Регулируемый блок питания на транзисторах
Простой регулируемый блок питания радиолюбительских устройств на двух транзисторах.
Одним из основных приборов мастерской радиолюбителя является лабораторный блок питания. Собирая какую-либо схему, радиолюбителю для ее отладки, проверки необходим источник питания. В этой статье, на сайте Радиолюбитель, мы рассмотрим следующую радиолюбительскую схему: простой в сборке, не имеющий дефицитных деталей источник питания для радиолюбительских устройств.
Данный блок питания, в зависимости от примененных деталей, позволяет получить на выходе регулируемое напряжение 0-12V, при силе тока до 1,5 А.
Рассмотрим электрическую схему.
Трансформатор Tr1 понижает сетевое напряжение 220V до напряжения 15-18V которое поступает на выпрямитель VDS1 собранный по мостовой схеме из четырех диодов. Конденсатор С1 сглаживает пульсации выпрямленного напряжения. Далее напряжение поступает на стабилизатор напряжения выполненный на стабилитроне VD1 и составном эмиттерном повторители на транзисторах VT1 и VT2. С помощью переменного резистора R6 регулируется напряжение на выходе блока питания.
Применяемые детали:
Трансформатор – любой, со вторичной обмоткой рассчитанной на выходное напряжение 15-18 вольт и силу тока -2 – 3 ампера (т.е. мощность трансформатора должна быть около 40 ватт). Можно использовать трансформатор от старых советских телевизоров ТВК-110Л, но при этом ток нагрузки должен быть менее 1 ампера.
Стабилитрон — Д814Г. В принципе можно использовать любой стабилитрон из этой серии, что может повлиять только на максимальное выходное напряжение. Ниже приводится таблица с характеристиками стабилитронов серии Д814:
Внешний вид стабилитрона:
Транзистор VT1 – любой из серии КТ315 (А-Е). Ниже приводятся характеристики транзисторов этой серии:
Внешний вид транзистора:
Транзистор VT2 – КТ815. Для получения большего выходного тока можно применить транзисторы из серии КТ817. Транзистор обязательно должен располагаться на радиаторе не менее 10-15 кв.см. Ниже приведены характеристики транзисторов:
Внешний вид тразистора:
Диодный мост собран на диодах Д226:
Внешний вид диода:
Если в схеме будет использован более мощный транзистор VT2, то диоды можно заменить на КД202: Внешний вид диода:
Конденсатор С1 – электролитический емкостью не менее 2200 микрофарад и рабочее напряжение не менее 25 вольт. Можно использовать конденсаторы меньшей емкостью соединив их параллельно.
Данная схема не нуждается в налаживании, но надо иметь ввиду, что в схеме нет защиты от перегрузки и чтобы не спалить детали не подключайте к блоку питания схемы с током нагрузки более 1,5 ампера. Монтаж схемы можно выполнить навесным способом.
БЛОК ПИТАНИЯ НАЧИНАЮЩЕГО РАДИОЛЮБИТЕЛЯ
Если вы делаете первые шаги в таком увлекательном хобби, как радиолюбительство, то без регулируемого БП не обойтись никак. При сборке и отладке какого-либо устройства, собираемого радиолюбителем, всегда возникает вопрос от чего его запитать. Здесь выбор небольшой, либо блок питания, либо элементы питания (батарейки). В свое время для этих целей мной был приобретен китайский адаптер с переключателем напряжения на выходе от 1,5 до 12 вольт, но и он оказался не совсем удобен в радиолюбительской практике. Стал искать схему устройства, в котором можно было бы плавно регулировать напряжение на выходе, и на одном из сайтов нашел следующую схему БП:Регулируемый блок питания — электрическая схема
Т1 Трансформатор с напряжением на вторичной обмотке 12-14 вольт.
