Регулируемый блок питания переменного напряжения. Насыщение и сквозняк

Для радиолюбителей, да и вообще современного человека, незаменимой вещью в доме является блок питания (БП), ведь он имеет очень полезную функцию — регулирование напряжения и тока.

При этом мало кто знает, что сделать такой прибор при должном старании и знаниях радиоэлектроники вполне реально своими руками. Любому радиолюбителю, которому нравится возиться дома с электроникой, самодельные лабораторные блоки питания позволят заниматься своим хобби без ограничений. Как раз о том, как своими руками сделать регулируемый тип блок питания расскажет наша статья.

Что нужно знать

Блок питания с регулировкой тока и напряжения в современном доме – необходима вещь. Этот прибор, благодаря своему специальному устройству, может преобразовать напряжение и ток, имеющееся в сети до того уровня, который может потреблять конкретный электронный прибор. Вот примерная схема работы, по которой можно своими руками сделать подобный прибор.

Но готовые БП стоят достаточно дорого, для того чтобы покупать их под конкретные нужды. Поэтому сегодня очень часто преобразователи для напряжения и тока изготавливаются своими руками.

Обратите внимание! Самодельные лабораторные блоки питания могут иметь различные габариты, показатели мощности и прочие характеристики. Все зависит от того, какой именно преобразователь вам нужен и для каких целей.

Профессионалы могут легко сделать мощный блок питания, в то время как новичкам и любителям подойдет для начала простой тип прибора. При этом схема, в зависимости от сложности, может использоваться самая разная.

Что нужно учитывать

Регулируемый блок питания представляет собой универсальный преобразователь, который может использоваться для подключения любой бытовой или вычислительной аппаратуры. Без него ни один домашний прибор не сможет функционировать нормально.
Такой БП состоит из следующих составных частей:

трансформатор;
преобразователь;
индикатор (вольтметр и амперметр).
транзисторы и прочие детали, необходимые для создания качественной электрической сети.

Схема, приведенная выше, отражает все компоненты прибора.
Кроме этого, данный тип блока питания должен обладать защитой на сильный и слабый ток. В противном случае любая внештатная ситуация может привести к тому, что преобразователь и подключенный к нему электрический прибор просто перегорит. К этому результату также может привести неправильная спайка компонентов платы, неправильное подключение или монтаж.
Если вы новичок, то для того чтобы сделать регулируемый тип блока питания своими руками лучше выбирать простой вариант сборки. Одним из простых видов преобразователя является 0-15В БП. Он имеет защиту от превышения показателя тока в подключенной нагрузке. Схема для его сборки размещена ниже.

Простая схема сборки

Это, так сказать, универсальный тип сборки. Схема здесь доступна для понимания любому человеку, который хотя бы раз держал в руках паяльник. К преимуществам этой схемы можно отнести следующие моменты:

она состоит из простых и доступных деталей, которые можно отыскать либо на радиорынке, либо в специализированных магазинах радиоэлектроники;
простой тип сборки и дальнейшей настройки;
здесь нижний предел для напряжения составляет 0,05 вольт;
двухдиапазонная защита для показателя тока (на 0,05 и 1А);
обширный диапазон для выходных напряжений;
высокая стабильность в функционировании преобразователя.

Диодный мост

В этой ситуации с помощью трансформатора напряжение будет обеспечиваться в диапазоне на 3В больше, чем имеется максимальное требуемое напряжение для выхода. Из этого следует, что блок питания, способный регулировать напряжение в пределах до 20В, нуждается в трансформаторе минимум на 23 В.

Обратите внимание! Диодный мост следует выбирать, исходя из показателя максимального тока, который будет ограничиваться имеющейся защитой.

Конденсатор для фильтра 4700мкф позволит чувствительной к помехам по питанию техники не давать фон. Для этого потребуется компенсационный стабилизатор, имеющий коэффициент подавления для пульсаций более 1000.
Теперь, когда с основными аспектами сборки мы разобрались, необходимо обратить внимание на требования.

