Схемы лабораторный блок питания. Как сделать лабораторный блок питания своими руками? Корпус и раходы на сборку

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

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

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

Раз уже все элементы в сборе, приступим.

1й ЭТАП: Готовим плату.
(скачиваний: 1823)

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

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

Производим монтаж в корпус.

Когда собираешь какую либо электронную самоделку, то для ее проверки нужен блок питания. На рынке большое разнообразие готовых решений. Красиво оформлены, имеют много функций. Так же много kit-наборов для самостоятельного изготовления. Я уже не говорю про китайцев с их торговыми площадками. Покупал я на Алиэкспресс платы модулей понижающего преобразователя, вот на нем и решил сделать. Напряжение регулируется, тока хватает. Блок в основе имеет модуль из Китая, так же радиодетали которые были у меня в мастерской(давно лежали и ждали своего часа). Регулирует блок от 1.5 вольта и до максимума(все зависит от применяемого выпрямителя до платы регулировки.

Описание компонентов

Сборка блока питания

Необходимость в лабораторном источнике питания с возможностью регулировки выходного напряжения и порога срабатывания защиты по току потребления нагрузкой возникла давно. Проработав кучу материала на просторах интернета и набив шишки на собственном опыте, остановился на нижеследующей конструкции. Диапазон регулирования напряжения 0-30 Вольт, ток отдаваемый в нагрузку определяется в основном примененным трансформатором, в моём варианте спокойно снимаю более 5-ти Ампер. Есть регулировка порога срабатывания защиты по току потребляемого нагрузкой, а также от короткого замыкания в нагрузке. Индикация выполнена на ЖК дисплее LSD16х2. Единственным недостатком данной конструкции считаю невозможность трансформации данного источника питания в двуполярный и некорректность показания потребляемого тока нагрузкой в случае объединения полюсов - вместе. В мои цели ставилась задача питать в основном схемы однополярного питания по сему даже двух каналов, как говорится, с головой. Итак, схема узла индикации на МК с его вышеописанными функциями:

Измерения силы тока и напряжения I - до 10 А, U - до 30 В, схема имеет два канала, на фото показания напряжения до 78L05 и после, имеется возможность калибровки под имеющиеся шунты в наличии. Несколько прошивок для ATMega8 есть на форуме, проверенны мной не все. В схеме в качестве операционного усилителя использована микросхема МСР602, ее возможная замена - LM2904 или LM358, тогда подключать питание ОУ нужно к 12 вольтам. На плате заменил перемычкой диод по входу стабилизатора и дроссель по питанию, стабилизатор необходимо ставить на радиатор - греется значительно.

Для корректного отображения величин токов необходимо обратить внимание на сечение и длину проводников включенных от шунта к измерительной части. Совет такой - длина минимальная, сечение максимальное. Для самого лабораторного источника питания, была собрана схема:

Завелась сразу же, регулировка выходного напряжения плавная, так же, как и порог защиты по току. Печать под ЛУТ пришлось подгонять, вот что получилось:

Подключение переменных резисторов:

Расположение элементов на плате БП

Цоколевка некоторых полупроводников

Перечень элементов лабораторного ИП:

R1 = 2,2 KOhm 1W

R2 = 82 Ohm 1/4W
R3 = 220 Ohm 1/4W
R4 = 4,7 KOhm 1/4W
R5, R6, R13, R20, R21 = 10 KOhm 1/4W
R7 = 0,47 Ohm 5W
R8, R11 = 27 KOhm 1/4W
R9, R19 = 2,2 KOhm 1/4W
R10 = 270 KOhm 1/4W
R12, R18 = 56KOhm 1/4W
R14 = 1,5 KOhm 1/4W
R15, R16 = 1 KOhm 1/4W
R17 = 33 Ohm 1/4W
R22 = 3,9 KOhm 1/4W
RV1 = 100K trimmer
P1, P2 = 10KOhm
C1 = 3300 uF/50V
C2, C3 = 47uF/50V
C4 = 100nF polyester
C5 = 200nF polyester
C6 = 100pF ceramic
C7 = 10uF/50V
C8 = 330pF ceramic
C9 = 100pF ceramic
D1, D2, D3, D4 = 1N5402,3,4 diode 2A - RAX GI837U
D5, D6 = 1N4148
D7, D8 = 5,6V Zener
D9, D10 = 1N4148
D11 = 1N4001 diode 1A
Q1 = BC548, NPN transistor or BC547
Q2 = 2N2219 NPN transistor
Q3 = BC557, PNP transistor or BC327
Q4 = 2N3055 NPN power transistor
U1, U2, U3 = TL081
D12 = LED

