Двополярний лабораторний блок живлення своїми руками. Блок живлення: з регулюванням та без, лабораторний, імпульсний, пристрій, ремонт Простий регульований блок живлення на транзисторах 0 24v

Мені знадобилося якісне джерело живлення для тестування підсилювачів, які збирати я великий аматор. Підсилювачі різні, різне харчування. Вихід: потрібно зробити лабораторний блок живлення з регульованою вихідною напругою від 0 до 30 Вольт.
А щоб експериментувати безпечно для здоров'я та для залізяків (потужні транзистори не дешеві) у БП повинен регулюватися і струм навантаження.
Отже, чого я хотів від мого БП:
1. Захист від КЗ
2. Обмеження струму за встановленою межею
3. Плавне регулювання вихідної напруги
4. Двополярність (0-30V; 0,002-3А)

Ось один із останніх підсилювачів – «Ланзар». Він досить потужний,
під нього я почав робити ЛШП для моєї домашньої лабораторії

Полазивши тиждень по могутній павутині знайшов схему, яка мене повністю влаштувала, та й відгуки про неї були позитивні. Ну що ж почнемо.

--
Дякую за увагу!
Ігор Котов, головний редактор журналу "Датагор"

Стаття англійською в архіві
▼ 🕗 26/05/12 ⚖️ 1,31 Mb ⇣ 428

Цей блок живлення на мікросхемі LM317, не вимагає якихось особливих знань для складання, і після правильного монтажу зі справних деталей, не потребує налагодження. Незважаючи на свою простоту, цей блок є надійним джерелом живлення цифрових пристроїв і має вбудований захист від перегріву і перевантаження по струму. Мікросхема має понад двадцять транзисторів і є високотехнологічним пристроєм, хоча зовні виглядає як звичайний транзистор.

Живлення схеми розраховане на напругу до 40 вольт змінного струму, а на виході можна отримати від 1.2 до 30 вольт постійної стабілізованої напруги. Регулювання від мінімуму до максимуму потенціометром відбувається дуже плавно, без стрибків та провалів. Струм на виході до 1.5 ампер. Якщо струм, що споживається, не планується вище 250 міліампер, то радіатор не потрібен. При споживанні більшого навантаження мікросхему помістити на теплопровідну пасту до радіатора загальною площею розсіювання 350 – 400 або більше, квадратних міліметрів. Підбір трансформатора живлення потрібно розраховувати, виходячи з того, що напруга на вході в блок живлення повинна бути на 10 – 15 % більшою, ніж плануєте отримувати на виході. Потужність трансформатора, що живить, краще взяти з хорошим запасом, щоб уникнути зайвого перегріву і на вхід його обов'язково поставити плавкий запобіжник, підібраний по потужності, для захисту від можливих неприємностей.
Нам, для виготовлення цього потрібного пристрою, будуть потрібні деталі:

Мікросхема LM317 чи LM317T.
Випрямлювальне складання майже будь-яка або окремі чотири діоди на струм не менше 1 ампер кожен.
Конденсатор C1 від 1000 МкФ і вище напругою 50 вольт, він служить для згладжування кидків напруги мережі живлення і, чим більше його ємність, тим стабільнішим буде напруга на виході.
C2 та C4 – 0.047 МкФ. На кришці конденсатора цифра 104.
C3 - 1МкФ і більше напругою 50 вольт. Цей конденсатор, так само можна застосувати більшої ємності для підвищення стабільності напруги, що виходить.
D5 і D6 – діоди, наприклад 1N4007, або будь-які інші струм 1 ампер або більше.
R1 – потенціометр на 10 кому. Будь-якого типу, але обов'язково хороший, інакше вихідна напруга «стрибатиме».
R2 - 220 Ом, потужністю 0.25 - 0.5 ват.

Перед підключенням до схеми напруги живлення, обов'язково перевірте правильність монтажу і паяння елементів схеми.

Складання регульованого стабілізованого блоку живлення

Складання я зробив на звичайній макетній платі без жодного травлення. Мені цей спосіб подобається через свою простоту. Завдяки йому схему можна зібрати за лічені хвилини.

Перевірка блоку живлення

Обертанням змінного резистора можна встановити бажану напругу на виході, що дуже зручно.