Требования к прибору

Чтобы создать простой, но одновременно качественный и мощный блок питания с возможностью регулировать напряжение и ток своими руками, необходимо знать, какие требования существуют к такому типу преобразователей.
Эти технические требования выглядят так:

регулируемый стабилизированный выход на 3–24 В. При этом нагрузка по току должна составлять минимум 2 А;
нерегулируемый выход на 12/24 В. При этом предполагается большая нагрузка по току.

Чтобы выполнить первое требование, следует использовать в работе интегральный стабилизатор. Во втором случае выход необходимо сделать уже после диодного моста, так сказать, в обход стабилизатора.

Приступаем к сборке

Трансформатор ТС-150–1

После того как вы определились с требованиями, которым должен отвечать ваш постой блок питания регулируемого типа, а также была выбрана подходящая схема, можно начинать саму сборку. Но прежде всего запасемся нужными нам деталями.
Для сборки вам понадобятся:

мощный трансформатор. Например, ТС-150–1. Он способен выдавать напряжение в 12 и 24 В;
конденсатор. Можно использовать модель на 10000 мкФ 50 В;
микросхема для стабилизатора;
обвязки;
детали схемы (в нашем случае — схема, которая указана выше).

После этого по схеме собираем своими руками регулируемый блок питания в точном соответствии со всеми рекомендациями. Последовательность действий должна быть соблюдена.

Готовый БП

Для сборки БП используются следующие детали:

германиевые транзисторы (в большинстве своем). Если вы захотите заменить их на более современные кремневые элементы, тогда нижний МП37 обязательно должен остаться германиевым. Здесь используются МП36, МП37, МП38 транзисторы;
на транзисторе собирается токоограничительный узел. Он обеспечивает отслеживание падения на резисторе напряжения.
стабилитрон Д814. Он определяет регулировку максимального выходного напряжения. На себя он забирает половину от выходного напряжения;

Обратите внимание! Поскольку стабилитрон Д814 отбирает ровно половину напряжения на выходе, то его следует выбирать для создания 0-25В выходного напряжения примерно на 13 В.

нижний предел в собранном блоке питания имеет показатель напряжения всего 0,05 В. Такой показатель редкость для более сложных схем сборки преобразователя;
стрелочные индикаторы отображают показатели тока и напряжения.

Детали для сборки

Для размещения всех деталей необходимо выбрать стальной корпус. Он сможет экранировать трансформатор и плату блока питания. В результате вы избежите ситуации появления различного рода помех для чувствительной аппаратуры.

Получившийся преобразователь можно спокойно использовать для питания любой бытовой аппаратуры, а также экспериментов и проверок, проводимых в домашней лаборатории. Также такой прибор можно применять для оценки работоспособности автомобильного генератора.

Заключение

Используя простые схемы для сборки регулируемого типа блока питания, вы сможете набить руку и в дальнейшем делать своими руками более сложные модели. Не стоит брать на себя непосильный труд, так как в конечном итоге вы можете не получить желаемый результат, а самодельный преобразователь будет работать неэффективно, что негативным образом может сказаться как на самом приборе, так и на функциональности электроаппаратуры, подключенной к нему.
Если же все сделать правильно, то на выходе вы получите отличный блок питания с регулировкой напряжения для своей домашней лаборатории или других бытовых ситуаций.

Выбираем уличный датчик движения для включения света

Здравствуйте дорогие друзья. Сейчас я вам расскажу о неплохом и дешевом источнике питания (по совместительству ЗУ для автомобиля), который можно собрать собственноручно. Для сборки данной схемы вам понадобится перечень деталей, сейчас я их вам перечислю: трансформатор силовой понижающий, диодный мост, конденсатор электролит большой емкости и конденсатор меньшей емкости, два резистора (один переменный, а второй постоянный), микросхема крен и три мощных транзистора. Самое главное, что все эти детали можно найти в старом ламповом телевизоре, в общем не нужно тратить деньги на покупку дефицитных радиодеталей – это большой плюс данной схемы. Второй существенный плюс – это то, что такая простенькая схемка способна выдавать ток до 22 Ампер при 13 вольтах. Сами видите какие большие преимущества: и легкая, и при не больших затратах денежных средств, а превратить моно такую схему и в лабораторный блок питания, блок питания для опытов (регулируемый), для питания мощных приборов и так далее. Смотрите схему блока питания – зарядного устройства ниже.