Готовые платы выглядят в моём варианте так:

С дисплеем проверял, работает отлично - как вольтметр, так и амперметр, проблема тут в другом, а именно: иногда возникает необходимость в двухполярном напряжении питания, у меня вторичные обмотки трансформатора отдельные, видно из фото стоят два моста, то есть полностью два независимых друг от друга канала. Но вот канал измерения общий и имеет общий минус, посему создать среднюю точку в блоке питания не получится, из-за общего минуса через измерительную часть. Вот и думаю либо делать на каждый канал собственную независимую измерительную часть, или может не так уж часто мне нужен источник с двухполярным питанием и общим нулем... Далее привожу печатную плату, та что пока вытравилась:

После сборки, первое: выставляем фьюзы именно так:

Собрав один канал, убедился в его работоспособности:

Пока сегодня включен левый канал измерительной части, правая висит в воздухе, посему ток показыват почти максимум. Кулер правого канала ещё не поставил, но суть ясна из левого.

Вместо диодов пока что в левом канале (он снизу под платой правого) диодного моста который в ходе экспериментов выкинул, хоть и 10А, поставил мост на 35А на радиатор под кулер.

Провода второго канала вторички трансформатора пока висят в воздухе.

Итог : напряжение стабилизации прыгает в пределах 0.01 вольт во всем диапазоне напряжений, максимальный ток который смог снять - 9.8 А, хватит с головой, тем более, что рассчитывал получить не больше трёх ампер. Погрешность измерения - в пределах 1%.

Недостаток : данный блок питания не могу трансформировать в двухполярный из-за общего минуса измерительной части, да и поразмыслив решил, что оконечники мне не настраивать, поэтому отказался от схемы полностью независимых каналов. Ещё одним из недостатков, на мой взгляд, данной измерительной схемы считаю то, что если соединить полюса - вместе по выходу мы теряем информативность по току потребления нагрузкой из-за общего корпуса измерительной части. Происходит это в следствии запараллеливания шунтов обоих каналов. А в общем источник питания получился совсем не плохой и скоро будет . Автор конструкции: ГУБЕРНАТОР

Обсудить статью СХЕМА ЛАБОРАТОРНОГО ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ

С тех пор как возобновил свою радиолюбительскую деятельность, меня часто посещала мысль о качественном и универсальном . Имевшийся в наличии и произведенный лет 20 назад блок питания имел лишь два напряжения на выходе - 9 и 12 вольт при токе порядка одного Ампера. Остальные необходимые в практике напряжения приходилось «выкручивать» добавляя разные стабилизаторы напряжения, а для получения напряжений выше 12 Вольт - использовать трансформатор и разные преобразователи.

Такая ситуация порядком надоела и стал присматривать схему лабораторника в интернете для повторения. Как оказалось многие из них это одна и та же схема на операционных усилителях, но в разных вариациях. При этом на форумах обсуждения этих схем на тему их работоспособности и параметров напоминали тему диссертаций. Повторять и тратиться на сомнительные схемы не хотелось, и во время очередного похода на Алиэкспресс вдруг набрел на набор конструктора линейного блока питания с вполне приличными параметрами: регулируемым напряжением от 0 до 30 Вольт и током до 3 Ампер. Цена в 7,5 $, делала процесс самостоятельной покупки компонентов, разработки и травлением платы просто бессмысленным. В итоге, получил по почте вот такой набор:

