Лабораторний блок живлення 0-50 В, 3 А. Частина 1

1. Види лабораторних блоків живлення і їх застосування Ні для кого не секрет, що одним з найбільш корисних...
2. Збірка своїми руками

Види лабораторних блоків живлення і їх застосування

Наши партнеры ArtmMisto

Ні для кого не секрет, що одним з найбільш корисних приладів в домашній майстерні радіоаматора є лабораторний блок живлення. Що це і для чого взагалі він нам потрібен?

Лабораторний блок живлення (або ЛБП) являє собою стабілізований джерело живлення, який забезпечує високу точність напруги на виході незалежно від навантаження. Діляться на два типи: імпульсні і лінійні (трансформаторні).

Перевагами імпульсного блоку живлення є його менший в порівнянні з лінійними БП вага і більш високий ККД. У свою чергу блоки живлення лінійного типу важать куди більше через застосованого в їх конструкції мережевого трансформатора. Але за рахунок цього досягається зменшення перешкод. Суб'єктивно можна також додати до достоїнств лінійних БП це їх надійність. Тут все просто - менше радіодеталей, менше ймовірність виходу з-ладу схеми. До того ж імпульсні схеми, як правило, вимагають великих зусиль в налаштуванні / налагодженні, а це для складання блоку живлення своїми грає важливу роль.

Також ЛБП поділяють на одно- і багатоканальні. Кількість каналів говорить нам про кількість виходів різних напруг до яких можна одночасно підключити різне навантаження.

Залежно від дорожнечі БП в ньому можуть бути реалізовані різні корисності: обмеження по струму, точне регулювання вихідних параметрів (крім грубої), захист від перевантаження, термозахист та ін. Вихідна напруга виводиться на аналогові (стрілочні) показометр або на цифрові (семисегментні світлодіодні індикатори або ЖК-екран).

Ну, начебто з основними параметрами лабораторних блоків живлення розібралися. Тепер про практичне застосування.

Щоразу після складання плати настає момент коли потрібно нарешті таки перевірити на працездатність наше новий пристрій. Можна звичайно живити від батарейок або акумуляторів. Але струм від буде невеликим, тривалість роботи - сумнівна, а стабільність напруги на виході буде "гуляти". Ось тут нам і стане в нагоді регульований блок живлення, яким ми зможемо ставити потрібне вихідна напруга. Також крім як при перевірці зібраної схеми БП стане в нагоді і при ремонті радіоелектроніки, коли блок живлення ремонтованого пристрою несправний.

Який вибрати?

Як неважко здогадатися, але вибір потрібного нам приладу залежить від бюджету, що часто буває. Часто. Буває. Дуже. Більш "наворочені" пристрої коштують дорожче. Але для домашніх ремонтів підійде наступна конфігурація:

• одноканальний, одно- або двухполярной харчування
• вихідна напруга 0-30 В
• вихідний струм до 2-3 А
• обмеження по струму

З стрілочними показометр буде дешевше; лінійного типу (трансформаторний) - дешевше. До речі, про показометр - чому вони дешевше? Ну тут все просто. Стрілки не відображають соті і десяті вольт / ампер; більше похибка - менша ціна.

Однополярної харчування - на чорній клеми БП буде 0 В, на червоній позитивний потенціал. При двополярного харчуванні на чорній клеми замість нуля буде негативний потенціал (наприклад 10В щодо нуля). Вихідний струм - максимальний струм, який може видати прилад. Обмеження по струму - можливість виставляти максимальних вихідний струм (наприклад, коли при КЗ будуть текти не всі 3 А, а встановлені вами 0.5 А).

З цим теж розібралися. Тепер вибір стоїть за таким - купувати або зробити самому? Якщо купувати в Україні, то ціна на подібний за параметрами (0-30 В, 5 А) найдешевший блок живлення на момент написання статті складе більше $ 80. Робити подібний самому - дешевше. Так, можливо, зроблений вручну поступатиметься за красою заводським приладів. Але з плюсів такого вибору варто відзначити що при однаково витрачені кошти можна зібрати більш функціональний пристрій; при належному конструюванні це буде більш надійний / якісний БП. До того ж це досвід, який дорого коштує. Загалом, вибираємо варіант "зробити своїми руками".

Збірка своїми руками

Кінцеві параметри нам відомі. Грунтуючись на них шукаємо готову схему перевіреного в роботі БП. Подібних схем в інтернеті маса. Зрозуміло, варіант власного конструювання з нуля ніхто не відміняв, але для цього потрібні явно не початкові знання в радіотехніці. І ті, хто ними володіє самі давно вже зібрали що хотіли.

Отже, схема. За основу була обрана схема " Простого і доступного блоку живлення 0-50 В "

Чому на 50 В, а не 30 В? Приблизно в період коли збирався даний блок живлення трапилося мені ремонтувати ЕПРА (електронний баласт для люмінесцентних ламп). І була там радіодеталей, іменована як динистор DB3. Перевірити мультиметром її не представляється можливим в силу специфіки роботи динистора - в обидва кінці він не "звонится". У нього існує напруга пробою при якому динистор "відкривається". Поки напруга на ньому не досягне 28-36 В ми не дізнаємося робочий він. Забігаючи наперед скажу, що за 3 роки використання цього блоку живлення користуватися напругою понад 30 В доводилося лічені рази.