Теперь расскажу о каждой детали подробнее. Давайте начнем с силового трансформатора. Силовой трансформатор предназначен для преобразования напряжения одной частоты. Они бывают повышающие и понижающие. Повышающий трансформатор повышает напряжение, а понижающий понижает, значит, так как трансформатор у нас по схеме понижает напряжение – он понижающий. Состоит трансформатор из первичной, вторичной обмотки и магнитопровода. Магнитопровод состоит из отдельных спресованных листов электротехнической стали. Первичная обмотка состоит и множества витков меньшим сечением провода и характеризуется большим сопротивлением по отношению ко вторичной обмотке (когда бдите искать обмотку на 220 вольт – меряйте сопротивления, где большее – там и сетевая обмотка).

Вторичка состоит и наименьшего количества витков и сечение провода больше – это нужно для того, чтобы снять больший ток. Новички возможно спросят, почему выводы 15, 13 и 10,11 соединены вторички. Это нужно делать для боле высокого выходного напряжения трансформатора. Можно просто намотать больше провода на вточичке – напряжение поднимется. А если у вас на трансформаторе не достаточное напряжение – то можно подключить к сети два трансформатора, а вторички подключить последовательно, но тогда трансформаторы лучше брать одинаковые по мощности, так как трансформатор меньшей мощности будет сильнее греться. Трансформатор можно самостоятельно перемотать на нужное вам напряжение и ток – но об этом в другой статье. В общем вот так выглядит трансформатор, как описано выше. Достать можно с лампового телевизора, он там на ват 150 будет. 150/10=15 А, при 10 вольтах такой трансформатор выдаст вам 15 ампер, а при 150 вольтах – 150./150=1 всего один ампер. Считайте так что сами какой вам ток нужен.

Диодный мост собран по мостовой схеме. Диодный мост по мостовой схеме в два раза лучше убирает пульсации сети, чем одно полупериудный выпрямитель, потому в блоках питания устанавливают диодные мосты по мостовой схеме, чтобы аппаратура, которую питает сеть, через диодный мост не давала сбоев, ели УНЧ – то характерного звука. Конденсаторы любые, но на ток не менее 15-20 Ампер, либо купите диодный мост на рынке и ток так же не менее 20 Ампер. Конденсатор на 47000 мкф электролит убирает пульсации как и диодный мост, только конденсатор убирает эти пульсации лучше и соответственно, чем больше емкость конденсатора – тем больше пульсаций он сможет убрать. Можно электролитические конденсаторы изготовить самому: берете пол литровую банку и наливаете электролит, опускаете 2 пластины (одну медную, а вторую железную), получается анод и катод и можно подключать в сеть. Емкость конденсатора будет на прямую зависеть от количества электролита (а вернее заряженного электролита) и размера пластин (вернее, на сколько быстро сможем заряжать электролит и разряжать, ведь от большей площади пластин мы быстрее зарядим жидкость). Кстати, при очень большой емкости можно отказаться от стабилизатора, так как конденсатор собственно и буде являться стабилизатором напряжения и фильтром.

Микросхема КРЕН8б будет стабилизировать ток до 1 Ампера. Данную микросхему в этом блоке питания можно сравнить с предварительным усилителем в УНЧ, так как основное усиление происходит в транзисторах Т1, Т2, Т3. Все транзисторы обязательно ставим на радиаторы. Резистором R1 мы регулируем ток (до 1Ампера), который стабилизируется микросхемой, поступающий на базу транзистора. Соответственно мы регулируем и коэффициентом усиления сразу всех трех транзисторов (максимальный ток на базу одного транзистора равен 0,33 А, т.к. 1/3=0,333333 А). Положительный заряд получается усиливается и через микросхему (для управления коэффициентом усиления транзисторов), и через транзисторы (транзисторы питаем положительным зарядом, а с микросхемы управляем коэффициентом усиления).