Не взирая на цену набора, качество изготовления платы могу назвать отменным. В комплекте даже оказалось два лишних конденсатора на 0,1 мкф. Бонус - пригодятся)). Все что нужно сделать самому - это «включив режим внимания», расставить компоненты по своим местам и спаять. Китайские товарищи позаботились о том, чтобы перепутать, что либо смог только человек, впервые узнавший о батарейке и лампочке - на плату нанесена шелкография с номиналами компонентов. В финале получается вот такая плата:

Характеристики лабораторного блока питания

• входное напряжение: 24 В переменного тока;
• выходное напряжение: от 0 до 30 В (регулируемое);
• выходной ток: 2 мА - 3 А (регулируемый);
• пульсации выходного напряжения: менее 0.01%
• размер платы 84 х 85 мм;
• защита от короткого замыкания;
• защита по превышению установленной величины тока.
• О превышении установленного тока сигнализирует светодиод.

Для получения полноценного блока следует добавить лишь три компонента - трансформатор с напряжением на вторичной обмотке 24 вольта при 220 вольтах на входе (важный момент, о котором подробно ниже) и током 3,5-4 А, радиатор для выходного транзистора и кулер на 24 Вольта для охлаждения радиатора при большом токе нагрузки. Кстати, в интернете нашлась и схема данного блока питания:

Из основных узлов схемы можно выделить:

• диодный мост и фильтрующий конденсатор;
• регулирующий узел на транзисторах VT1 и VT2;
• узел защиты на транзисторе VT3 отключает выход, пока питание операционных усилителей не будет нормальным
• стабилизатор питания вентилятора на микросхеме 7824;
• на элементах R16, R19, C6, C7, VD3, VD4, VD5 построен узел формирования отрицательного полюса питания операционных усилителей. Наличие этого узла обуславливает питание всей схемы именно переменным током от трансформатора;
• выходные конденсатор С9 и защитный диод VD9.

Отдельно нужно остановиться на некоторых компонентах примененных в схеме:

• выпрямительные диоды 1N5408, выбраны впритык - максимальный выпрямленный ток 3 Ампера. И хоть диоды в мосте работают попеременно, все же не будет лишним заменить их более мощными, например диодами Шотки на 5 А;
• стабилизатор питания вентилятора на микросхеме 7824 выбран на мой взгляд не совсем удачно - под рукой у многих радиолюбителей наверняка найдутся вентиляторы на 12 вольт от компьютеров, а вот куллеры на 24 В встречаются гораздо реже. Покупать такой не стал, решив заменить 7824 на 7812, но в процессе испытаний БП отказался от этой идеи. Дело в том, что при входном переменном напряжении в 24 В, после диодного моста и фильтрующего конденсатора получаем 24*1,41=33,84 Вольта. Микросхема 7824 прекрасно справится с задачей рассеивания лишних 9, 84 Вольта, а вот 7812 приходится тяжко, рассеивая в тепло 21,84 Вольта.

Кроме того, входное напряжение для микросхем 7805-7818 регламентировано производителем на уровне 35 Вольт, для 7824 на уровне 40 Вольт. Таким образом, в случае простой замены 7824 на 7812, последняя будет работать на грани. Вот ссылка на даташит .

Учитывая вышеприведенное, имевшийся в наличии кулер на 12 Вольт подключил через стабилизатор 7812, запитав ее от выхода штатного стабилизатора 7824. Таким образом, схема питания кулера получилась хоть и двухступенчатой, но надежной.

Операционные усилители TL081, согласно даташита требуют двуполярное питание +/- 18 Вольт - в целом 36 Вольт и это максимальное значение. Рекомендуемое +/- 15.

И вот тут начинается самое интересное относительно переменного входного напряжения величиной 24 Вольта! Если взять трансформатор, который при 220 В на входе, выдает 24 В на выходе, то опять же после моста и фильтрующего конденсатора получаем 24*1,41=33,84 В.

