Как сделать блок питания — примеры схем простого и регулируемого блока питания (инструкция по сборке)

Особенности создания блока питания

Всем техническим устройствам нужно питание. Разница в силе тока и напряжения, которые дают мощность.

Все устройства электропитания делятся на два вида:

• Трансформаторные. Эти блоки питания весьма просты в производстве для новичков в радиотехническом деле. Невысокий уровень магнитных излучений явное преимущество этих агрегатов. Единственный их недостаток это объемный трансформатор, что делает устройство весьма габаритным;
• Бестрансформаторные. Более миниатюрны, так как отсутствует громоздкий трансформатор в классическом виде. Высокочастотный крохотный трансформатор снижает количество витков и габариты магнитопровода.

Желание радиолюбителей заполучить миниатюрные конструкции явилось причиной возникновения разнообразных микросхем, которые содержат в себе множество электроэлементов.

В основе каждого электроприбора микросхема величиной питания до пяти вольт. Дополнительные элементы при этом могут получать питание до двенадцати вольт постоянного тока.

Всем известно, что напряжение в обычной розетке двести двадцать вольт, а частота напряжения пятьдесят герц, подавать такое напряжение на микросхему нельзя, так как она сразу сломается. В этом случае поможет блок питания, который снизит напряжение до нужного уровня. Конструкция блока питания проста.

Основными элементами являются:

1. Трансформатор.
2. Выпрямитель
3. Фильтр.
4. Стабилизатор.

Добавить ссылку на обсуждение статьи на форуме

РадиоКот >Обучалка >Аналоговая техника >Собираем первые устройства >

Блок питания «Проще не бывает». Часть вторая

Автор: Опубликовано 01.01.1970

Ага, все-таки зашел? Что, любопытство замучило? Но я очень рад. Нет, правда. Располагайся поудобнее, сейчас мы вместе произведем некоторые нехитрые расчеты, которые нужны, чтобы сварганить тот блок питания, который мы уже сделали в первой части статьи. Хотя надо сказать, что эти расчеты могут пригодиться и в более сложных схемах.

Итак, наш блок питания состоит из двух основных узлов — это выпрямитель, состоящий из трансформатора, выпрямительных диодов и конденсатора и стабилизатор, состоящий из всего остального. Как настоящие индейцы, начнем, пожалуй, с конца и рассчитаем сначала стабилизатор.

Стабилизатор

Схема стабилизатора показана на рисунке.

Это, так называемый параметрический

стабилизатор. Состоит он из двух частей: 1 — сам стабилизатор на стабилитроне D с балластным резистором Rб 2 — эмиттерный повторитель на транзисторе VT.

Непосредственно за тем, чтобы напряжение оставалось тем каким нам надо, следит стабилизатор, а эмиттерный повторитель позволяет подключать мощную нагрузку к стабилизатору. Он играет роль как бы усилителя или если угодно — умощителя.

Два основных параметра нашего блока питания — напряжение на выходе и максимальный ток нагрузки. Назовем их: Uвых

— это напряжение и
Imax
— это ток.

Для блока питания, который мы отгрохали в прошлой части, Uвых = 14 Вольт, а Imax = 1 Ампер.

Сначала нам необходимо определить какое напряжение Uвх мы должны подать на стабилизатор, чтобы на выходе получить необходимое Uвых. Это напряжение определяется по формуле:

Uвх = Uвых + 3

Откуда взялась цифра 3? Это падение напряжения на переходе коллектор-эмиттер транзистора VT. Таким образом, для работы нашего стабилизатора на его вход мы должны подать не менее 17 вольт.

Едем дальше.

Транзистор

Определим, какой нам нужен транзистор VT. Для этого нам надо определить, какую мощность он будет рассеивать.

Считаем:

Pmax=1.3(Uвх-Uвых)Imax

Тут надо учесть один момент. Для расчета мы взяли максимальное выходное напряжение блока питания. Однако, в данном расчете, надо наоборот брать минимальное напряжение, которое выдает БП. А оно, в нашем случае, составляет 1,5 вольта. Если этого не сделать, то транзистор может накрыться медным тазом, поскольку максимальная мощность будет рассчитана неверно. Смотри сам:

Если мы берем Uвых=14 вольтам, то получаем Pmax=1.3*(17-14)*1=3.9 Вт.