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

КЗ – коротке замикання.
ХХ – холостий перебіг, тобто. раптове відключення навантаження (споживача) чи обрив у його ланцюга.
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.
ІСН – джерело нестабілізованої первинної напруги. Це може бути трансформатор на залізі з випрямлячем або імпульсний інвертор напруги мережі (ІВН).
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.
РЕ – регулюючий елемент стабілізатора напруги (СН). Підтримує на виході задану величину.
ІОН – джерело опорної напруги. Задає еталонне його значення, яким разом із сигналами зворотний зв'язок ОС пристрій управління УУ впливає на РЕ.
СНН - стабілізатор напруги безперервної дії; просто - "аналоговий".
ІДН – імпульсний стабілізатор напруги.
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:

Навантажити основні канали +5В та +12В (червоні та жовті дроти) ніхромовими спіральками на 10-15% номінального навантаження;
Зелений провід м'якого запуску (кнопкою слабку на передній панелі системника) pc on замкнути на загальний, тобто. на будь-який із чорних проводів;
Увімк/викл виробляти механічно, тумблером на задній панелі БП;
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 застосовуються тільки на малу потужність і там, де інакше 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:

Підключають навантаження на 1-2 А за 30В;
R8 ставлять на максимум, крайнє верхнє за схемою положення;
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;
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:

Подають на схему мінімальне +Uпіт.
Підбором R1 (імпульс) і R3 (пауза) досягають шпаруватості 2, тобто. тривалість імпульсу повинна дорівнювати тривалості паузи. Давати шпаруватість менше 2 не можна!
Подають максимальне +Uпіт.
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 у 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.

Друкована плата з компонентами та інструкцією в упаковці.
Насправді - це найпростіший регульований блок живлення на світі!
Витративши менше години на його складання ви отримаєте стабілізований регульований блок живлення з вихідною напругою 0...12 Вта максимальним струмом навантаження 1 Адля живлення ваших конструкцій.

Цей набір створений на основі чудової статті на одному відомому котячому сайті. У статті (див. нижче) описується найпростіший стабілізований блок живлення, який тільки можна собі уявити. І не просто описується – у другій частині цієї статті описуються всі розрахунки, які необхідно виконати під час конструювання такого блоку живлення.
Розробники лише додали до схеми світлодіод D2та баластний резистор Rdдля світлодіода. Світлодіод показуватиме подачу напруги на блок живлення.
І так до набору доданий маленький радіатор для транзистора VT2і кріплення для нього, щоб ви могли випробувати ваш блок живлення відразу після збирання.

Характеристики:
¦ Вхідна напруга: 12...15 В;
¦ Вихідна напруга: 0...12 (±1) В;
Максимальний струм навантаження: 1 А;
Складність: 1 бал;
¦ Час складання: Близько 1 години;
Розміри друкованої плати: 81 x 31 x 2 мм;
Упаковка: OEM;
Розміри OEM упаковки: ~255 x 123 x 35 мм;
Розміри пристрою: ~81 x 31 x 35 мм;
Загальна маса набору: ~200 г.

Комплект поставки:
¦ Плата друкована;
Набір радіодеталей;
Моточок монтажного дроту для змінного резистора (~0,5 м);
Радіатор для мікросхеми;
¦ Кріплення для радіатора (~Гвинт M3x20; гайка M3; шайба M3);
БОНУС!Мотушок трубчастого припою ПОС-61 (~0,5 м);
Схема цоколівки компонентів;
Схема колірного маркування резисторів;
Інструкція зі збирання та експлуатації.

Примітки:
Для цього блоку живлення необхідний понижувальний трансформатор з напругою на вторинній обмотці 12...15 В і струмом не менше 1 А.
¦ Підключіть трансформатор до блока живлення через клемник X1.
| Увімкніть трансформатор у мережу.
Світлодіод D2 повинен спалахнути, інформуючи про надходження постійної напруги на блок живлення.
Змінним резистором R2 встановіть необхідну вихідну напругу.
Підключіть навантаження - все працює!

Для збільшення натисніть на картинку
(Навігація по картинках здійснюється стрілочками на клавіатурі)

