Лабораторный блок питания
В этой статье я хотел бы рассказать о своем лабораторном БП, за основу которого была взята схема «Простой и доступный БП». Вариантов этого устройства довольно много, авторы постоянно что-то добавляют, вносят изменения, на тот момент, когда я начал собирать, последней версией была v 13. Однако я немного изменил схему, в свою пользу, т.к. планировал использовать БП на большие токи и хотел добавить схему переключения обмоток трансформатора. Вот схема оригинал:
В своем варианте я убрал «Индикатор перегрузки» на DA 1.3 и «Схему измерителя тока» на DA 1.4 и т.к. теперь два ОУ освободились, я решил на них же собрать «Схему переключения обмоток трансформатора», но об этом позже. Из-за этого была изменена схема стабилизации +12В для микросхемы ОУ, был использован отдельный источник питания со стабилизатором 7812. Также добавил силовых транзисторов, вместо одного 2N3055 я поставил пару 2SC5200. Максимальный отдаваемый ток теперь 5,6А. Вот мой вариант схемы:
В итоге мой вариант регулирует напряжение от 0 до 25В и может ограничивать максимальный ток на уровне от 0,01А до 5,6А. Для окончательной настройки схемы нужно установить максимальное напряжение резистором R13 и подобрать резисторы R14 и R16 для макс. и мин. тока соответственно.
Управление обмотками трансформатора
Бывают такие случаи,что нужно подключить к ЛБП какую-то низковольтную нагрузку, но с довольно большим током, например 5В при токе 5А. Тогда получается, что на силовых транзисторах будет падать несколько десятков вольт. К примеру после диодного моста и конденсатора в фильтре у нас 30В, а на выходе ЛБП всего 5В, значит на транзисторе будет падать 25В, и это при токе в 5А, получается, что бедный транзистор как-то должен превратить 125Вт просто в тепло. Одному мощному транзистору это не под силу, просто напросто произойдет тепловой пробой и он выйдет из строя, да и двум тяжко будет. На этой случай придумана схема, которая переключает обмотки трансформатора в зависимости от выходного напряжения ЛБП. К примеру, если нужно 5В, то зачем подавать на ЛБП 30В?
Ниже изображена схема переключения обмоток:
У меня же сам ЛБП и «схема переключения» собраны на одной плате. Переключение обмоток происходит при напряжениях на выходе 12В и 18В. Настройка схемы сводится к установке нужных напряжений переменными резисторами. Резистором R2 устанавливается деление выходного напряжения на 10, т.е. если на выходе ЛБП 25В, то на среднем выводе R2 (ползунке) должно быть 2,5В. Далее устанавливаем пороги срабатывания реле. Например у меня при 12В срабатывает первое реле, значит на 2 ножке микросхемы нужно установить 1,2В, соответственно при 18В на 6 ножке устанавливаем 1,8В. Позже можно будет заменить переменные резисторы R3 и R5 на два постоянных, спаяв их как делитель напряжения.
Охлаждение
В качестве радиаторов были собраны экспериментальные варианты из алюминиевых карнизов для штор, профили прикручиваются винтами к алюминиевой пластине ( признаюсь, хотелось бы потолще) и естественно промазываются термопастой. Эффективность таких радиаторов довольна неплохая. В верхней крышке корпуса есть отверстия для охлаждения.
Ампервольтметры
В качестве измерителя напряжения и тока была использована довольно известная схема на специализированной мс ICL7107. Я собирал по этой схеме:
Отдельное питание
Для питания индикации и микросхем LM324 в ЛБП используется отдельный трансформатор и стабилизаторы +5В и +12В.
О корпусе
Основой для корпуса стал кусок стеклотекстолита, толщиной около 6-7 мм. На нем все и собиралось, далее были прикручены передняя панель со всеми органами управления и индикацией и задняя с вентиляторами и сетевым разьемом. И сверху П–образная крышка, обклеенная синей самоклейкой.
Трансформаторы я использовал ТН 60. У них довольно мощные обмотки по 6,3В. Ток до 7А. По весу данный аппарат получился около 10кг.
Диодные мосты серии КВРС, 35-амперные, также посаженые на общий радиатор с силовыми транзисторами.