VD1 КЦ405Б
R1 470 Ом
R2 10 кОм
R3 1 кОм
D1 Д814Д
VT1 КТ315
VT2 КТ817
В своем блоке питания взял некоторые другие детали, а конкретно — заменил транзистор кт817 на кт805, просто потому что он у меня уже был и к тому же шел сразу с радиатором. У него можно было удобно подпаяться к выводам с тем, чтобы подключить его впоследствии к плате навесным монтажем. Если есть потребность собрать такой блок питания на большую мощность, нужно взять трансформатор также на 12-14 вольт и соответственно диодный мост тоже на большую мощность. В этом случае потребуется увеличить и площадь радиатора. Я взял, как и было указано на схеме, КЦ405Б. Если требуется, чтобы напряжение регулировалось не от 11,5 вольт до нуля, а выше, нужно подобрать стабилитрон на нужное напряжение и транзисторы с более высоким рабочим напряжением. Трансформатор, разумеется, также должен выдавать на вторичной обмотке более высокое напряжение хотя бы на 3-5 вольт. Подбирать детали придется экспериментально. Мною была разведена печатная плата для этого блока питания:
Регулируемый блок питания на старых деталях — схема
В моем блоке питания установлены предохранитель, клавишный выключатель, и индикация включения на неоновой лампе, подключено все это навесным монтажем. Для подачи питания к собираемому устройству удобно пользоваться зажимами «крокодил” с изоляцией. Они подключаются к блоку питания с помощью лабораторных зажимов, в которые также сверху можно воткнуть щупы от тестера. Это удобно когда нужно кратковременно подать питание в схему, а «крокодилами” подключиться некуда, например, при ремонте, коснувшись контактов на плате кончиками щупов. Фото готового устройства на рисунке ниже:
Этот блок питания работает у меня уже несколько лет, проблем в работе выявлено не было. Печатная плата для программы sprint layout прикреплена в файле. Автор статьи: AKV.
Форум по РБП
Обсудить статью БЛОК ПИТАНИЯ НАЧИНАЮЩЕГО РАДИОЛЮБИТЕЛЯ
Лабораторный блок питания на транзисторах
Техника измерений
Главная Статьи, аналитика Техника измерений
Лабораторный блок питания БП является важным устройством в радиолюбительской практике наряду с паяльным оборудованием и измерительным (тестером). Схема блока питания (БП) на транзисторах, приведëнная на рисунке 1, является, по сути, модернизированной версией схемы, предложенной Борисовым В. в книге «Юный радиолюбитель» [1]. Она собой представляет двухполупериодный выпрямитель со стабилизатором и регулятором выпрямленного напряжения, с узлом защиты от короткого замыкания.
Трансформатор питания Tr1 обмоткой I подключается к электрической сети напряжением 220 В.Обмотка II трансформатора и диоды диодной сборки VD1 образуют двухполупериодный выпрямитель. К выпрямителю подключается электролитический конденсатор C1, частично сглаживающий пульсации выпрямленного напряжения. С него выпрямленное напряжение подается к нагрузке R5 через стабилизатор напряжения, выполняющий роль фильтра питания. Ток в цепи, а значит, напряжение на нагрузке зависит от состояния транзистора VT2, включенного в эту цепь. Состоянием же этого транзистора управляет транзистор VT1, который в свою очередь управляется напряжением, подаваемым на его базу с движка переменного резистора R2. Управляющую цепь стабилизатора образуют резистор R1, стабилитрон VD2 и подключенный к нему переменный резистор R2. Благодаря стабилитрону и конденсатору С2 на переменном резисторе R2 действует постоянное напряжение, равное напряжению стабилизации Uст используемого в блоке стабилитрона. В описываемом блоке это напряжение равно 15 В. Когда движок переменного резистора находится в крайнем нижнем (по схеме) положении, транзистор VT1 закрыт, так как напряжение на его базе (относительно эмиттера) равно нулю. Транзистор VD2 в это время тоже закрыт. По мере перемещения движка переменного резистора вверх на базу транзистора VT1 подается открывающее отрицательное напряжение и в его эмиттерной цепи появляется ток. Одновременно отрицательным напряжением, падающим на эмиттерном резисторе R3 транзистора VT1, открывается транзистор VT2, и во внешней цепи блока питания появляется ток. Чем больше отрицательное напряжение на базе транзистора VD1, тем больше открываются транзисторы, тем больше напряжение на выходе блока питания и ток в его нагрузке.
Наибольшее напряжение на выходе блока равно напряжению стабилизации стабилитрона. При изменении тока в нагрузке от нескольких миллиампер до 250 – 280 напряжение на нагрузке остается постоянным.