ЧАСТИНА 1
Блок живлення

Так, так, я вже зрозумів, що тобі не терпиться - ти вже начитався теорії, прочитав, що таке електричний струм, що таке опір, дізнався хто такий товариш Ом і багато чого. І тепер ти хочеш резонно запитати: "І чого? Толк то в цьому у всьому який? Куди це все прикласти то можна?". А можливо, ти нічого цього і не читав, бо це страшно нудно, але прикласти руки до чогось електронного все-таки хочеться. Поспішаю тебе порадувати - зараз ми якраз і займемося тим, що докладемо все це як слід і спаяємо першу реальну конструкцію, яка стане в нагоді надалі.
Робити ми будемо блок живлення для живлення різних електронних пристроїв, які ми зберемо надалі. Адже якщо ми спочатку зберемо, наприклад, радіоприймач - він все одно працювати не буде, допоки ми не дамо йому харчування. Отже, перефразовуючи відоме прислів'я - "блок живлення - усьому голова" (с) by Автор статті.
Отже, почнемо. Насамперед поставимо початковими параметрами - напругою, яка буде видавати наш блок живлення і максимальним струмом, який він здатний буде віддати в навантаження. Тобто, наскільки потужне навантаження можна буде до нього підключити - чи зможемо ми підключити до нього лише один радіоприймач або зможемо підключити десять? Не питайте мене навіщо включати десять радіоприймачів одночасно – не знаю, я просто для прикладу сказав.
Для початку, давайте подумаємо над вихідною напругою. Припустимо, що у нас є два радіоприймачі, один з яких працює від 9 Вольт, а другий від 12 Вольт. Не будемо ж робити два різних блоки живлення для цих пристроїв. Звідси висновок – потрібно зробити вихідну напругу регульованою, щоб її можна було налаштовувати на різні значення та живити найрізноманітніші пристрої.
Наш блок живлення буде мати діапазон регулювання вихідної напруги від 1,5 до 14 Вольт – цілком достатньо на перший час. Ну а струм навантаження ми з вами приймемо рівним 1 Амперу.

Простіше не буває, чи не так? Отже, які ж деталі нам знадобляться, щоб спаяти цю схему?
Перш за все нам буде потрібно трансформатор з напругою на вторинній обмотці 13...16 Вольт і струмом навантаження не менше 1 Ампера. Він позначений схемою як Т1.
Також нам знадобиться діодний місток VD1 – КЦ405Б або будь-який інший з максимальним струмом 1 Ампер.
Ідемо далі – С1 – електролітичний конденсатор, яким ми будемо фільтрувати і згладжувати випрямлену діодним мостом напругу, його параметри вказані на схемі.
D1 - стабілізатор - він управляє стабілізацією напруги - адже ми ж не хочемо, щоб напруга на виході блоку живлення коливалася разом з мережевою напругою. Стабілітрон ми візьмемо Д814Д або будь-який інший з напругою стабілізації 14 вольт.
Ще нам знадобляться постійний резистор R1 та змінний резистор R2, яким ми регулюватимемо вихідну напругу.
А так само два транзистори - КТ315 з будь-якою буквою в назві і КТ817 теж з будь-якою буквою.

Для зручності, я загнав усі потрібні елементи в табличку, яку можна роздрукувати і разом із цим листочком вирушить у магазин на закупівлю (або знайти ці компоненти або їх аналоги).

Позначення на схемі	Номінал	Примітка
Т1	Будь-який з напругою вторинної обмотки 12...13 Вольт та струмом 1 Ампер
VD1	КЦ405Б	Діодний міст. Максимальний випрямлений струм не менше 1 Ампера
З 1	2000 мкФ х 25 Вольт	Електролітичний конденсатор
R1	470 Ом
R2	10 ком	Змінний резистор
R3	1 ком	Постійний резистор, потужністю розсіювання 0,125...0,25 Вт
D1	Д814Д	Стабілітрон. Напруга стабілізації 14 В
VT1	КТ315
VT2	КТ817	транзистор. З будь-яким буквеним індексом

Паяти все це можна як на платі, так і навісним монтажем - благо елементів у схемі зовсім небагато, але рекомендується (для налагодження схеми) збирати її на безпаєчної макетної плати .
Транзистор VT2 потрібно обов'язково встановити на радіатор. Оптимальну площу радіатора можна вибрати експериментально, але вона має бути не менше 50 кв. див.
При правильному монтажі схема зовсім не потребує налаштування і починає працювати одразу.
Підключаємо тестер або Вольтметр до виходу блоку живлення та встановлюємо резистором R2 необхідну нам напругу.

Ось загалом і все. Є питання?
Ну наприклад: "А чому резистор R1 – 100 Ом?" або, "чому два транзистори - невже не можна обійтися одним?". Ні?
Ну добре, як хочете, але якщо все-таки з'являться, прочитайте наступну частину цієї статті, де розповідається про те, як розраховувався цей блок живлення та як розрахувати свій власний.