Таким образом, до достижения критической величины остается всего 2,16 Вольта. При увеличении напряжения в сети до 230 Вольт (а такое бывает в нашей сети), с фильтрующего конденсатора снимем уже 39,4 Вольта постоянного напряжения, что приведет к гибели операционных усилителей.

Выхода тут два: либо заменить операционные усилители другими, с более высоким допустимым напряжением питания, либо уменьшить количество витков во вторичной обмотке трансформатора. Я пошел по второму пути, подобрав количество витков во вторичной обмотке на уровне 22-23 Вольта при 220 В на входе. На выходе БП получил 27,7 Вольта, что меня вполне устроило.

В качестве радиатора для транзистора D1047 нашел в закромах радиатор процессора. На нем же закрепил стабилизатор напряжения 7812. Дополнительно установил плату контроля оборотов вращения вентилятора. Ею со мной поделился донорский компьютерный блок питания ПК. Терморезистор закрепил между ребер радиатора.

При токе в нагрузке до 2,5 А вентилятор вращается на средних оборотах, при повышении тока до 3 А в течении длительного времени вентилятор включается на полую мощность и снижает температуру радиатора.

Индикатор цифровой для блока

Для визуализации показаний напряжения и тока в нагрузке применил вольтамперметр DSN-VC288, который обладает следующими характеристиками:

• диапазон измерений: 0-100 В 0-10A;
• рабочий ток: 20mA;
• точность измерения: 1%;
• дисплей: 0.28 " (Два цвета: синий (напряжение), красный (сила тока);
• минимальный шаг измерения напряжения: 0,1 В;
• минимальный шаг измерения силы тока: 0,01 A;
• рабочая температура: от -15 до 70 °С;
• размер: 47 х 28 х 16 мм;
• рабочее напряжение, необходимое для работы электроники ампервольтметра: 4,5 - 30 В.

Учитывая диапазон рабочего напряжения существует два способа подключения:

• Если источник измеряемого напряжения работает в диапазоне от 4,5 до 30 Вольт , то тогда схема подключения выглядит так:

• Если источник измеряемого напряжения работает в диапазоне 0-4,5 В или выше 30 Вольт , то до 4,5 Вольт ампервольтметр не запустится, а при напряжении более 30 Вольт он просто выйдет из строя, во избежание чего следует воспользоваться следующей схемой:

В случае с данным блоком питания, напряжение для питания ампервольтметра есть из чего выбрать. В блоке питания есть два стабилизатора - 7824 и 7812. До 7824 длина провода получалась короче, поэтому запитал прибор от него, подпаяв провод к выходу микросхемы.

О проводах из комплекта

• провода трехконтактного разъема тонкие и выполнены проводом 26AWG - толще тут и не нужно. Цветная изоляция интуитивно понятна - красный это питание электроники модуля, черный это масса, желтый — измерительный провод;
• провода двухконтрактного разъема - это провода токоизмерительные и выполнены толстым проводом 18AWG.

При подключении и сравнении показаний с показаниями мультиметра, расхождения составили 0,2 Вольта. Производитель предусмотрел подстроечные сопротивления на плате для калибровки показаний напряжения и тока, что является большим плюсом. В некоторых экземплярах наблюдается отличные от нуля показания амперметра без нагрузки. Оказалось, что решить проблему можно сбросом показаний амперметра, как показано ниже:

Картинка из интернета, потому прошу простить за грамматические ошибки в надписях. В общем со схемотехникой закончили -

Эта статья предназначена для людей, которые быстро могут отличить транзистор от диода, знают для чего нужен паяльник и за какую сторону его держать, ну и наконец дошли до понимания, что без лабораторного блока питания их жизнь больше не имеет смысла…

Данную схему нам прислал человек под ником: Loogin.