Рис. 1. Схема электрическая принципиальная
Резистор R2 должен быть группы А, т. е. резистор, у которого сопротивление между выводом движка и любым из крайних выводов прямо пропорционально углу поворота оси. Важно, чтобы резистор был с выключателем. Это предохранит подключенное к выходу БП устройство от случайной подачи на него напряжения выше требуемого. Коэффициент h31э транзисторов может быть небольшим – 15-20. Электролитические конденсаторы могут быть номиналом больше, указанного на схеме, что лучше скажется на сглаживании выпрямленного тока, с рабочим напряжением не менее 25 В. Стабилитрон – с напряжением стабилизации 15 В.
Роль трансформатора питания Tr1выполняет трансформатор ТПП-252-50 [2]. В трансформаторах ТПП252 возможно последовательное и параллельное согласное соединение вторичных обмоток. Последовательное включение различных вторичных обмоток позволяет подобрать необходимое выходное напряжение, параллельное — повысить мощность на выходных обмотках. При последовательном включении обмоток с разными допустимыми токами ток через обмотки не должен превышать минимально допустимого. Параллельное соединение допускается только для тех обмоток, напряжение на зажимах которых одинаковы. В нашем случае все обмотки соединены последовательно и объединены в одну обмотку с выводом от средины. Напряжение обоих половин обмотки должно быть одинаковым. Допустимый ток в таком подключении вторичных обмоток трансформатора будет равным – 1,94 А. Выпрямленное напряжение составит 16 В. Наибольший прямой ток диодов сборки S20420C – 20А, а транзистора КТ819Г – 15 А. Наибольший ток, потребляемый нагрузкой на выходе БП равно току вторичной обмотки трансформатора. Схема позволяет использовать трансформатор и большей мощности, исходя из характеристик выпрямительных диодов и транзистора VT2.
Монтируя детали БП, особое внимание уделяют правильной полярности включения диодов, электрических конденсаторов и выводов транзисторов. Закончив монтаж, проверяют по схеме на отсутствие ошибок. После этого устройство подключают к сети. В положении движка переменного резистора R2 в крайнем верхнем (по схеме) положении оно должно соответствовать номинальному напряжению стабилитрона (в нашем случае 15 В) и плавно уменьшаться до нуля при вращении оси переменного резистора против направления движения часовой стрелки. Если, наоборот, при таком вращении оси резистора напряжение увеличивается, то меняют местами проводники, идущие к крайним выводам этого регулятора выходного напряжения БП.
Затем в разрыв цепи стабилитрона, отмеченный на схеме крестиком, включают миллиамперметр и, подбирая резистор R1, устанавливают в этой цепи ток, равный 12 – 15 мA. При подключении к выходу выпрямителя нагрузки (резистор 100 – 200 Ом) ток через стабилитрон должен уменьшаться до 8 – 10 мA, а выходное напряжение оставаться практически неизменным.
В стабилизаторе БП работают транзисторы, а они не выдерживают перегрузок. Наиболее опасно короткое замыкание между выходными зажимами или токонесущими проводниками конструкции, подключенной к блоку. Поэтому, схему целесообразно дополнить узлом защиты на VT3, R4, C3 (на схеме выделено красным цветом).
Элементы монтируют на печатной плате размерами 70Х35 мм – рис. 2. Транзистор VT2 и диодную сборку S20C40C крепят к плате, подставив под них алюминиевый уголок, который соединяют с металлической частью корпуса БП для отвода тепла. Транзистор КТ819Г и диодную сборку S20C49C изолируют с помощью слюдяных прокладок.
а)
б)
в)
Рис. 2. Печатная плата блока питания: а – топология проводников; б – расположение элементов; в – плата в собранном виде
Возможная конструкция блока питания показана на рис. 3.
Рис. 3. Лабораторный блок питания
Печатную плату в расширении .lay можно скачать здесь
Литература
1. Борисов В. Юный радиолюбитель. – М. «Энергия», 1979 г.
2. https://www.radiolibrary.ru/reference/transformers-tpp/tpp252.html
Автор: Владимир Марченко, г. Умань, Украина
Дата публикации: 03.12.2017
Мнения читателей
Нет комментариев. Ваш комментарий будет первый.
Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному вышематериалу:
РадиоКот :: Блок питания
РадиоКот >Обучалка >Аналоговая техника >Собираем первые устройства >Блок питания
Да, да, я уже понял, что тебе не терпится — ты уже начитался теории, прочитал, что такое электрический ток, что такое сопротивление, узнал кто такой товарищ Ом и еще много чего. И теперь ты хочешь резонно спросить — «И чего? Толк то в этом во всем какой? Куда это все приложить то можно?». А возможно ты ничего этого и не читал, потому как это страшно скучно, но приложить руки к чему-то электронному все-таки хочется. Спешу тебя обрадовать — сейчас мы как раз и займемся тем, что приложим все это как следует и спаяем первую реальную конструкцию, которая очень тебе пригодится в дальнейшем.