Если подсоединить еще транзистора три так параллельно этим трем и параллельно микросхеме КРНЕ подключить еще одну такую, то ток мы сможем получить в два раза выше, чем при данной работающей стандартной схеме. Советую, если вам нужны большие токи, но при этом трансформатор должен быть достаточно мощным. Вот выходной ток должен быть при моем способе под 40 А при 13 вольтах, а значит 40*13=520 ват Трансформатор должен быть мощностью пол киловата. Резистор R2 нужен для ограничения по току, чтобы не допустить короткого замыкания. Тогда далее ставим конденсатор электролит для сглаживания пульсаций на конечном этапе и не мешало бы еще поставить конденсатор меньшей емкости для того чтобы сглаживать пульсации боле высоких частот. Так же если в сети у вас много помех, то рекомендую установить дросель, который уберет все высокочастотные ВЧ помехи. Дросель устанавливайте последовательно, в разрыв цепи перед микросхемой, на плюс естественно.

Можно довольно легко сделать источник питания, который имеет стабильное напряжение на выходе и регулировку от 0 до 28В. Основа - дешёвая , усиленная с помощью двух транзисторов 2N3055. В таком схемном включении она становится более чем в 2 раза мощнее. Вы можете при необходимости использовать эту конструкцию для получения и 20 ампер (почти без переделок, но с соответствующим трансформатором и огромным радиатором с вентилятором), просто в своём проекте не нуждался в таком большом токе. Ещё раз напоминаю: убедитесь, что вы установили транзисторы на большой радиатор, 2N3055 могут очень сильно нагреваться при полной нагрузке.

Список использованных в схеме деталей:

Трансформатор 2 x 15 вольт 10 ампер

D1...D4 = четыре MR750 (MR7510) диода или 2 x 4 1N5401 (1N5408).

F1 = 1 ампер

F2 = 10 ампер

R1 2k2 2,5 ватт

R3,R4 0.1 Ом 10 ватт

R9 47 0.5 ватт

C2 two times 4700uF/50v

C3,C5 10uF/50v

D5 1N4148, 1N4448, 1N4151

D11 светодиод

D7, D8, D9 1N4001

Два транзистора 2N3055

P2 47 или 220 Ом 1 ватт

P3 10k подстроечник

Хотя LM317 и имеет защиту от короткого замыкания, перегрузки и перегрева, предохранители в цепи сети трансформатора и предохранитель F2 на выходе не помешают. Выпрямленное напряжение: 30 х 1.41 = 42.30 вольт, измеренное на С1. Так что все конденсаторы должны быть рассчитаны на 50 вольт. Внимание: 42 вольт-это напряжение, что может быть на выходе, если один из транзисторов будет пробит!

Регулятор P1 позволяет изменять выходное напряжение на любое значение между 0 и 28 вольт. Так как в LM317 минимальное напряжение 1,2 вольта, то чтобы получить нулевое напряжение на выходе БП - поставим 3 диода, D7,D8 и D9 на выходе LM317 к базе 2N3055 транзисторов. У микросхемы LM317 максимальное выходное напряжение - 30 вольт, но с использованием диодов D7, D8 и D9 произойдёт наоборот падение выходного напряжения, и оно составит около 30 - (3х0,6В) = 28.2 вольта. Калибровать встроенный вольтметр нужно с помощью подстроечника P3 и, конечно, хорошего цифрового вольтметра.

Примечание . Помните, что нужно изолировать транзисторы от шасси! Это делается изоляционными и теплопроводными прокладками или, по крайней мере, тонкой слюдой. Можно применить термоклей и термопасту. При сборке мощного регулируемого блока питания не забывайте использовать толстые соединительные провода, которые подходят для передачи большого тока. Тонкие проводки нагреются и поплавятся!

В частные дома и квартиры подается однофазное переменное напряжение 220 В. Оно идеально подходит для работы электрических лампочек накаливания, освещающих жилище. Однако для бытовой техники необходимо питание от постоянного тока и с гораздо меньшим напряжением.

Общие понятия о сети

Всем известно, чтобы заработал телевизор или компьютер необходимо его подключить к электрической розетке. Однако не все знают, что блоки и узлы телевизора не могут включаться напрямую от электросети 220В.

И этому есть две причины:

В розетке переменный ток, а компонентам телевизора необходим постоянный;
Различные узлы и схемы телевизора для своей работы используют напряжения различной величины. А для этого понадобится несколько линий с различным показателями.

К примеру, для работы радиоприемника необходимо постоянное напряжение 9В. А для компьютера 5В и 12 В.

