тут повної визначеності немає, заважає велика власна індуктивність «електролітів». А дроселі L1, L2 поділяють «віддачу» навантаження за спектром, і кожному своє.

Цей БП, на відміну від попередніх, вимагає деякої налагодження:

  1. Підключають навантаження на 1-2 А за 30В;
  2. R8 ставлять на максимум, крайнє верхнє за схемою положення;
  3. За допомогою еталонного вольтметра (зараз підійде будь-який цифровий мультиметр) і R11 виставляють рівні абсолютної величини напруги каналів. Можливо, якщо ОУ без можливості балансування доведеться підібрати R10 або R12;
  4. Підстроєчником R14 виставляють P1 точно на нуль.

Про ремонт БП

БП виходять з ладу частіше за інші електронні пристрої: вони приймають на себе перший удар кидків мережі, їм багато чого дістається і від навантаження. Навіть якщо ви не маєте наміру робити свій БП, ДБЖ знайдеться, крім комп'ютера, в мікрохвильовій печі, пральній та ін побутовій техніці. Вміння діагностувати БП та знання основ електробезпеки дасть можливість якщо не усунути несправність самому, то вже зі знанням справи поторгуватись про ціну з ремонтниками. Тому подивимося, як проводиться діагностика та ремонт БП, особливо з ІВН, т.к. понад 80% відмов посідає їхню частку.

Насичення та протяг

Насамперед – про деякі ефекти, без розуміння яких працювати з ДБЖ не можна. Перший – насичення феромагнетиків. Вони не здатні прийняти у собі енергії більш певної величини, яка залежить від властивостей матеріалу. На залозі любителі з насиченням стикаються рідко, його можна намагнітити до кількох Тл (Тесла, одиниця виміру магнітної індукції). При розрахунку залізних трансформаторів індукцію беруть 07-17 Тл. Феріти витримують лише 0,15-0,35 Тл, їх петля гістерезису «прямокутніша», і працюють на підвищених частотах, так що ймовірність «заскочити в насичення» у них на порядок вище.

Якщо магнітопровід наситився, індукція в ньому більше не зростає і ЕРС вторинних обмоток зникає, хоч би первинка вже плавилася (пам'ятаєте шкільну фізику?). Тепер виключимо первинний струм. Магнітне поле в магнітом'яких матеріалах (магнітожорсткі – це постійні магніти) не може існувати стаціонарно, як електричний заряд або вода в баку. Воно почне розсіюватися, індукція падати, і в усіх обмотках наведеться ЕРС протилежної вихідної полярності. Цей ефект досить широко використовується в ІВП.

На відміну від насичення, наскрізний струм напівпровідникових приладах (просто – протяг) явище безумовно шкідливе. Він виникає внаслідок формування/розсмоктування об'ємних зарядів у p і n областях; у біполярних транзисторів – переважно у базі. Польові транзистори та діоди Шоттки від протягу практично вільні.

Напр., при подачі/зняття напруги на діод він, поки заряди не зберуться/розсмокчуться, проводить струм в обох напрямках. Саме тому втрати напруги на діодах у випрямлячах більше 0,7 В: у момент перемикання частина заряду фільтрового конденсатора встигає стекти через обмотку. У випрямлячі з паралельним подвоєнням протяг стікає відразу через обидва діоди.

Протяг транзисторів викликає викид напруги на колекторі, здатний зіпсувати прилад або, якщо підключене навантаження, наскрізним екстратоком пошкодити її. Але і так транзисторний протяг збільшує динамічні втрати енергії, як і діодний, і зменшує ККД пристрою. Потужні польові транзистори йому майже схильні, т.к. не накопичують заряд в основі за її відсутністю, і тому перемикаються дуже швидко і плавно. «Майже», тому що їхні ланцюги виток-затвор захищені від зворотної напруги діодами Шоттки, які трішки, але прозирають.

Типи ІПН

ДБЖ ведуть свій родовід від блокінг-генератора, поз. 1 на Мал. 6. При включенні Uвх VT1 відкритий струмом через Rб, по обмотці Wк тече струм. Миттєво вирости до краю він не може (знов згадуємо шкільну фізику), в базовій Wб та обмотці навантаження Wн наводиться ЕРС. З Wб вона через Сб форсує відмикання VT1. По Wн струм поки не тече, не пускає VD1.

