Схема лабораторного блока питания. Лабораторный блок питания своими руками

Необходимость в лабораторном источнике питания с возможностью регулировки выходного напряжения и порога срабатывания защиты по току потребления нагрузкой возникла давно. Проработав кучу материала на просторах интернета и набив шишки на собственном опыте, остановился на нижеследующей конструкции. Диапазон регулирования напряжения 0-30 Вольт, ток отдаваемый в нагрузку определяется в основном примененным трансформатором, в моём варианте спокойно снимаю более 5-ти Ампер. Есть регулировка порога срабатывания защиты по току потребляемого нагрузкой, а также от короткого замыкания в нагрузке. Индикация выполнена на ЖК дисплее LSD16х2. Единственным недостатком данной конструкции считаю невозможность трансформации данного источника питания в двуполярный и некорректность показания потребляемого тока нагрузкой в случае объединения полюсов - вместе. В мои цели ставилась задача питать в основном схемы однополярного питания по сему даже двух каналов, как говорится, с головой. Итак, схема узла индикации на МК с его вышеописанными функциями:

Измерения силы тока и напряжения I - до 10 А, U - до 30 В, схема имеет два канала, на фото показания напряжения до 78L05 и после, имеется возможность калибровки под имеющиеся шунты в наличии. Несколько прошивок для ATMega8 есть на форуме, проверенны мной не все. В схеме в качестве операционного усилителя использована микросхема МСР602, ее возможная замена - LM2904 или LM358, тогда подключать питание ОУ нужно к 12 вольтам. На плате заменил перемычкой диод по входу стабилизатора и дроссель по питанию, стабилизатор необходимо ставить на радиатор - греется значительно.

Для корректного отображения величин токов необходимо обратить внимание на сечение и длину проводников включенных от шунта к измерительной части. Совет такой - длина минимальная, сечение максимальное. Для самого лабораторного источника питания, была собрана схема:

Завелась сразу же, регулировка выходного напряжения плавная, так же, как и порог защиты по току. Печать под ЛУТ пришлось подгонять, вот что получилось:

Подключение переменных резисторов:

Расположение элементов на плате БП

Цоколевка некоторых полупроводников

Перечень элементов лабораторного ИП:

R1 = 2,2 KOhm 1W

R2 = 82 Ohm 1/4W
R3 = 220 Ohm 1/4W
R4 = 4,7 KOhm 1/4W
R5, R6, R13, R20, R21 = 10 KOhm 1/4W
R7 = 0,47 Ohm 5W
R8, R11 = 27 KOhm 1/4W
R9, R19 = 2,2 KOhm 1/4W
R10 = 270 KOhm 1/4W
R12, R18 = 56KOhm 1/4W
R14 = 1,5 KOhm 1/4W
R15, R16 = 1 KOhm 1/4W
R17 = 33 Ohm 1/4W
R22 = 3,9 KOhm 1/4W
RV1 = 100K trimmer
P1, P2 = 10KOhm
C1 = 3300 uF/50V
C2, C3 = 47uF/50V
C4 = 100nF polyester
C5 = 200nF polyester
C6 = 100pF ceramic
C7 = 10uF/50V
C8 = 330pF ceramic
C9 = 100pF ceramic
D1, D2, D3, D4 = 1N5402,3,4 diode 2A - RAX GI837U
D5, D6 = 1N4148
D7, D8 = 5,6V Zener
D9, D10 = 1N4148
D11 = 1N4001 diode 1A
Q1 = BC548, NPN transistor or BC547
Q2 = 2N2219 NPN transistor
Q3 = BC557, PNP transistor or BC327
Q4 = 2N3055 NPN power transistor
U1, U2, U3 = TL081
D12 = LED

Готовые платы выглядят в моём варианте так:

С дисплеем проверял, работает отлично - как вольтметр, так и амперметр, проблема тут в другом, а именно: иногда возникает необходимость в двухполярном напряжении питания, у меня вторичные обмотки трансформатора отдельные, видно из фото стоят два моста, то есть полностью два независимых друг от друга канала. Но вот канал измерения общий и имеет общий минус, посему создать среднюю точку в блоке питания не получится, из-за общего минуса через измерительную часть. Вот и думаю либо делать на каждый канал собственную независимую измерительную часть, или может не так уж часто мне нужен источник с двухполярным питанием и общим нулем... Далее привожу печатную плату, та что пока вытравилась:

После сборки, первое: выставляем фьюзы именно так:

Собрав один канал, убедился в его работоспособности:

Пока сегодня включен левый канал измерительной части, правая висит в воздухе, посему ток показыват почти максимум. Кулер правого канала ещё не поставил, но суть ясна из левого.

Вместо диодов пока что в левом канале (он снизу под платой правого) диодного моста который в ходе экспериментов выкинул, хоть и 10А, поставил мост на 35А на радиатор под кулер.

Провода второго канала вторички трансформатора пока висят в воздухе.

Итог : напряжение стабилизации прыгает в пределах 0.01 вольт во всем диапазоне напряжений, максимальный ток который смог снять - 9.8 А, хватит с головой, тем более, что рассчитывал получить не больше трёх ампер. Погрешность измерения - в пределах 1%.