Для того чтобы получить напряжение необходимой величины существуют блоки питания, которые расположены в корпусе бытовой техники.

Что такое блок питания?

Блоком питания называется электронное устройство , преобразующее переменное напряжение в постоянное. Оно обеспечивает отдельные компоненты, током и напряжением необходимого номинала.

Блок питания – это источник электроэнергии для всех компонентов прибора.

Можно ли обойтись без блока питания? Можно, но не всегда.

Вместо БП можно использовать аккумуляторы или батарейки .

Такой принцип приемлемый в ноутбуках, приемниках или плеерах, где потребляемая мощность не слишком велика.

Для стационарного компьютера или телевизора такое включение нецелесообразно.

В бытовой технике используют два типа:

Трансформаторные;
Импульсные.

Каждый из этих блоков идеально подходит для тех или иных электронных приборов, согласно заданным техническим характеристикам.

Выделить лучший или худший тип невозможно. Они имеют свои преимущества и недостатки и успешно решают поставленную перед ними задачу.

Трансформаторный БП состоит из понижающего трансформатора с первичной обмоткой под сетевое напряжение. И вторичной обмоткой из расчета необходимого напряжения и тока.

Преобразование переменного напряжения в постоянное осуществляется с помощью выпрямителя. Затем пульсирующее напряжение сглаживается с помощью конденсаторов большой емкости. В схему трансформаторного блока могут входить фильтры от высокочастотных помех, защита от короткого замыкания, стабилизаторы тока и напряжения.

Трансформаторные блоки питания отличаются простотой конструкции, высокой надежностью, доступностью элементной базы и низким уровнем собственных помех. Собираются по простым схемам.

Однако такие БП имеют большой вес и габариты, низкий коэффициент полезного действия.

Импульсные блоки питания основаны на принципе первоначального выпрямления входящего напряжения, с последующим преобразованием в импульсы повышенной частоты.

В импульсных блоках с гальванической развязкой, питание сети подается на трансформатор (с гораздо меньшими размерами, чем в трансформаторном БП).

Если гальваническая развязка от питающей сети не нужна, то импульсы сразу подаются на низкочастотный выходной фильтр.

Благодаря использованию отрицательной обратной связи, импульсные блоки питания выдают стабильные характеристики независимо от колебаний входящего напряжения и величины нагрузки.

Импульсные БП имеют сравнительно небольшие габариты и вес. Они охватывают широкий диапазон входящего напряжения и частоты, отличаются высоким показателем коэффициента полезного действия.

К недостаткам следует отнести высокочастотный уровень помех, вызванный принципом работы импульсных блоков питания.

Как правило, блоки питания уже встроены в аппаратуру , и нет необходимости в этом что-то менять. Однако в отдельных случаях возникает необходимость иметь обособленный блок питания на определенное напряжение.

Например: радиоприемник рассчитан на работу от батареек и не имеет встроенного регулирующего устройства. Резонно использовать отдельно стоящий БП. Это избавит от хлопот, связанных с частой заменой элементов питания.

В случае когда радиолюбитель занимается изготовлением или ремонтом радиоэлектронных устройств, ему приходится работать с аппаратурой, использующей различные напряжения питания. Тогда полезным будет блок питания с регулируемым выходным напряжением.

Конечно, такое устройство можно приобрести в магазине электроники . Однако творческому человеку куда приятнее изготовить такой прибор своими руками. Тем более что в продаже может не оказаться блока питания с необходимыми мастеру характеристиками.

В радиожурналах и на просторах интернета можно найти огромное количество всевозможных схем регулируемых блоков питания.

Но в радиолюбительской практике вполне достаточно иметь простой регулируемый БП от 0 до 12В. Такой прибор под силу изготовить своими руками как опытному, так и начинающему радиолюбителю.

Преимущества блока питания

Схема простого, но надежного блока питания с плавной регулировкой состоит из двух частей:

Основная часть (сам блок питания);
Транзисторная схема регулятора выходного напряжения.