Коли магнітопровід насититься, струми в Wб і Wн припиняються. Потім за рахунок дисипації (розсмоктування) енергії індукція падає, в обмотках наводиться ЕРС протилежної полярності, і зворотна напруга Wб миттєво замикає (блокує) VT1, рятуючи його від перегріву та теплового пробою. Тому така схема і названа блокінг-генератором або просто блокінгом. Rк і Ск відсікають ВЧ перешкоди, яких блокінг дає хоч греблю гати. Тепер з Wн можна зняти деяку корисну потужність, але через випрямляч 1П. Ця фаза продовжується, поки Сб не перезарядиться повністю або поки не вичерпається запасена магнітна енергія.

Потужність ця, втім, невелика, до 10Вт. Якщо спробувати більше, VT1 згорить від найсильнішого протягу, перш ніж заблокується. Оскільки Тр насичується, ККД блокінгу нікуди не годиться: більше половини запасеної в магнітопроводі енергії летить гріти інші світи. Щоправда, за рахунок того ж насичення блокінг певною мірою стабілізує тривалість та амплітуду своїх імпульсів, а схема його дуже проста. Тому ІПН на основі блокінгу часто застосовують у дешевих телефонних зарядках.

Примітка: величина Сб багато в чому, але не повністю, як пишуть у аматорських довідниках, визначає період повторення імпульсів. Величина його ємності повинна бути пов'язана з властивостями та розмірами магнітопроводу та швидкодією транзистора.

Блокінг свого часу породив малу розгортку телевізорів з електронно-променевими трубками (ЕЛТ), а вона – ІПН з демпферним діодом, поз. 2. Тут УУ за сигналами від Wб і ланцюга зворотного зв'язку ЦОС примусово відкриває/замикає VT1, перш ніж Тр насититься. При замкненому VT1 зворотний струм Wк замикається через цей демпферний діод VD1. Це робоча фаза: вже більша, ніж у блокінгу, частина енергії знімається в навантаження. Велика тому, що за повного насичення вся зайва енергія відлітає, а тут цього зайве мало. Таким шляхом вдається знімати потужність до кількох десятків Вт. Однак, оскільки УУ не може спрацювати, поки Тр не підійшов до насичення, транзистор проходить все-таки сильно, динамічні втрати великі і ККД схеми бажає набагато більшого.

ІВП з демпфером досі живі в телевізорах і дисплеях з ЕПТ, оскільки в них ІВП і вихід малої розгортки поєднані: потужний транзистор і Тр загальні. Це набагато скорочує витрати виробництва. Але, відверто кажучи, ІВН з демпфером принципово хирлявий: транзистор і трансформатор змушені постійно працювати на межі аварії. Інженери, які зуміли довести цю схему до прийнятної надійності, заслуговують на глибоку повагу, але пхати туди паяльник нікому, крім майстрів, які пройшли професійну підготовку і мають відповідний досвід, настійно не рекомендується.

Двотактний ІПН з окремим трансформатором зворотного зв'язку застосовується найбільш широко, т.к. володіє найкращими якісними показниками та надійністю. Втім, щодо ВЧ перешкод і він страшно грішить порівняно з БП «аналоговими» (з трансформаторами на залозі та СНН). В даний час ця схема існує в багатьох модифікаціях; потужні біполярні транзистори в ній майже повністю витіснені польовими, керованими спец. ІМС, але принцип дії залишається незмінним. Його ілюструє вихідна схема, поз. 3.

Пристрій обмеження обмежує струм заряду ємностей вхідного фільтра Сфвх1(2). Їхня велика величина – неодмінна умова роботи пристрою, т.к. за один робочий цикл їх відбирається мала частка запасеної енергії. Грубо кажучи, вони відіграють роль водонапірного бака чи повітряного ресивера. При заряді «на коротко» екстраток заряду може перевищувати 100А на час до 100 мс. Rc1 і Rc2 опором порядку МОм необхідні симетрування напруги фільтра, т.к. найменший розбаланс його плечей неприпустимий.

Коли Сфвх1(2) зарядяться, пристрій запуску УЗ формує імпульс, що відкриває одне з плечей (яке – все одно) інвертора VT1 VT2. По обмотці Wк великого силового трансформатора Тр2 тече струм і магнітна енергія з його осердя через обмотку Wн майже повністю йде на випрямлення і навантаження.

Невелика частина енергії Тр2, що визначається величиною Rогр, знімається з обмотки Wос1 і подається на обмотку Wос2 маленького базового трансформатора зворотного зв'язку Тр1. Він швидко насичується, відкрите плече закривається і завдяки диссипації в Тр2 відкривається раніше закрите, як описано для блокінгу, і цикл повторюється.