А если мы примем Uвых=1.5 вольта, то
Pmax=1.3*(17-1.5)*1=20,15 Вт
То есть, если бы не учли этого, то получилось бы, что расчетная мощность в ПЯТЬ раз меньше реальной. Разумеется, транзистору это сильно не понравилось бы.

Ну вот, теперь лезем в справочник и выбираем себе транзистор. Помимо только что полученной мощности, надо учесть, что предельное напряжение между эмиттером и коллектором должно быть больше Uвх, а максимальный ток коллектора должен быть больше Imax. Я выбрал КТ817 — вполне приличный транзистор…

Фу, ну вроде с этим справились. Пошли дальше.

Считаем сам стабилизатор.

Сначала определим максимальный ток базы свежевыбранного транзистора ( а ты как думал? в нашем жестоком мире потребляют все — даже базы транзисторов).

Iб max=Imax / h21Э min

h21Э min

— это минимальный коэффициент передачи тока транзистора и берется он из справочника Если там указаны пределы этого параметра — что то типа 30…40, то берется самый маленький. Ну, у меня в справочнике написано только одно число — 25, с ним и будем считать, а что еще остается?

Iб max=1/25=0.04 А (или 40 мА). Не мало.

Ну давайте будем теперь искать стабилитрон. Искать его надо по двум параметрам — напряжению стабилизации и току стабилизации.

Напряжение стабилизации должно быть равно максимальному выходному напряжению блока питания, то есть 14 вольтам, а ток — не менее 40 мА, то есть тому, что мы посчитали. Полезли опять в справочник…

По напряжению нам страшно подходит стабилитрон Д814Д

, к тому же он у меня был под рукой. Но вот ток стабилизации… 5 мА нам никак не годится. Чего делать будем? Будем уменьшать ток базы выходного транзистора. А для этого добавим в схему еще один транзистор. Смотрим на рисунок. Мы добавили в схему транзистор VT2. Сия операция позволяет нам снизить нагрузку на стабилитрон в h21Э раз. h21Э, разумеется, того транзистора, который мы только что добавили в схему. Особо не думая, я взял из кучи железок КТ315. Его минимальный h21Э равен 30, то есть мы можем уменьшить ток до
40/30=1.33 мА
, что нам вполне подходит.

Теперь посчитаем сопротивление и мощность балластного резистора Rб.

Rб=(Uвх-Uст)/(Iб max+Iст min)

где Uст — напряжение стабилизации стабилитрона, Iст min — ток стабилизации стабилитрона.

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

Теперь определим мощность этого резистора

Prб=(Uвх-Uст)2/Rб.

То есть

Prб=(17-14)2/470=0,02 Вт.

Собственно и все. Таким образом, из исходных данных — выходного напряжения и тока, мы получили все элементы схемы и входное напряжение, которое должно быть подано на стабилизатор.

Однако не расслабляемся — нас еще ждет выпрямитель. Уж считать так считать, я так считаю (каламбур однако).

Выпрямитель

Итак, смотрим на схему выпрямителя.

Ну, тут все проще и почти на пальцах. Учитывая то, что мы знаем, какое напряжение нам надо подать на стабилизатор — 17 вольт, вычислим напряжение на вторичной обмотке трансформатора. Для этого пойдем, как и в начале — с хвоста. Итак, после конденсатора фильтра мы должны иметь напряжение 17 вольт.

Учитывая то, что конденсатор фильтра увеличивает выпрямленное напряжение в 1,41 раза, получаем, что после выпрямительного моста у нас должно получиться 17/1,41=12 вольт

. Теперь учтем, что на выпрямительном мосту мы теряем порядка 1,5-2 вольт, следовательно, напряжение на вторичной обмотке должно быть 12+2=14 вольт. Вполне может случится так, что такого трансформатора не найдется, не страшно — в данном случае можно применить трансформатор с напряжением на вторичной обмотке от 13 до 16 вольт.

Едем дальше. Определим емкость конденсатора фильтра.

Cф=3200Iн/UнKн

где Iн — максимальный ток нагрузки, Uн — напряжение на нагрузке, Kн — коэффициент пульсаций.

В нашем случае Iн = 1 Ампер, Uн=17 вольтам, Kн=0,01.