Все изображения уменьшены в размере, для просмотра в полном размере кликните левой клавишей мышки на изображение

Здесь я постараюсь максимально подробно - шаг за шагом рассказать как это сделать с минимальными затратами. Наверняка у каждого после апгрейдов домашнего железа валяется под ногами как минимум один БП. Конечно кое-что придётся докупить, но эти жертвы будут небольшими и скорее всего оправданы конечным результатом – это, как правило около 22В и 14А потолочных. Лично я вложился в $10. Конечно, если собирать всё с «нулевой» позиции, то надо быть готовым выложить ещё около $10-15 для покупки самого БП, проводов, потенциометров, ручек и прочей рассыпухи. Но, обычно – такого хлама у всех навалом. Есть ещё нюанс – немного придётся потрудиться руками, поэтому они должны быть «без смещения» J и нечто подобное может и у Вас получиться:

Для начала нужно любыми способами раздобыть ненужный но исправный БП АТХ мощностью >250W. Одна из наиболее популярных схем – это Power Master FA-5-2:

Подробную последовательность действий я опишу именно для этой схемы, но все они справедливы и для других вариантов.
Итак, на первом этапе нужно подготовить БП-донор:

1. Удаляем диод D29 (можно просто одну ногу поднять)
2. Удаляем перемычку J13, находим в схеме и на плате (можно кусачками)
3. Перемычка PS ON на землю должна стоять.
4. Включаем ПБ только на короткое время, так как напряжение на входах будет максимальное (примерно 20-24В) Собственно это и хотим увидеть...

Не забываем про выходные электролиты, рассчитанные на 16В. Возможно они немного нагреются. Учитывая, что они скорее всего «набухшие», их все равно придется отправить в болото, не жалко. Провода уберите, они мешают, а использоваться будут только GND и +12В их потом назад припаяете.

5. Удаляем 3.3х вольтовую часть: R32, Q5, R35, R34, IC2, C22, C21:

6. Удаляем 5В: сборку шоттки HS2, C17, C18, R28, можно и "типа дроссель" L5
7. Удаляем -12В -5В: D13-D16, D17, C20, R30, C19, R29

8. Меняем плохие: заменить С11, С12 (желательно на большую ёмкость С11 - 1000uF, C12 - 470uF)
9. Меняем несоответствующие компоненты: С16 (желательно на 3300uF х 35V как у меня, ну хотя бы 2200uF x 35V обязательно!) и резистор R27 советую его заменить на более мощный, например 2Вт и сопротивление взять 360-560 Ом.

Смотрим на мою плату и повторяем:

10. Убираем всё с ног TL494 1,2,3 для этого удаляем резисторы: R49-51 (освобождаем 1ю ногу), R52-54 (... 2ю ногу), С26, J11 (...3ю ногу)
11. Не знаю почему, но R38 у меня был перерублен кем то J рекомендую Вам его тоже перерубить. Он участвует в обратной связи по напряжению и стоит параллельно R37-му. Собственно R37 тоже можно перерубить.

12. отделяем 15ю и 16ю ноги микросхемы от "всех остальных": для этого делаем 3 прореза существующих дорожек а к 14й ноге восстанавливаем связь чёрной перемычкой, как показано на моем фото.

13. Теперь подпаиваем шлейф для платы регулятора в точки согласно схемы, я использовал отверстия от выпаянных резисторов, но к 14й и 15й пришлось содрать лак и просверлить отверстия, на фото вверху.
14. Жила шлайфа №7 (питание регулятора) можно взять от питания +17В ТЛ-ки, в районе перемычки, точнее от неё J10. Просверлить отверстие в дорожку, расчистить лак и туда! Сверлить лучше со стороны печати.

Это всё было, как говорится: «минимальная доработка», чтобы сэкономить время. Если время не критично, то можно просто привести схему в следующее состояние:

Ещё я посоветовал бы поменять кондёры высоковольтные на входе (С1, С2) Они маленькой ёмкости и наверняка уже изрядно подсохли. Туда нормально станут 680uF x 200V. Плюс неплохо дроссель групповой стабилизации L3 немного переделать, либо использовать 5ти вольтные обмотки, соединив их последовательно, либо вообще убрать всё и намотать около 30ти витков новым эмальпроводом общим сечением 3-4мм 2 .