По суті, двотактний ІВН – 2 блокінги, які «пишають» один одного. Оскільки потужний Тр2 не насичується, протяг VT1 VT2 невеликий, повністю «тоне» в магнітопроводі Тр2 і зрештою йде в навантаження. Тому двотактний ІВП може бути побудований на потужність до декількох кВт.

Найгірше, якщо він опиниться в режимі ХХ. Тоді за напівцикл Тр2 встигне насититися і найсильніший протяг спалить відразу обидва VT1 і VT2. Втім, зараз є у продажу силові ферити на індукцію до 0,6 Тл, але вони дорогі та від випадкового перемагнічування деградують. Розробляються ферити більш ніж на 1 Тл, але щоб ІВН досягли «залізної» надійності, треба хоча б 2,5 Тл.

Методика діагностування

Під час пошуку несправностей в «аналоговому» БП, якщо він «тупо мовчить», перевіряють спочатку запобіжники, потім захист, РЕ та ІОН, якщо в ньому є транзистори. Дзвоняться нормально - йдемо далі поелементно, як описано нижче.

В ІВН, якщо він «заводиться» і одразу «глохне», перевіряють спочатку УО. Струм у ньому обмежує потужний резистор малого опору, потім оптотиристором, що шунтується. Якщо "резик" мабуть підгорів, змінюють його і оптрон. Інші елементи УО виходять з ладу вкрай рідко.

Якщо ІВН "мовчить, як риба об лід", діагностику починають теж з УО (може, "резик" зовсім згорів). Потім – УЗ. У дешевих моделях у них використовують транзистори в режимі лавинного пробою, що далеко не дуже надійно.

Наступний етап, у будь-яких БП – електроліти. Руйнування корпусу та витікання електроліту зустрічаються далеко не так часто, як пишуть у рунеті, але втрата ємності трапляється набагато частіше, ніж вихід з ладу активних елементів. Перевіряють електролітичні конденсатори мультиметром із можливістю вимірювання ємності. Нижче номіналу на 20% і більше – опускаємо «дохляка» у відстій та ставимо новий, добрий.

Потім активні елементи. Як продзвонювати діоди та транзистори ви, напевно, знаєте. Але тут є 2 підступи. Перша - якщо діод Шоттки або стабілітрон дзвониться тестером з батарейкою на 12В, то прилад може показати пробій, хоча діод справний. Ці компоненти краще дзвонити стрілочним приладом із батареєю на 1,5-3 Ст.

Друга – потужні польовики. Вище (звернули увагу?) сказано, що їх І-З захищені діодами. Тому потужні польові транзистори дзвоняться начебто справні біполярні навіть непридатними, якщо канал «вигорів» (деградував) не повністю.

Тут єдиний доступний вдома спосіб – заміна на свідомо справні, причому обох одразу. Якщо в схемі залишився горілий, він негайно потягне новий справний. Електронники жартують, мовляв, потужні польовики жити один без одного не можуть. Ще проф. жарт – «заміна гей-пари». Це до того, що транзистори плечей ІВН повинні бути однотипними.

Нарешті, плівкові та керамічні конденсатори. Для них характерні внутрішні обриви (перебувають тим же тестером з перевіркою «кондиціонерів») і витік або пробою під напругою. Щоб їх «виловити», потрібно зібрати простеньку схему Мал. 7. Покроково перевірка електричних конденсаторів на пробій та витік здійснюється так:

  • Ставимо на тестері, нікуди його не підключаючи, найменшу межу вимірювання постійної напруги (найчастіше – 0,2В або 200мВ), засікаємо та записуємо власну похибку приладу;
  • Включаємо межу виміру 20В;
  • Підключаємо підозрілий конденсатор у точки 3-4, тестер до 5-6, а на 1-2 подаємо постійну напругу 24-48;
  • Перемикаємо межі напруги мультиметра вниз до найменшого;
  • Якщо на будь-якому тестер показав хоч щось, крім 0000.00 (найменше – щось, крім власної похибки), конденсатор, що перевіряється, не придатний.

На цьому методична частина діагностики закінчується і починається творча, де всі інструкції – власні знання, досвід та міркування.

Пара імпульсників

ДБЖ стаття особлива, внаслідок їх складності та схемного розмаїття. Тут ми, для початку, розглянемо пару зразків на широтно-імпульсної модуляції (ШІМ), що дозволяє отримати найкращу якість ДБЖ. Схем на ШІМ у рунеті багато, але не такий страшний ШІМ, як його малюють.