ЧАСТИНА 2
Блок живлення "Простіше не буває"

Ага, таки зайшов? Що, цікавість замучила? Але я дуже радий. Ні правда.
Розташуйся зручніше, зараз ми разом зробимо деякі нехитрі розрахунки, які потрібні, щоб зварганити блок живлення, який ми вже зробили в першій частині статті.
Хоча треба сказати, що ці розрахунки можуть стати в нагоді і в більш складних схемах.

Отже, наш блок живлення складається з двох основних вузлів:
Випрямляча, що складається з трансформатора, випрямляючих діодів та конденсатора;
Стабілізатора, що складається з решти.

Як справжні індіанці почнемо, мабуть, з кінця і розрахуємо спочатку стабілізатор.
Стабілізатор

Схема стабілізатора показана малюнку:

Це так званий параметричнийстабілізатор. Складається він із двох частин:
Самого стабілізатора на стабілітроні D з баластовим резистором R б ;
Еміттерного повторювача на транзисторі VT.

Безпосередньо за тим, щоб напруга залишалася тим, яким нам треба, стежить стабілізатор, а емітерний повторювач дозволяє підключати потужне навантаження до стабілізатора.
Він грає роль ніби підсилювача або якщо завгодно - умощувача.
Два основні параметри нашого блоку живлення – напруга на виході та максимальний струм навантаження.
Назвемо їх: Uвих(це напруга) та Imax(Це струм).
Для блоку живлення, який ми відгрохали в минулій частині, Uвих = 14 Вольт, а Imax = 1 Ампер.
Спочатку нам необхідно визначити яку напругу Uвх ми повинні подати на стабілізатор, щоб на виході отримати необхідне Uвх.

Ця напруга визначається за формулою: Uвх = Uвих + 3

Звідки взялася цифра 3? Це падіння напруги на переході колектор-емітер транзистора VT. Таким чином, для роботи нашого стабілізатора на його вхід ми повинні подати щонайменше 17 вольт.

Визначимо, який нам потрібний транзистор VT. Для цього нам треба визначити, яку потужність він розсіюватиме.

Вважаємо: Pmax = 1.3 (Uвх-Uвых) Imax

Тут треба зважити на один момент. Для розрахунку ми взяли максимальну вихідну напругу блоку живлення. Проте, у цьому розрахунку, треба навпаки брати мінімальну напругу, що видає БП. А воно, у нашому випадку, становить 1,5 Вольт. Якщо цього не зробити, транзистор може накритися мідним тазом, оскільки максимальна потужність буде розрахована невірно.

Дивись сам:
Якщо ми беремо Uвих = 14 Вольтам, то отримуємо P max= 1,3 * (17-14) * 1 = 3,9 Вт.

А якщо ми приймемо Uвих = 1,5 Вольта, то P max= 1,3 * (17-1,5) * 1 = 20,15 Вт

Тобто, якби не врахували цього, то вийшло б, що розрахункова потужність у П'ять разів менша за реальну. Зрозуміло, транзисторові це не сподобалося б.
Ну от тепер ліземо в довідник і вибираємо собі транзистор.
Крім щойно отриманої потужності, треба врахувати, що гранична напруга між емітером і колектором має бути більше Uвх, а максимальний струм колектора повинен бути більше Imax.
Я вибрав КТ817 - цілком пристойний транзистор.

Спочатку визначимо максимальний струм бази новообраного транзистора (а ти як думав? у нашому жорстокому світі споживають усі - навіть бази транзисторів).

I б max=I max/ h21 Е min

h21 Е min- це мінімальний коефіцієнт передачі струму транзистора і він береться з довідника. Якщо там вказані межі цього параметра - щось типу 30...40, то береться найменший. Ну, у мене в довіднику написано тільки одне число - 25, з ним і рахуватимемо, а що ще залишається?

I б max=1/25=0.04 А (чи 40 мА), що багато.

Ну давайте тепер шукатимемо стабілітрон.
Шукати його треба за двома параметрами - напругою стабілізації та струмом стабілізації.
Напруга стабілізації має дорівнювати максимальному вихідному напрузі блоку живлення, тобто 14 Вольтам, а струм - не менше 40 мА, тобто тому, що ми порахували.
Полізли знову до довідника.

За напругою нам страшно підходить стабілітрон Д814Д, До того ж він у мене був під рукою. Але струм стабілізації ... 5 мА нам ніяк не годиться. Що робитимемо? Зменшуватимемо струм бази вихідного транзистора.
А для цього додамо до схеми ще один транзистор. Дивимось на малюнок. Ми додали до схеми транзистор VT2.
Ця операція дозволяє нам знизити навантаження на стабілітрон у h21Е разів. h21Е, зрозуміло, того транзистора, який ми щойно додали до схеми. Особливо не думаючи, я взяв із купи залізок КТ315.
Його мінімальний h21Е дорівнює 30, тобто ми можемо зменшити струм до 40/30 = 1.33 мАщо нам цілком підходить.