Для питания вентилятора нужно «подготовить» ему 12В. Я выкрутился таким образом: Там где раньше стоял полевой транзистор для формирования 3,3В можно «поселить» 12ти вольтную КРЕН-ку (КРЕН8Б или 7812 импортный аналог). Конечно там без резки дорожек и добавки проводов не обойтись. В конечном итоге получилось в общем даже и «ничего»:

На фото видно, как всё гармонично ужилось в новом качестве, даже разъём вентилятора недурно уместился и перемотанный дроссель получился весьма неплох.

Теперь регулятор. Чтобы упростить задачу с разными там шунтами, поступаем так: покупаем готовые амперметр и вольтметр в Китае, либо на местном рынке (наверняка там их можно найти у перекупщиков). Можно купить совмещённый. Но, надо не забывать, что потолок по току у них 10A! Поэтому в схеме регулятора придется ограничивать предельный ток на этой отметке. Здесь я опишу вариант для отдельных приборов без регулировки тока с ограничением по максимуму 10A. Схема регулятора:

Чтобы сделать регулировку ограничения тока, надо вместо R7 и R8 поставить переменный резистор 10кОм, также как R9. Тогда можно будет использовать всемерялку. Также стоит обратить внимание на R5. В данном случае его сопротивление 5,6кОм, потому что у нашего амперметра шунт 50mΩ. Для других вариантов R5=280/R шунта. Поскольку мы взяли вольтметр один из самых дешевых, поэтому его немного надо доработать, чтобы он мог измерять напряжения от 0В, а не от 4,5В как это сделал производитель. Вся переделка заключается в разделении цепей питания и измерения посредствам удаления диода D1. Туда впаиваем провод – это и есть +V питания. Измеряемая часть осталась без изменений.

Плата регулятора с расположением элементов показана ниже. Изображение для лазерно-утюжного метода изготовления идёт отдельным файлом Regulator.bmp с разрешением 300dpi. Также в архиве есть и файлы для редактирования в EAGLE. Последнюю офф. версию можно скачать тут: www.cadsoftusa.com. В интернете имеется много информации о этом редакторе.

Потом прикручиваем готовую плату у потолку корпуса через изолирующие проставки, например нарезанные из отработанной палочки чупа-чупса высотой по 5-6 мм. Ну и не забыть проделать предварительно все необходимые вырезы для измерительных и прочих приборов.

Предварительно собираем и тестируем под нагрузкой:

Как раз и смотрим на соответствие показаний различных китайских девайсов. А ниже уже с «нормальной» нагрузкой. Это автомобильная лампа главного света. Как видно - без малого 75Вт имеется. При этом не забываем засунуть туда осциллограф, и увидеть пульсации около 50мВ. Если будет больше, то вспоминаем про «большие» электролиты по высокой стороне ёмкостью по 220uF и тут же забываем после замены на нормальные ёмкостью 680uF например.

В принципе на этом можно и остановиться, но чтобы придать более приятный вид прибору, ну чтобы он не выглядел самоделкой на 100%, мы делаем следующее: выходим из своей берлоги, поднимаемся на этаж выше и с первой попавшейся двери снимаем бесполезную табличку.

Как видим, до нас тут кто-то уже побывал

В общем по тихому делаем это грязное дело и начинаем работать напильниками разных фасонов и параллельно осваивать AutoCad.

Потом на наждаке затачиваем кусок трёхчетвертной трубы и из достаточно мягкой резины нужной толщины вырубываем и суперклеем лепим ножки.

В итоге получаем достаточно приличный прибор:

Следует отметить несколько моментов. Самое главное – это не забывать, что GND блока питания и выходной цепи не должны быть связаны , поэтому нужно исключить связь между корпусом и GND БП. Для удобства желательно вынести предохранитель, как на моём фото. Ну и постараться максимально восстановить недостающие элементы входного фильтра, их скорее всего нет вообще у исходника.

Вот ещё пара вариантов подобных приборов:

Слева 2х этажный корпус ATX с всемерялкой, а справа сильно переделанный старый AT корпус от компьютера.