Для світлодизайну

Просто запалити світлодіодну стрічку можна від будь-якого описаного вище БП, крім того, що на Рис. 1, виставивши необхідну напругу. Добре підійде СНН із поз. 1 Мал. 3, таких нескладно зробити 3, для каналів R, G і B. Але довговічність і стабільність світіння світлодіодів залежать не від прикладеної до них напруги, а від струму, що протікає через них. Тому хороший блок живлення для світлодіодної стрічки повинен включати стабілізатор струму навантаження; технічно - джерело стабільного струму (ІСТ).

Одна із схем стабілізації струму світлоденти, доступна для повторення любителями, наведена на Рис. 8. Зібрано її на інтегральному таймері 555 (вітчизняний аналог – К1006ВІ1). Забезпечує стабільний струм стрічки від БП напругою 9-15 В. Розмір стабільного струму визначається за формулою I = 1/(2R6); у разі – 0,7А. Потужний транзистор VT3 – обов'язково польовий, від протягу через заряд бази біполярного ШІМ просто не сформується. Дросель L1 намотаний на феритовому кільці 2000НМ K20x4x6 джгутом 5хПЕ 0,2 мм. До витків – 50. Діоди VD1 ,VD2 – будь-які кремнієві ВЧ (КД104, КД106); VT1 та VT2 – КТ3107 або аналоги. З КТ361 тощо. діапазони вхідної напруги та регулювання яскравості зменшаться.

Працює схема так: спочатку часзадающая ємність С1 заряджається ланцюгом R1VD1 і розряджається через VD2R3VT2, відкритий, тобто. що знаходиться в режимі насичення через R1R5. Таймер генерує послідовність імпульсів із максимальною частотою; точніше – з мінімальною шпаруватістю. Безінерційний ключ VT3 формує потужні імпульси, яке обв'язування VD3C4C3L1 згладжує їх до постійного струму.

Примітка: шпаруватість серії імпульсів є відношення періоду їхнього прямування до тривалості імпульсу. Якщо, напр., тривалість імпульсу 10 мкс, а проміжок з-поміж них 100 мкс, то шпаруватість буде 11.

Струм у навантаженні наростає, і падіння напруги на R6 відкриває VT1, тобто. переводить його з режиму відсікання (замикання) в активний (підсилювальний). Це створює ланцюг витоку струму бази VT2 R2VT1+Uпит і VT2 також перетворюється на активний режим. Струм розряду С1 зменшується, час розряду збільшується, шпаруватість серії зростає і середнє значення струму падає до норми, заданої R6. У цьому є суть ШИМ. На мінімум струму, тобто. при максимальній шпаруватості, С1 розряджається ланцюгом VD2-R4-внутрішній ключ таймера.

В оригінальній конструкції можливість оперативного регулювання струму та, відповідно, яскравості свічення, не передбачена; потенціометрів на 0,68 Ом немає. Найпростіше регулювати яскравість, включивши після налагодження в розрив між R3 та емітером VT2 потенціометр R* на 3,3-10 кОм, виділено коричневим. Пересуваючи його двигун вниз за схемою, збільшимо час розряду С4, шпаруватість і зменшимо струм. Інший спосіб - шунтувати базовий перехід VT2, включивши потенціометр приблизно на 1 МОм в точки а і б (виділено червоним), менш кращий, тому що ця функція має важливе значення. регулювання вийде більш глибоким, але грубим і гострим.

На жаль, для налагодження цього корисного не тільки для світлолент ІСТ потрібен осцилограф:

  1. Подають на схему мінімальне +Uпіт.
  2. Підбором R1 (імпульс) і R3 (пауза) досягають шпаруватості 2, тобто. тривалість імпульсу повинна дорівнювати тривалості паузи. Давати шпаруватість менше 2 не можна!
  3. Подають максимальне +Uпіт.
  4. Підбором R4 досягають номінальної величини стабільного струму.

Для зарядки

Рис. 9 – схема найпростішого ІСН з ШИМ, придатного для зарядки телефону, смартфона, планшета (ноутбук, на жаль, не потягне) від саморобної сонячної батареї, вітрогенератора, мотоциклетного або автомобільного акумулятора, магнето ліхтарика-«жучка» та інших малопотужних нестабільних електроживлення. Див. на схемі діапазон вхідної напруги, там не помилка. Цей ІСН і справді здатний видавати на вихід напругу, більшу за вхідну. Як і в попередньому, тут є ефект зміни полярності виходу щодо входу, це взагалі фірмова фішка схем із ШІМ. Сподіватимемося, що, прочитавши уважно попереднє, ви в роботі цієї крохотульки розберетеся самі.