Cф=3200*1/14*0,01=18823.

Однако, поскольку за выпрямителем идет еще стабилизатор напряжения, мы можем уменьшить расчетную емкость в 5…10 раз. То есть 2000 мкФ будет вполне достаточно.

Осталось выбрать выпрямительные диоды или диодный мост.

Для этого нам надо знать два основных параметра — максимальный ток, текущий через один диод и максимальное обратное напряжение, так же через один диод.

Необходимое максимальное обратное напряжение считается так

Uобр max=2Uн, то есть Uобр max=2*17=34 Вольта.

А максимальный ток, для одного диода должен быть больше или равен току нагрузки блока питания. Ну а для диодных сборок в справочниках указывают общий максимальный ток, который может протекать через эту сборку.

Ну вот вроде бы и все про выпрямители и параметрические стабилизаторы. Впереди у нас стабилизатор для самых ленивых — на интегральной микросхеме и стабилизатор для самых трудолюбивых — компенсационный стабилизатор.

<<—Часть 1—-Часть 3—>>

Простой блок питания

Нередко возникает необходимость в питании нескольких микросхем или транзисторов. В этом случае можно сделать маломощный блок питания.

Неплохими вариантами являются 78L05, 78L12, 79L05, 79L08-стабилизаторы.

Эти конструкции рассчитаны на ток в сто миллиампер, хотя весьма миниатюрны и компактны. Их установка на радиатор не требуется.

• Смастерить блок питания самостоятельно просто. Напряжение подается посредствам стабилизатора.
• В этой схеме стабилизатор является ограничителем потока элементов.
• Разрешенное значение один ампер, поэтому остальные элементы блока должны быть рассчитаны на ток более одного ампера.
• То есть после выравнивания, вход стабилизатора нужно подать на несколько вольт больше выхода для слаженной работы.
• Не завышать значение U, чтобы не допустить перегрев микросхемы.

Комплектующие

Для сборки схемы БП на 12 Вольт нам понадобится:

• Термистор;
• Конденсаторы (2 шт.);
• Диодный мост;
• Драйвера;
• Трансформатор;
• Диоды для выхода;
• Транзисторы полевые;

Регулируемый блок питания

Блок питания можно сделать регулируемый. Вход напряжения такого должен быть не более тридцати вольт, при этом сила тока не более десяти ампер. Обязательно встроить защиту от замыканий.

Сделать такое устройство можно из недорогих общедоступных деталей. В представленной схеме стабилизатор рассчитан на силу тока не превышающую полтора ампера. В схему входит транзистор, который способен пропускать большое напряжение.

Если вращать ручку переменного резистора, то изменяется напряжение на выходе конструкции. Помимо этого. есть несколько шунтирующих резистора с сопротивлением двести Ом. После отключения блока питания конденсатор разряжается посредствам резистора.

Схема и описание

Как-то недавно мне в интернете попалась одна схема очень простого блока питания с возможностью регулировки напряжения. Регулировать напряжение можно было от 1 Вольта и до 36 Вольт, в зависимости от выходного напряжения на вторичной обмотке трансформатора.
Внимательно посмотрите на LM317T в самой схеме! Третья нога (3) микросхемы цепляется с конденсатором С1, то есть третяя нога является ВХОДОМ, а вторая нога (2) цепляется с конденсатором С2 и резистором на 200 Ом и является ВЫХОДОМ.

С помощью трансформатора из сетевого напряжения 220 Вольт мы получаем 25 Вольт, не более. Меньше можно, больше нет. Потом все это дело выпрямляем диодным мостом и сглаживаем пульсации с помощью конденсатора С1. Все это подробно описано в статье как получить из переменного напряжения постоянное. И вот наш самый главный козырь в блоке питания — это высокостабильный регулятор напряжения микросхема LM317T. На момент написания статьи цена этой микросхемы была в районе 14 руб. Даже дешевле, чем буханка белого хлеба.

Зарядка из блока питания

Многие, кто немного разбирается в технике задаются вопросом: как из блока питания сделать зарядное устройство для компьютера?