В основную часть входит:

Понижающий трансформатор мощностью до 30Вт. Необходим трансформатор с первичной обмоткой, рассчитанной на переменный ток 220В и вторичной обмоткой с выходным напряжением 15В и током 2-3 ампера;
Выпрямитель, собранный на четырех диодах КД202 (или аналогичных) для преобразования постоянного напряжения из переменного;
Электролитический конденсатор емкостью не менее 1000 микрофарад. Благодаря своей способности накапливать и отдавать напряжение он выполняет функцию сглаживающего фильтра. Чем выше номинал конденсатора, тем меньше скачки напряжения.

В транзисторную схему входит:

Параметрический стабилизатор, состоящий из резистора и стабилитрона. На стабилитроне образуется постоянная величина с малым коэффициентом отклонения;
Переменный резистор, осуществляющий плавное изменение выходного напряжения;
Эмиттерный повторитель, состоящий из двух транзисторов работающих в режиме усиления тока.

При правильном монтаже, устройство начинает работать сразу, без каких-либо настроек в схеме.

Проверяем в работе

Подключаем вольтметр к выходу БП. Поворачиваем регулятор напряжения на минимум. Показания вольтметра должны равняться нулю. Плавно переводим регулятор в правое положение. Показания вольтметра должны плавно увеличиваться вплоть до максимума +12В.

Параллельно вольтметру включаем нагрузку в пол-ампера . Просадка выходного напряжения должна быть минимальной.

При всей простоте конструкции, БП выдает неплохие характеристики и параметры.

Небольшие доработки своими руками позволят улучшить конструкцию. К примеру, можно установить узел защиты от перегрузок, или установить внутренний вольтметр.

Этот блок питания на микросхеме LM317, не требует каких – то особых знаний для сборки, и после правильного монтажа из исправных деталей, не нуждается в наладке. Несмотря на свою кажущуюся простоту, этот блок является надёжным источником питания цифровых устройств и имеет встроенную защиту от перегрева и перегрузки по току. Микросхема внутри себя имеет свыше двадцати транзисторов и является высокотехнологичным устройством, хотя снаружи выглядит как обычный транзистор.

Питание схемы рассчитано на напряжение до 40 вольт переменного тока, а на выходе можно получить от 1.2 до 30 вольт постоянного, стабилизированного напряжения. Регулировка от минимума до максимума потенциометром происходит очень плавно, без скачков и провалов. Ток на выходе до 1.5 ампер. Если потребляемый ток не планируется выше 250 миллиампер, то радиатор не нужен. При потреблении большей нагрузки, микросхему поместить на теплопроводную пасту к радиатору общей площадью рассеивания 350 – 400 или больше, миллиметров квадратных. Подбор трансформатора питания нужно рассчитывать исходя из того, что напряжение на входе в блок питания должно быть на 10 – 15 % больше, чем планируете получать на выходе. Мощность питающего трансформатора лучше взять с хорошим запасом, во избежание излишнего перегрева и на вход его обязательно поставить плавкий предохранитель, подобранный по мощности, для защиты от возможных неприятностей.
Нам, для изготовления этого нужного устройства, потребуются детали:

Микросхема LM317 или LM317T.
Выпрямительная сборка почти любая или отдельные четыре диода на ток не менее 1 ампер каждый.
Конденсатор C1 от 1000 МкФ и выше напряжением 50 вольт, он служит для сглаживания бросков напряжения питающей сети и, чем больше его ёмкость, тем более стабильным будет напряжение на выходе.
C2 и C4 – 0.047 МкФ. На крышке конденсатора цифра 104.
C3 – 1МкФ и больше напряжением 50 вольт. Этот конденсатор, так же можно применить большей ёмкости для повышения стабильности выходящего напряжения.
D5 и D6 – диоды, например 1N4007, или любые другие на ток 1 ампер или больше.
R1 – потенциометр на 10 Ком. Любого типа, но обязательно хороший, иначе выходное напряжение будет «прыгать».
R2 – 220 Ом, мощностью 0.25 – 0.5 ватт.

Перед подключением к схеме питающего напряжения, обязательно проверьте правильность монтажа и пайки элементов схемы.

Сборка регулируемого стабилизированного блока питания

Сборку я произвел на обычной макетной платы без всякого травления. Мне этот способ нравится из-за своей простоты. Благодаря ему схему можно собрать за считанные минуты.