Принагідно про заряд і зарядки

Заряд акумуляторів дуже складний і тонкий фізико-хімічний процес, порушення якого й у десятки разів знижує їх ресурс, тобто. до циклів заряд-розряд. Зарядний пристрій повинен за дуже малими змінами напруги АКБ обчислювати, скільки прийнято енергії та регулювати відповідно струм заряду за певним законом. Тому зарядний пристрій аж ніяк не БП і заряджати від звичайних БП можна тільки АКБ у пристроях із вбудованим контролером заряду: телефонах, смартфонах, планшетах, окремих моделях цифрових фотокамер. А зарядка, яка має зарядний пристрій – предмет окремої розмови.

    Запитання-ремонт.ру сказав(а):

    Іскрів від випрямляча буде, але, можливо, нічого страшного. Справа в т. зв. диференціальний вихідний опір джерела живлення. У лужних акумуляторів воно порядку мОм (міліом), у кислотних ще менше. У трансу з мостом без згладжування – десяті та соті частки Ом, тобто прим. у 100 – 10 разів більше. А пусковий струм колекторного мотора постійного струму може бути більше робочого разу в 6-7 і навіть в 20. У вашого, швидше за все, ближче до останнього - мотори, що швидко розганяються, компактніше і економічніше, а величезна перевантажувальна здатність акумуляторів дозволяє давати движку струму, скільки з'їсть на розгін. Транс з випрямлячем стільки миттєвого струму не дадуть, і двигун розганяється повільніше, ніж розрахований, і з великим ковзанням якоря. Від цього, від великого ковзання і виникає іскра, і в роботі потім тримається за рахунок самоіндукції в обмотках.

    Що тут можна порадити? Перше: придивіться уважніше – як іскрить? Дивитися треба у роботі, під навантаженням, тобто. під час розпилювання.

    Якщо іскорки танцюють у окремих місцях під щітками – нічого страшного. У мене потужний конаківський дриль від народження так іскритий, і хоч би хни. За 24 роки один раз міняв щітки, мив спиртом і полірував колектор - всього. Якщо ви підключали інструмент на 18 В до виходу 24, то невелике іскріння це нормально. Відмотати обмотку або погасити надлишок напруги чимось на зразок зварювального реостата (резистор прим. 0,2 Ом на потужність розсіювання від 200 Вт), щоб у роботі на моторі була номінальна напруга і, швидше за все, іскра піде. Якщо ж підключали до 12, сподіваючись, що після випрямлення буде 18, то дарма - випрямлена напруга під навантаженням сильно сідає. А колекторному електромотору, між іншим, все одно, постійним струмом він живиться або змінним.

    Саме: візьміть 3-5 м сталевого дроту діаметром 2,5-3 мм. Поверніть у спіраль діаметром 100-200 мм так, щоб витки не торкалися один одного. Укладіть на вогнетривку діелектричну підкладку. Кінці дроту зачистіть до блиску і поверніть вухами. Найкраще відразу промазати графітовим мастилом, щоб не окислялися. Цей реостат включається до розриву одного з проводів, що ведуть до інструменту. Зрозуміло, що контакти повинні бути гвинтові, затягнуті натуго, з шайбами. Підключайте весь ланцюг до виходу 24 В без випрямлення. Іскра пішла, але й потужність на валу впала – реостат потрібно зменшити, переключити один із контактів на 1-2 витки ближче до іншого. Все одно іскрити, але менше - реостат замало, потрібно додати витків. Краще відразу зробити реостат наперед великим, щоб не прикручувати додаткові секції. Гірше, якщо вогонь по всій лінії контакту щіток із колектором або за ними тягнуться іскрові хвости. Тоді до випрямляча потрібний фільтр, що згладжує, десь, за вашими даними, від 100 000 мкФ. Недешеве задоволення. Фільтр в даному випадку буде накопичувачем енергії на розгін мотора. Але може і не допомогти – якщо габаритної потужності трансформатора обмаль. ККД колекторних електродвигунів постійного струму прим. 0,55-0,65, тобто. транс потрібний від 800-900 Вт. Тобто, якщо фільтр поставили, але все одно іскрити з вогнем під усією щіткою (під обома, зрозуміло), то трансформатор не дотягує. Так, якщо ставити фільтр, то і діоди моста повинні бути на потрійний робочий струм, або можуть вилетіти від кидка струму заряду при включенні в мережу. А інструмент тоді можна буде запускати через 5-10 секунд після включення до мережі, щоб «банки» встигли «накачатися».