Тепер порахуємо опір та потужність баластового резистора R б :

R б=(Uвх-Uст)/(I б max+I ст min),

Де:
Uст - напруга стабілізації стабілітрона,
Iст min - Струм стабілізації стабілітрона.

R б= (17-14) / ((1.33 +5) / 1000) = 470 Ом.

Тепер визначимо потужність цього резистора:

P rб= (U вх- U ст)*2/R б ,

Тобто:

P rб= (17-14) 2/470 = 0,02 Вт.

Власне, і все. Таким чином, з вихідних даних - вихідної напруги та струму, ми отримали всі елементи схеми та вхідну напругу, яка має бути подана на стабілізатор.
Однак не розслабляємось - нас ще чекає випрямляч. Вже рахувати так рахувати, я так вважаю (каламбур, однак).
Випрямляч

Отже, дивимося на схему випрямляча:

Ну тут все простіше і майже на пальцях.
Зважаючи на те, що ми знаємо, яку напругу нам треба подати на стабілізатор - 17 вольт, обчислимо напругу на вторинній обмотці трансформатора. Для цього підемо, як і на початку – з хвоста. Отже, після конденсатора фільтра ми повинні мати напругу 17 вольт.
Враховуючи те, що конденсатор фільтра збільшує випрямлену напругу в 1,41 рази, отримуємо, що після випрямляючого мосту у нас має вийти 17/1,41 = 12 Вольт.
Тепер врахуємо, що на випрямному мосту ми втрачаємо близько 1,5-2 Вольт, отже, напруга на вторинній обмотці має бути 12+2=14 Вольт. Цілком може статися так, що такого трансформатора не знайдеться, не страшно – в даному випадку можна застосувати трансформатор з напругою на вторинній обмотці від 13 до 16 Вольт.

C ф= 3200 * I н/(U н*K н ,

Де:
Iн – максимальний струм навантаження;
Uн – напруга на навантаженні;
Kн – коефіцієнт пульсацій.

У нашому випадку:
Iн = 1 Ампер;
Uн = 17 Вольт;
Kн = 0,01.

C ф = 3200*1/17*0,01=18823.

Однак, оскільки за випрямлячем йде ще стабілізатор напруги, ми можемо зменшити розрахункову ємність у 5...10 разів. Тобто 2000 мкф буде цілком достатньо.
Залишилося вибрати діоди або діодний міст.
Для цього нам треба знати два основні параметри - максимальний струм, що поточний через один діод і максимальну зворотну напругу, так само через один діод.

Необхідна максимальна зворотна напруга вважається так:

U обр max= 2U н, тобто U обр max= 2 * 17 = 34 Вольта.

А максимальний струм для одного діода повинен бути більшим або дорівнює струму навантаження блока живлення. Ну а для діодних складання в довідниках вказують загальний максимальний струм, який може протікати через це складання.
Ну от начебто б і все про випрямлячі та параметричні стабілізатори.
Попереду у нас стабілізатор для найледачіших – на інтегральній мікросхемі та стабілізатор для найпрацьовитіших – компенсаційний стабілізатор.

ЧАСТИНА 3
Блок живлення

У цій частині, як і обіцялося, ми поговоримо про ще один тип стабілізаторів. компенсаційному. Як видно з назви (назва видно, ні?), принцип дії їх ґрунтується на компенсації чогось чимось якось десь. Чого і чим зараз дізнаємось.
Для початку розглянемо схему найпростішого компенсаційного стабілізатора. Його схема складніша, ніж звичайного параметричного, але зовсім трохи:

Схема складається з наступних вузлів:

Джерело опорної напруги (ІОН) на R 2 D 1, який сам по собі є параметричним стабілізатором.
Дільник напруги R3-R5.
Підсилювач постійного струму (УПТ) на транзисторі VT1.
Регулюючий елемент на транзисторі VT2.