Делать мы будем блок питания для питания различных электронных устройств, которые мы соберем в дальнейшем. Ведь если мы сначала соберем, например, радиоприемник — он все равно работать не будет, пока мы не дадим ему питания. Так что, перефразируя известную пословицу — «блок питания — всему голова».
Итак, приступим. Прежде всего зададимся начальными параметрами — напряжением, которое будет выдавать наш блок питания и максимальный ток, который он способен будет отдать в нагрузку. То бишь, насколько мощную нагрузку можно будет к нему подключить — сможем ли мы подключить к нему только один радиоприемник или же сможем подключить десять? Не спрашивайте меня зачем включать десять радиоприемников одновременно — не знаю, я просто для примера сказал.
Для начала, давайте подумаем над выходным напряжением. Предположим, что у нас есть два радиоприемника, один из которых работает от 9 вольт, а второй от 12 вольт. Не будем же мы делать два разных блока питания для этих устройств. Отсюда вывод — нужно сделать выходное напряжение регулируемым, чтобы его можно было настраивать на разные значения и питать самые разнообразные устройства.
Наш блок питания будет иметь диапазон регулировки выходного напряжения от 1,5 до 14 вольт — вполне достаточно на первое время. Ну а ток нагрузки мы с вами примем равным 1 амперу.
Схема нашего блока питания:
Проще не бывает, не правда ли? Итак, какие же детальки нам понадобятся, чтобы спаять эту схемку? Прежде всего, нам потребуется трансформатор с напряжением на вторичной обмотке 13-16 вольт и током нагрузки не менее 1 ампера. Он обозначен на схеме как Т1. Также нам понадобится диодный мостик VD1 — КЦ405Б или любой другой с максимальным током 1 ампер. Идем дальше — С1 — электролитический конденсатор, которым мы будет фильтровать и сглаживать выпрямленное диодным мостом напряжение, его параметры указаны на схеме. D1 — стабилитрон — он заведует стабилизацией напряжения — ведь мы же не хотим, чтобы напряжение на выходе блока питания колебалось вместе с сетевым напряжением. Стабилитрон мы возьмем Д814Д или любой другой с напряжением стабилизации 14 вольт. Еще нам понадобятся постоянный резистор R1 и переменный резистор R2, которым мы будем регулировать выходное напряжение. А так же два транзистора — КТ315 с любой буковкой в названии и КТ817 тоже с любой буковкой. Для удобства, я загнал все нужные элементы в табличку, которую можно распечатать и вместе с этим листочком отправится в магазин на закупку.
|
Обозначение на схеме |
Номинал |
Примечание |
|
Т1 |
Любой с напряжением вторичной обмотки 12-13 вольт и током 1 ампер |
|
|
VD1 |
КЦ405Б |
Диодный мост. Максимальный выпрямленный ток не менее 1 ампера |
|
С1 |
2000 мкФх25 вольт |
Электролитический конденсатор |
|
R1 |
470 Ом |
Постоянный резистор, мощность 0,125-0,25 Вт |
|
R2 |
10 кОм |
Переменный резистор |
|
R3 |
1 кОм |
Постоянный резистор, мощность 0,125-0,25 Вт |
|
D1 |
Д814Д |
Стабилитрон. Напряжение стабилизации 14В |
|
VT1 |
КТ315 |
Транзистор. С любым буквенным индексом |
|
VT2 |
КТ817 |
Транзистор. С любым буквенным индексом |
Паять все это можно как на плате, так и навесным монтажем — благо элементов в схеме совсем немного. Транзистор VT2 необходимо обязательно установить на радиатор. Оптимальную площадь радиатора можно выбрать экспериментально, но она должна быть не меньше 50 кв. см. При правильном монтаже схема совершенно не нуждается в настройке и начинает работать сразу. Подключаем тестер или вольтметр к выходу блока питания и устанавливаем резистором R2 необходимое нам напряжение.
Вот в общем то и все. Вопросы есть? Ну например — «А почему резистор R1 — 100 Ом?» или, «почему два транзистора — неужели нельзя обойтись одним?». Нет? Ну ладно, как хотите, но если все таки появятся, прочтите следующую часть этой статьи, где рассказывается о том, как рассчитывался этот блок питания и как рассчитать свой собственный.