    І найгірше, якщо хвости іскор від щіток дотягуються або майже дотягуються до протилежної щітки. Це називається круговий вогонь. Він дуже швидко випалює колектор до непридатності. Причин кругового вогню може бути кілька. У вашому випадку найбільш ймовірна - двигун включався на 12 В з випрямленням. Тоді при струмі 30 А електрична потужність ланцюга 360 Вт. Ковзання якоря виходить більше 30 градусів за оборот, а це обов'язково суцільний круговий вогонь. Не виключено також, що якір двигуна намотаний простою (не подвійною) хвилею. Такі електромотори краще долають миттєві навантаження, але пусковий струм у них – мама, не горюй. Точніше заочно не можу сказати, та й ні до чого – своїми руками тут навряд чи виправно. Тоді, напевно, дешевше та простіше буде знайти та придбати нові акумулятори. Але спочатку все ж таки спробуйте включити двигун на трохи підвищеній напрузі через реостат (див. вище). Майже завжди у такий спосіб вдається збити і суцільний круговий вогонь ціною невеликого (до 10-15%) зменшення потужності на валу.

Якось недавно мені в інтернеті потрапила одна схема дуже простого блоку живлення з можливістю регулювання напруги. Регулювати напругу можна було від 1 Вольта до 36 Вольт, залежно від вихідної напруги на вторинній обмотці трансформатора.

Уважно подивіться на LM317T у самій схемі! Третя нога (3) мікросхеми чіпляється з конденсатором С1, тобто третя нога є ВХОДОМ, а друга нога (2) чіпляється з конденсатором С2 та резистором на 200 Ом і є ВИХОДОМ.

За допомогою трансформатора з напруги 220 Вольт ми отримуємо 25 Вольт, не більше. Менше можна більше немає. Потім цю справу випрямляємо діодним мостом і згладжуємо пульсації за допомогою конденсатора С1. Все це докладно описано у статті як отримати зі змінної напруги постійне. І ось наш найголовніший козир у блоці живлення – це високостабільний регулятор напруги мікросхеми LM317T. На момент написання статті вартість цієї мікросхеми була близько 14 крб. Навіть дешевше, ніж буханець білого хліба.

Опис мікросхеми

LM317T є регулятором напруги. Якщо трансформатор буде видавати до 27-28 Вольт на вторинній обмотці, то ми спокійно можемо регулювати напругу від 1,2 до 37 Вольт, але я б не став піднімати планку більше 25 вольт на виході трансформатора.

Мікросхема може бути виконана в корпусі ТО-220:

або в корпусі D2 Pack

Вона може пропускати через себе максимальну силу струму в 1,5 Ампер, що цілком достатньо для живлення ваших електронних дрібничок без просідання напруги. Тобто ми можемо видати напругу 36 Вольт при силі струму в навантаження до 1,5 Ампера, і при цьому наша мікросхема все одно видаватиме також 36 Вольт - це, звичайно ж, в ідеалі. Насправді просядуть частки вольта, що не дуже й критично. При великому струмі в навантаженні доцільніше поставити цю мікросхему на радіатор.

Для того, щоб зібрати схему, нам також знадобиться змінний резистор на 6,8 Кілоом, можна навіть на 10 Кілоом, а також постійний резистор на 200 Ом, бажано від 1 Ватта. Ну і на виході ставимо конденсатор у 100 мкф. Абсолютно проста схема!

Складання в залізі

Раніше я мав дуже поганий блок живлення ще на транзисторах. Я подумав, чому б його не переробити? Ось і результат;-)


Тут ми бачимо імпортний діодний міст GBU606. Він розрахований на струм до 6 Ампер, що з лишком вистачає нашому блоку живлення, оскільки він видаватиме максимум 1,5 Ампера в навантаження. LM-ку я поставив на радіатор за допомогою пасти КПТ-8 для покращення теплообміну. Ну а все інше, гадаю, вам знайоме.


А ось і допотопний трансформатор, який видає мені напругу 12 Вольт на вторинній обмотці.


Все це акуратно пакуємо в корпус і виводимо дроти.


Ну як вам? ;-)


Мінімальна напруга у мене вийшла 1,25 Вольт, а максимальна – 15 Вольт.



Ставлю будь-яку напругу, в даному випадку найпоширеніші 12 Вольт та 5 Вольт



Все працює на ура!