1. Для этого в наличии должен быть блок питания в рабочем состоянии.
2. Подойдет старый мощностью в двести ватт. Ведь главной доработкой будет поднять напряжение.
3. Первое, отпаять провода, выходящие из агрегата, кроме провода зеленого цвета. Этот провод припаять к минусовым контактам.
4. Таким образом, устройство будет включаться автоматически при подключении к электросети.
5. Далее, припаять провода к минусу и двенадцативольтной шине там, где раньше были провода желтого цвета.
6. Дальше работы должны происходить с рабочим режимом широтно-импульсной модуляции, то есть с микросхемой TL494.
7. Из трех резисторов нужно выбрать тот, который соединен с выводами блока +12В. Необходимо отпаять этот резистор и изменить его сопротивление, добавив сопротивление.

Нужно иметь ввиду, что блоки имеют разный номинал резистора. Все зависит от имеющихся деталей и схем. После того, как достигнуто нужное сопротивление, нужно найти резистор с сопротивлением близким по значению.

Импульсивный блок питания

Сделать импульсный блок питания не составляет труда. Это агрегат высокой мощности при небольших габаритах. Применяя импульсную схему есть возможность получить мощность в несколько тысяч ватт.

Особенность этих блоков в повышенных частотах при небольших витках в обмотках, в результате чего получается высокое напряжение. Главное, это трансформаторная намотка. Начальная обмотка должна составлять двести витков.

Потом необходимо поставить изоляцию и намотать еще десять витков. Сверху нужно сделать выходную обмотку. В старых мобилах можно найти сердечник для трансформатора. Две части сердечника склеить скотчем и собрать трансформатор.

Лабораторный блок питания

Схема лабораторного блока питания содержит LM324-микросхему. Она включает в себя четыре усилителя. Лабораторный блок является источником питания с высочайшей точностью выходного сигнала.

Он маленький, но с большим КПД. Этот агрегат должен иметь большой корпус. Необходимо подобрать радиатор под размер корпуса и трансформатор. Также понадобятся конденсаторы и шунт.

Схема агрегата включает в себя:

• Преобразователь;
• Пусковой механизм;
• Разнообразные компоненты.

Основу блока питания составляет ir2153. Схема содержит стабилизатор интенсивности для питания всей схемы. Пусковой механизм является сложным устройством в данном блоке. Устройство функционирует в линейном режиме и обеспечивает плавную регулировку тока и напряжения.

В данной схеме необходимо использовать несколько стабилизаторов. Один принимает напряжение не более тридцати вольт, а второй является более мощным.

Во время функционирования они не нагреваются. Усилитель подпитывается от более сильного стабилизатора. Опорное напряжение подается посредствам операционного усилителя.

Блок питания для LED ленты из зарядного от ноутбука

Блоки питания от ноутбуков, мониторов и другой бытовой и компьютерной техники имеют напряжение от 12 до 19 и более Вольт. Если напряжение 12В – отлично, это идеально для светодиодной ленты. Но как изменить выходное напряжение, если оно не подходит под ваши нужды?

Вот такой регулируемый импульсный понижающий преобразователь напряжения выполнен на довольно старой надёжной и популярной микросхеме – LM2596. Модель, которая изображена на фото, имеет регулировку напряжения и тока, что позволяет его использовать как драйвер для мощных светодиодов, обеспечивающий очень качественное питание.

На фотографии видно в обозначении сокращение ADJ (adjustable) – что говорит о том, что это регулируемая модель. В продаже есть готовые схемы и отдельные ИМС для работы с фиксированным выходным напряжением, а именно: 3В, 5В и 12В. В вариантах на ток 2 и 3 Ампера каждая, имеют немного упрощённую схему.

Назначение элементов описано здесь, разница лишь в том, что на схеме выше отсутствует стабилизация тока и нет регулировки напряжения, как в предыдущем фото.

Понижающие преобразователи напряжения на LM2596 довольно популярны. Найти их можно в магазинах радиодеталей, но на Aliexpress можно купить в разы дешевле.

Схема их подключения проста, входные и выходные контакты подписаны, некоторые платы поставляются с запаянными зажимными клеммами. Подключите его к готовому БП на более высокое напряжение (от ноутбука, например) и блок питания для светодиодных ламп готов.

Такой вариант подходит для начинающих, если вы не хотите влезать в схему с паяльником или нет возможности добраться до элементов блока для модификации схемы (в случае трудно разбираемого корпуса и когда детали залиты компаундом).

Фото самодельного блока питания