Працює весь цей зоопарк в такий спосіб. ІОН видає опорну напругу, що дорівнює напрузі на виході стабілізатора на емітер VT1. Напруга з дільника надходить на основу VT1. В результаті, цьому бідолахи доводиться вирішувати, що ж робити з напругою на колекторі - чи залишити все як є, чи збільшити, чи зменшити. І щоб сильно не морочитися, він чинить так - якщо напруга на базі менша за опорне (яке на емітері), він збільшує напругу на колекторі, відкриваючи сильніше, таким чином, транзистор VT2 і збільшуючи напругу на виході, якщо ж напруга на базі більша за опорний, то відбувається зворотний процес.
В результаті всієї цієї метушні, напруга на виході залишається незмінною, тобто стабілізованою, що і потрібно. Причому, порівняно з параметричними стабілізаторами, коефіцієнт стабілізації компенсаційних значно вище. Також вище і ККД.
Резистор R4 потрібний для підстроювання в невеликих межах вихідної напруги стабілізатора.

Ну а тепер перейдемо до солодкого – до стабілізаторів на мікросхемах. Я їх називаю стабілізаторами для лінивих, оскільки на пайку такого стабілізатора йде хвилини дві, якщо не менше. Щоб сильно не тягнути гуму, відразу переходимо до схеми, хоча схема…

Отже, перед вами схема, яка до огиди проста. У ній лише три елементи, причому обов'язковим є лише один - мікросхема DA1. До речі, інтегральні стабілізатори за своєю сутністю є компенсаційними. Нуте, що ж нам потрібно? Тільки одне – знати напругу, яку ми хочемо отримати від стабілізатора. Далі ми йдемо в табличку та вибираємо собі мікросхемку до душі.

Напруга на вході мікросхеми має бути як мінімум на 3 Вольти вище, ніж вихідне, але не повинно перевищувати 30 вольт. Ну, власне і все.

Що що? Тобі потрібно не 15 Вольт, а 14? Який ти примхливий. Ну та гаразд. Як заохочувальний приз (правда, поки не знаю за що) розповім ще про одну схемку.

Очевидно, крім стабілізаторів з фіксованою напругою, існують інтегральні стабілізатори, спеціально заточені під регульовану напругу. Отже, увага на схему!
Зустрічаємо - КРЕН12А (можна і Б) - регульований стабілізатор напруги 1,3...30 Вольт та максимальним струмом 1,5 А.

До речі, вона має і буржуйський аналог - LM317 (На схемі нумерація висновків для неї дана в дужках). Вхідна напруга трохи більше 37 Вольт.
Якщо дуже хочеться, у цій схемі є що порахувати. У всякому разі, якщо у тебе не знайшлося резистора 240 Ом, можна встромити й інший, при цьому перерахувавши резистор R2.

Для цього існує хитра формула:

У формулі беруть участь:
U опор = 1,25 В - внутрішня опорна напруга мікросхеми між 2-м і 8-м висновком, див схему;
I опор - керуючий струм, що тече через резистор R2.

Взагалі кажучи, формулу можна спростити, завдяки тому, що цей самий струм, що управляє, дуже і дуже малий - порядку 0,0055А, тобто на результат він практично не впливає:

Ну, тепер порахуємо.
Для початку візьмемо МІНІМАЛЬНЕ значення вихідної напруги, яку хочеш отримати.

Отже, R1 = 240 Ом, Uвих = 1,3 В, Uопор = 1,25 В.

R2 = 240 (1,3-1,25) / 1,25 = 9,6 Ом

Після, беремо максимальну напругу, яку має видавати наш стабілізатор:

R1 = 240 Ом, Uвих = 30 В, Uопор = 1,25 В

R2 = 240 (30-1,25) / 1,25 = 5500 Ом, що є 5,5 кОм.

Таким чином, для того, щоб напруга на виході стабілізатора змінювалася від мінімального до максимального, нам потрібно, щоб опір резистора R2 змінювався від 9,6 Ом до 5,5 кОм.
Підбираємо найближчий до цього значення - у мене виявився - 4,8 кім.

Такі ось пироги. До речі, поки не забув – мікросхеми обов'язково треба ставити на радіатор, інакше вони здохнуть, причому досить спритно. Щоправда сумно.

Зовні, мікросхемка в корпусі КТ28-2 виглядає таким чином:

Хочу звернути особливу увагу на те, що хоча LM317 є повним функціональним аналогом КРЕН12А, розташування висновків у цих мікросхем НЕ ЗБІГАЄТЬСЯякщо КРЕН12 виконана у вищезазначеному корпусі.

Розміщення висновків мікросхеми LM317. Також розміщуються висновки КРЕН12, якщо вона виконана в корпусі ТО-200:

Тепер точно все.

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.