Маючи "на руках" вихідні напруга і струм ми можемо прикинути трансформатор який габаритної потужності нам буде потрібно. У нашому випадку це 50 В, множимо на струм в 3 А і отримуємо потужність в 150 Вт. Це мінімальна потужність для тора (трансформатора). Бажано докинути + 20%, щоб компенсувати низький ККД його роботи. Тому для нашого лабораторного блоку живлення на барахолці був обраний трансформатор ТС-160. Такий встановлювався в старі чорно-білі телевізори. Його вартість в б.у. стані приблизно $ 5. Має "на борту" дві котушки, на кожній одна первинна обмотка і кілька вторинних. Вторинний ринок нам не потрібна - її необхідно змотати.

Основна вторинна обмотка мотається проводом діаметром 1.45 мм. Більш тонким - небажано, товщим - є ймовірність, що котушки не стануть на магнітопровід, оскільки і так все впритул (як видно на малюнку). Для харчування вольтметра, амперметра і вентилятора - окрема обмотка. Бажано після намотування просочувати чимось витки - лаком, парафіном і т.д. Тому що при роботі можуть бути чутні невеликі клацання при включенні однієї з силових обмоток. Та й гудіти може.

До речі про основну вторинну обмотку - їх чотири. Як видно з шильдіка кожна на 10 В змінної напруги. Чому так? В процесі роботи БП буде автоматично підключати потрібне кількості обмоток для отримання потрібного вхідного напруги. Наприклад, при 5 В на виході йому вистачить і однієї обмотки. Якщо нам потрібно отримати на виході 15 В - буде підключена друга.

Для чого це потрібно? Справа в тому, що якщо ми подамо на вхід все 40 В (це приблизно 56 В "постоянки"), але на виході виставимо напруга в 10 В, то інші 46 В будуть розсіюватися на силовому транзисторі. І при струмі в 3 А на ньому буде розсіяно близько (46 В * 3 А) - (10 В * 3 А) = 108 Вт. Ну, вобщем-то з цим можна жити. Поставити здоровенний радіатор, до нього вентилятор і все б добре. Але такий блок живлення перетворюється в нерухомість - крім важкого мережевого трансформатора до ваги додасться ще й радіатор.

Як вирішити цю проблему? Підвищувати вхідна напруга в залежності від необхідного напруги на виході. Звичайно, це можна робити і вручну за допомогою галетного перемикача, наприклад. Бракує на виході напруга - клацнули і підключилася ще одна обмотка. Відповідно, на вхід від однієї обмотки в 10 В перерви прийде близько 10 В * 1.414 = 14 В постоянки (не враховуючи падіння напруги на діодному мосту). Але робити це за допомогою перемикача, погодьтеся, що не комільфо. Тому і була використана схема " Електронний комутатор вторинних обмоток лабораторного БП ".

Схема живиться від окремої обмотки. Можна не обов'язково від 5 В, але доведеться розрахувати обмежувальні резистори в разі зміни напруги. Хоч і розрахована схема на роботу в ній як тиристорів, так і сімісторов, але змусити працювати на сімісторов у мене не вийшло - відбувався пробій при підключенні наступного обмотки. На тиристорах ж все запрацювало з першої спроби. Зверніть увагу, що стабілітрони ZD1-ZD3 розраховані на напругу обмоток. Оскільки в моєму випадку обмотки по 10 В, то і стабілітрони потрібно брати на більшу напругу. Оптрони використані MOC3023.

Ще хочу підкреслити такий нюанс. У цій схемі в якості перемикачів використані напівпровідникові елементи - тиристори. Завдяки їм при перемиканні ми не чуємо жодних клацань. Справа в тому, що цей перемикач обмоток - не єдиний варіант який я спробував. Була ще зібрана плата за наступною схемою:

І все б добре, ніби й перемикала як потрібно. Але цей брязкіт ... Адже схема побудована на реле і при плавній зміні напруги можна опинитися між попередньою обмоткою і наступної. Тоді і відбувалося постійне включення / відключення цієї наступної обмотки. Така ж поведінка буде коли БП працює в режимі обмеження струму і та напруга "підлаштовується" під вихідний струм. Вобщем, я порахував таку конструкцію ненадійною і непрактичною.

Що ж стосується "переключалкой" на тиристорах, то тестовий варіант виглядав ось так:

З трансформатором і перемиканням обмоток на ньому розібралися. Важливо почати саме з трансу, оскільки під нього потрібно буде шукати корпус відповідних розмірів. Та й щоб підібрати відразу під необхідні напруга / струм.

В наступній частині буде розбір вже самої плати БП, корпусу, показометр тощо. Буде багато картинок