Вот общий вид моего ЛБП:
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 схема | |||||||
| DA1 | Операционный усилитель | LM324 | 1 | ||||
| VT1 | Биполярный транзистор | 2N5551 | 1 | ||||
| VT2 | Биполярный транзистор | BD140 | 1 | ||||
| VT3 | Биполярный транзистор | 2N3055 | 1 | ||||
| VD1 | Стабилитрон | 12В | 1 | ||||
| VD2, VD3 | Выпрямительный диод | 1N5408 | 2 | ||||
| C2, C4, C9, C10 | Конденсатор | 0.1 мкФ | 4 | ||||
| C3, C7 | Конденсатор | 100 нФ | 2 | ||||
| C5 | Электролитический конденсатор | 10 мкФ 63В | 1 | ||||
| C6 | Конденсатор | 0.68 мкФ | 1 | ||||
| C8 | Конденсатор | 1 мкФ | 1 | ||||
| R1 | Резистор | 1.8 кОм | 1 | 0.5 Вт (4.3 кОм 1 Вт) | |||
| R2, R4, R6, R29 | Резистор | 1 кОм | 4 | ||||
| R3 | Резистор | 3 кОм | 1 | 0.5 вт (5.6 кОм 1 Вт) | |||
| R5, R19, R22, R23 | Резистор | 10 кОм | 4 | ||||
| R7 | Резистор | 100 Ом | 1 | ||||
| R10 | Резистор | 100 кОм | 1 | ||||
| R11 | Резистор | 15 кОм | 1 | (39 кОм) | |||
| R12 | Резистор | 9.1 кОм | 1 | ||||
| R14 | Резистор | 120 кОм | 1 | ||||
| R16 | Резистор | 300 Ом | 1 | ||||
| R20 | Резистор | 0.33 Ом | 1 | 2 Вт | |||
| R21 | Резистор | 750 Ом | 1 | ||||
| R24, R28 | Резистор | 2.7 кОм | 2 | ||||
| R26 | Резистор | 20 кОм | 1 | ||||
| R30 | Резистор | 0.1 Ом | 1 | 1 Вт | |||
| R8 | Переменный резистор | 1 кОм | 1 | ||||
| R9 | Переменный резистор | 10 кОм | 1 | ||||
| R15 | Переменный резистор | 5 кОм | 1 | ||||
| R13, R25 | Подстроечный резистор | 2 кОм | 2 | ||||
| R27 | Подстроечный резистор | 1 кОм | 1 | ||||
| HL1 | Светодиод | 1 | |||||
| Схема 2 | |||||||
| DA1 | Операционный усилитель | LM324 | 1 | ||||
| Биполярный транзистор | 2SC5200 | 2 | |||||
| VD2, VD3 | Выпрямительный диод | 1N5408 | 2 | ||||
| C2, C4 | Конденсатор | 0.1 мкФ | 2 | ||||
| C3, C7 | Конденсатор | 100 нФ | 2 | ||||
| C6 | Конденсатор | 0.68 мкФ | 1 | ||||
| C8 | Конденсатор | 1 мкФ | 1 | ||||
| C5 | Электролитический конденсатор | 10 мкФ 63В | 1 | ||||
| R2, R4, R6 | Резистор | 1 кОм | 3 | ||||
| R3 | Резистор | 3 кОм | 1 | 0.5 вт (5.6 кОм 1 Вт) | |||
| R5, R19 | Резистор | 10 кОм | 2 | ||||
| R7, R16 | Резистор | 100 Ом | 2 | ||||
| R10 | Резистор | 100 кОм | 1 | ||||
| R11 | Резистор | 15 кОм | 1 | (39 кОм) | |||
| R12 | Резистор | 9.1 кОм | 1 | ||||
| R14 | Резистор | 110 кОм | 1 | ||||
| R20 | Резистор | 0.33 Ом | 1 | 2 Вт | |||
| R9 | Переменный резистор | 10 кОм | 1 | ||||
| R15 | Переменный резистор | 5 кОм | 1 | ||||
| R13 | Подстроечный резистор | 2 кОм | 1 | ||||
| Схема 3 | |||||||
| OP2 | Операционный усилитель | LM358 | 1 | ||||
| VT1, VT2 | Биполярный транзистор | BC547 | 2 | ||||
| C1 | Конденсатор | 100 нФ | 1 | ||||
| R1 | Резистор | 56 кОм | 1 | ||||
| R4 | Резистор | 2 кОм | 1 | ||||
| R6, R7 | Резистор | 470 кОм | 2 | ||||
| R8, R9 | Резистор | 1 кОм | 2 | ||||
| R2 | Переменный резистор | 5 кОм | 1 | ||||
| R3, R5 | Переменный резистор | 15 кОм | 2 | ||||
| K1, K2 | Переключатель | 2 | |||||
| Схема 4 | |||||||
| Микросхема | КР572ПВ2А | 1 | |||||
| D1-D3 | Выпрямительный диод | 1N4007 | 3 | ||||
| D4 | ИС источника опорного напряжения | TL431 | 1 | ||||
| C1, C4, C5, C8-C10 | Конденсатор | 0.1 мкФ | 6 | ||||
| C2 | Конденсатор | 0.047 мкФ | 1 | ||||
| C3 | Конденсатор | 0.01 мкФ | 1 | ||||
| C6, C7 | Электролитический конденсатор | 10 мкФ 10В | 2 | ||||
| R1 | Резистор | 470 кОм | 1 | ||||
| R2 | Резистор | 1 МОм | 1 | ||||
| R3 | Резистор | 100 кОм | 1 | ||||
| R4 | Резистор | 0.01 Ом | 1 | ||||
| R6 | Резистор | 1 кОм | 1 | ||||
| R8 | Резистор | 300 Ом | 1 | ||||
| R9 | Резистор | 51 Ом | 1 | ||||
| R5 | Переменный резистор | 1 кОм | 1 | ||||
| R7 | Подстроечный резистор | 3.3 кОм | 1 | ||||
| Семисегментный индикатор | ОА | 4 | |||||