—Часть 2—>>
Как вам эта статья? | Заработало ли это устройство у вас? |
Простой лабораторный блок питания — Блоки питания — Источники питания
Сергей Никитин
Описанием этого простого лабораторного блока питания, я открываю цикл статей, в которых познакомлю Вас с простыми и надёжными в работе разработками (в основном различных источников питания и зарядных устройств), которые приходилось собирать по мере необходимости из подручных средств.
Для всех этих конструкций в основном использовались детали и части от списанной с эксплуатации старой оргтехники.
И так, понадобился как-то срочно блок питания с регулировкой выходного напряжения в пределах 30-40 вольт и током нагрузки в районе 5-ти ампер.
В наличии имелся трансформатор от бесперебойника UPS-500, в котором при соединении вторичных обмоток последовательно, получалось около 30-33 Вольт переменного напряжения. Это меня как раз устраивало, но осталось решить, по какой схеме собирать блок питания.
Если делать блок питания по классической схеме, то вся лишняя мощность при низком выходном напряжении будет выделяться на регулирующем транзисторе. Это мне не подходило, да и делать блок питания по предлагаемым схемам как то не захотелось, и ещё нужно было-бы для него искать детали.
По этому разработал схему под те детали, какие на данный момент у меня были в наличии.
За основу схемы взял ключевой стабилизатор, чтобы на греть в пустую окружающее пространство выделяемой мощностью на регулирующем транзисторе.
Здесь нет ШИМ-регулирования и частота включения ключевого транзистора, зависит только от тока нагрузки. Без нагрузки частота включения в районе одного герца и менее, зависит от индуктивности дросселя и ёмкости конденсатора С5. Включение слышно по небольшому циканию дросселя.
Транзисторы MJ15004 были в огромном количестве от ранее разобранных бесперебойников, поэтому решил поставить их на выходные. Для надёжности поставил два в параллель, хотя и один вполне справляется со своей задачей.
Вместо них можно поставить любые мощные p-n-p транзисторы, например КТ-818, КТ-825.
Дроссель L1 можно намотать на обычном Ш-образном (ШЛ) магнитопроводе, его индуктивность особо не критична, но желательно, чтобы подходила ближе к нескольким миллигенри.
Берётся любой подходящий сердечник, Ш, ШЛ, с сечением желательно не меньше 3 см,. Вполне подойдут сердечники от выходных транформаторов ламповых приёмников, телевизоров, выходные трансформаторы кадровых развёрток телевизоров и т.д. Например стандартный размер Ш, ШЛ-16х24.
Далее берётся медный провод, диаметром 1,0 — 1,5 мм и мотается до заполнения окна сердечника полностью.
У меня дроссель намотан на железе от трансформатора ТВК-90, проводом 1,5 мм до заполнения окна.
Магнитопровод, конечно собираем с зазором 0,2-0,5мм.(2 — 5 слоёв обычной писчей бумаги).
Единственный минус этого блока питания, под большой нагрузкой дроссель у меня жужжит, и этот звук меняется от величины нагрузки, что слышно и немного достаёт. Поэтому наверно нужно дроссель хорошо пропитывать, а может ещё лучше — залить полностью в каком нибудь подходящем корпусе эпоксидкой, чтобы уменьшить звук «цикания» .
Транзисторы я установил на небольшие алюминиевые пластины, и на всякий случай поставил внутрь ещё и вентилятор для их обдува.
Вместо VD1 можно ставить любые быстрые диоды на соответствующее напряжение и ток, у меня просто в наличии много диодов КД213, поэтому я их в таких местах в основном везде и ставлю. Они достаточно мощные (10А) и напряжение 100В, что вполне достаточно.
На мой дизайн блока питания особо внимание не останавливайте, задача стояла не та. Нужно было сделать быстро, и работоспособно. Сделал временно в таком корпусе и в таком оформлении, и пока это «временно» уже довольно долго работает.
Можно в схему ещё добавить амперметр для удобства. Но это дело личное. Я поставил одну головку для измерения напряжения и тока, шунт для амперметра сделал из толстого монтажного провода (на фотографиях видно, намотан на проволочном резисторе) и поставил переключатель «Напряжение» — «Ток». На схеме это просто не показал.