Дуже зручний цей блок живлення для регулювання обертів міні-дриля, яка використовується для свердління плат.


Аналоги на Аліекспрес

До речі, на Алі можна знайти одразу готовий набір цього блоку без трансформатора.


Лінь збирати? Можна взяти готовий 5 Амперний менше ніж за 2$:


Подивитися можна по цією засланні.

Якщо 5 Ампер мало, то можете переглянути 8 Амперний. Його цілком вистачить навіть самому пропаленому електроннику:


До уваги радіоаматорів представляється розробка блоку живлення для домашньої лабораторії. Перевагою даного БП є те, що не потрібні додаткові обмотки на силовому трансформаторі. Мікросхема DA1 працює з однополярним живленням. Вихідна напруга плавно регулюється від 0 до 30 ст. Блок живлення має плавне регулювання обмеження струму.

Схемотехнічне рішення нескладно і даний блок живлення може виготовити радіоаматор-початківець.

Випрямлена напруга +38В після конденсатора С1 подається на регулюючий транзистор VT2 і транзистор VT1. На транзисторі VT1, діоді VD2, конденсаторі С2 та резисторах R1, R2, R3 зібраний стабілізатор, який використовується для живлення мікросхеми DA1. Діод VD2 є трививідним, регульованим, паралельним стабілізатором напруги. На виході стабілізатора, резистором R2 встановлюється напруга +6,5 вольт, тому що гранична напруга живлення мікросхеми DA1 VDD = 8 вольт. На операційному підсилювачі DA1.1 TLC2272 зібрана регулююча частина напруги блоку живлення. Резистор R14 регулює вихідну напругу блоку живлення. На один із контактів резистора R14 подається опорна напруга, що дорівнює 2,5 вольта. Точність даної напруги в невеликих межах встановлюється підбором резистора R9.

Через резистор R15, регульоване резистором R14, напруга подається на вхід 3 операційного підсилювача DA1.1. Через даний операційний підсилювач проводиться обробка вихідної напруги блоку живлення. Резистором R11 регулюється верхня межа вихідної напруги. Як мовилося раніше, мікросхема DA1 живиться однополярним напругою 6,5В. І, тим не менш, на виході блоку живлення вдалося отримати вихідну напругу, що дорівнює 0 ст.

На мікросхемі DA1.2 побудований вузол захисту блоку живлення по струму та від КЗ. Таких схемотехнічних рішень вузлів захисту було описано безліч у різній РЛ літературі і тому не розглядається докладно.

Принципова схема блоку живлення показано на рис.1.

Налагодження блоку живлення починають із подачі напруги +37…38 В. На конденсатор С1. За допомогою резистора R2 виставляють на колекторі VT1 напругу 6,5В. Мікросхему DA1 у панельку не вставляють. Після того, як вихідна напруга на ніжці 8 панельки DA1 встановлено +6,5В, живлення вимикають і вставляють в панельку мікросхему. Після включення живлення і, якщо напруга на ніжці 8 DA1 відрізняється від +6,5В, роблять його підстроювання. Резистор R14 може бути виведений на 0, тобто. у нижнє за схемою положення. Після того, як напруга живлення мікросхеми встановлено, встановлюють опорну напругу +2,5 на верхньому виведенні змінного резистора R14. Якщо воно відрізняється від зазначеного у схемі, підбирають резистор R9. Після цього резистор R14 переводять у верхнє положення і підстроювальним резистором R11 встановлюють верхню межу вихідної напруги +30В. Вихідна нижня напруга без резистора R16 дорівнює 3,3 мВ, що не позначається на показанні цифрового індикатора та показники дорівнюють 0в. Якщо між ніжками 1 і 2 мікросхеми DA1.1 включити резистор 1,3 МОм., нижня межа вихідної напруги зменшиться до 0,3 мВ. Контактні майданчики для резистора R16 у друкованій платі передбачені. Потім підключають реостатний опір навантаження і перевіряють параметри вузла захисту. При необхідності підбирають резистори R6 та R8.
У цій конструкції можна використовувати такі компоненти.

VD2, VD3 - KPU2EH19, замість транзистора VT2 TIP147 можна використовувати вітчизняний транзистор КТ825, VT3 - BD139, BD140, VT1 - будь-який крем'яний малої або середньої потужності транзистор з напругою Uк не менше 50в. Підстроювальні резистори R2 і R11 із серії СП5. Силовий трансформатор можна застосувати на потужність 100...160Вт. Резистор R16 з характеристикою ТК не гірше 30 ppm/ З і повинен бути або дротяного або метало-фольгованого типу. Блок живлення зібраний на друкованій платі 85 x 65 мм.

Вузол опорної напруги VD3 можна замінити вузлом на мікросхемі TLE2425 – 2,5v. Вхідна напруга даної мікросхеми може змінюватись від 4 до 40в. Вихідна напруга стабільно - 2.5в.

Під час налаштування замість мікросхеми TLC2272 експериментально було застосовано мікросхему TLC2262. Усі параметри залишилися рівними заданим, відхилень режимів немає.
При випробуваннях даної конструкції на живлення мікросхеми подавалося не 6,5, а 5 В. При цьому резистор R9 = 1,6к. Вузол живлення мікросхеми замінили вузлом, показаним на рис.5.

Якщо мікросхема TLC2272 над корпусі DIP-8, а SOIC-8, можна поступити в такий спосіб, не переробляючи друкованої плати. З ізольованого матеріалу готується підкладка – прямокутник, розміром 20 х 5 мм. На цей прямокутник, клеєм «МОМЕНТ», приклеюється «лапками до верху», тобто. вгору ноги, мікросхеми. Розташування мікросхеми підкладці показано на рис.6.

Після чого «бутерброд», що вийшов, приклеюють, все тим же клеєм, на звороті друкованої плати, попередньо видаливши панельку DIP-8 (якщо вона впаювалася). Підкладку з мікросхемою приклеюють, маючи рівномірно між контактними майданчиками мікросхеми на друкованій платі. Ніжка 1 мікросхеми має бути навпроти контактного майданчика, що належить ніжці 1 мікросхеми DA1, або зрушена трохи нижче. Після цієї операції, за допомогою гнучких провідників та паяльника з'єднуємо ніжки мікросхеми та контактні майданчики на друкованій платі.

Радіоаматорами було зібрано кілька екземплярів даних блоків живлення. Усі вони починали працювати одразу і показали задані результати.

При розробці конструкції враховувалася не дорога база деталей, мінімум деталей, простота в налагодженні та обігу, а також вихідні параметри, найбільш прийнятні серед радіоаматорів.

Список радіоелементів

Позначення Тип Номінал Кількість ПриміткаМагазинМій блокнот
DA1 Операційний посилювач

TLC2272

1 До блокноту
VT1 Біполярний транзистор

2N2222A

1 До блокноту
VT2 Біполярний транзистор

TIP147

1 До блокноту
VT3 Біполярний транзистор

КТ815Г

1 До блокноту
VD1 Діодний міст

RS602

1 До блокноту
VD2, VD3 ІВ джерела опорної напруги

TL431

2 До блокноту
VD4 Світлодіод

АЛ307Б

1 До блокноту
VD5 Випрямний діод

1N4148

1 До блокноту
З 1 Електролітичний конденсатор10000 мкФ 50 В1 До блокноту
С2 Конденсатор510 пФ1 До блокноту
С3 Конденсатор3.3 нФ1 До блокноту
С4 Конденсатор100 нФ1 До блокноту
С5 Конденсатор150 нФ1 До блокноту
С6 Конденсатор470 нФ1 До блокноту
R1, R8 Резистор

3 ком

2 До блокноту
R2 Підстроювальний резистор10 ком1 До блокноту
R3 Резистор

4.53 ком

1 1% До блокноту
R4, R6 Резистор

4.7 ком

2 До блокноту
R5, R17 Резистор

2 ком

2 До блокноту
R7 Змінний резистор4.7 ком1 До блокноту
R9 Резистор

2 ком

1 підбір До блокноту
R10 Резистор

510 Ом

1 До блокноту
R11 Підстроювальний резистор1.5 ком1 До блокноту
R12 Резистор

1 ком

1 До блокноту
R13, R15 Резистор

10 ком

2 До блокноту
R14 Змінний резистор2.2 ком1 До блокноту
R16 Резистор

1.3 МОм

1 До блокноту
R18 Резистор

68 Ом

1 0.5 Вт До блокноту
R19 Резистор

300 Ом

1 0.5 Вт До блокноту
R20 Резистор

47 Ом

1 0.5 Вт До блокноту
Rn Резистор

0.2 Ом

1 дротяний До блокноту
TP1 Трансформатор100 – 160Вт1 До блокноту
FU1 Запобіжник2 А1 До блокноту
SA1 Вимикач 1 До блокноту
Схема рис. 4
DA2 СтабілізаторTLE24251 До блокноту
VD5 Випрямний діод