Недостаток : данный блок питания не могу трансформировать в двухполярный из-за общего минуса измерительной части, да и поразмыслив решил, что оконечники мне не настраивать, поэтому отказался от схемы полностью независимых каналов. Ещё одним из недостатков, на мой взгляд, данной измерительной схемы считаю то, что если соединить полюса - вместе по выходу мы теряем информативность по току потребления нагрузкой из-за общего корпуса измерительной части. Происходит это в следствии запараллеливания шунтов обоих каналов. А в общем источник питания получился совсем не плохой и скоро будет . Автор конструкции: ГУБЕРНАТОР

Обсудить статью СХЕМА ЛАБОРАТОРНОГО ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ

Для питания различных схем нужны разные блоки питания с разными напряжениями и токами, для таких целей в мастерской необходим регулируемый блок питания, то есть лабораторный блок питания. Цены на такие устройства довольно внушительны и поэтому придется собирать лабораторный блок питания своими руками. Из того что у меня есть в закромах получится неплохой прибор с выходом до 18В и током до 2.5А, для индикации подойдет только что пришедший с Китая цифровой вольтметр, но обо всем по порядку.

Во первых максимальные выходные параметры были выбраны в связи с имеющимся свободным трансформатором от стерео колонок 2*17В 2А. обмотки подключены параллельно. После диодного моста с конденсаторами напряжение подрастет примерно до 24В. Надо учитывать, что напряжение должно быть с запасом. Падение на транзисторах несколько вольт плюс под нагрузкой еще просядет на несколько вольт, чистыми останется 19В поэтому 18В это стабильный максимум, что можно выжать. Нагрузка в 2,5А выбрана так, что бы сильно не нагружать обмотки трансформатора, в таком режиме трансформатор будет себя лучше чувствовать, потому что нагружен будет на 70-80%. Чем питать разобрался, теперь что что питать

Теперь пора выбрать схему для лабораторного блока питания. Схема была выбрана, собрана и опробована, это простой и доступный лабораторный блок питания (ПИДБП) V14.Схема была взята с форума Паяльника и немного переделана под свои выходные напряжения и токи

На DA1.3 собран индикатор перегрузки по току. Когда идет ограничение по току, этот индикатор указывает об этом
Для измерения тока нагрузки на DA1.4 собран усилитель напряжения пересчитанный на усиление в 5 раз. Когда нагрузка максимальна на резисторе R20 падение 0,5В, это напряжение усиливается и на выходе ОУ напряжение, равное по значению току потребления.

Ну и на первых двух компараторах собрано сердце схемы. Это стабилизатор тока управляющий стабилизатором напряжения. Я собирал нечто похожее, только в схеме управление током и напряжением было независимо. Подробно описывать как работает последовательное включение стабилизаторов не буду, можете почитать о параллельном в статье , принцип работы схож.
В схеме были пересчитаны R12R14 для выходного напряжения в 18В, а R11 для регулировки напряжения был заменен на 5к. R20 пересчитан на ток 2,5А, при максимальном токе на R20 должно быть падение 0,5В. R20 рассчитывается по простой формуле из закона Ома R20=0.5(В)\Iмакс(А)

Что бы схемку сделать немного практичней добавил схемку защиты от короткого замыкания и переполюсовки. Эта схема хорошо себя зарекомендовала и леплю её куда попало))
Короче определился, что где буду использовать. Собрал все компоненты в кучу, развел печатную плату и все распаял

Как видно выходные транзисторы использовал в параллельном включении. Общая рассеиваемая мощность 120Вт, максимальный ток 20А напряжение пробоя 60В. Оба транзисторы выведены проводами на общий радиатор за пределы корпуса. Кстати корпус использовал от старой пластиковой музыкальной колонки

Печатная плата готова, корпус есть. транзисторы на радиаторе. Пришло время окончательно определиться какие задачи будут выполняться лабораторным блоком питания и развести переднюю панель. Панель буду рисовать в SPL6.

На панеле размещу вольтметр, регулятор напряжения и тока.
Переключатель измерение вольт и ампер.
Два индикатора перегрузка и защита от КЗ
Переключатель между выходом с диодного моста и выходом ЛБП
Переключатель между ЛБП и зарядным. Минусовой выход либо с ЛБП либо с защиты от переполюсовки и кз
Теперь зная что где будет, можно сложить общую схему лабораторного блока питания и раскидывать косы проводов от платы к передней панеле. Вот что вышло

Думаю пора собирать все в корпус

Вот фото платы собранной окончательно


А вот так все выглядит в корпусе.

После сборки всего в корпус можно попробовать включить лабораторный питальник в розетку. На выходе 18,5В

Первое включение лабораторного блока питания под нагрузкой 50% в качестве нагрузки двигатель от шуруповерта 12В. Кстати по индикатору перегрузка видно, что блок питания в режиме ограничения тока. На индикаторе ток потребления 1,28А

Вот такой лабораторный блок питания у меня получился

В качестве индикатора использовал вольтметр из Китая, предварительно его переделав. Вольтметр указывал тоже напряжения от которого питался, я решил разделить эти каналы, что бы была возможность измерять от 0В до 20В. Я убрал резистор соединяющий контакты питания и измерения напряжения, он помечен красным на фото. Запитал индикатор от опорного напряжения схемы 12В


Такой вольтметр можно заказать на AliExpress. вот ссылка

Если нужны результаты испытаний этого блока, пожалуйста напишите в комментариях.

С ув. Эдуард

Поддержите новые проекты монеткой, пролистайте страницу чуть ниже, будьте любезны.

Каждый начинающий радиолюбитель нуждается в лабораторном блоке питания. Чтобы правильно его сделать, нужно подобрать подходящую схему, а с этим обычно возникает много проблем.

Виды и особенности блоков питания

Встречаются два типа блоков питания:

• Импульсный;
• Линейный.

Блок импульсного типа может рождать помехи, которые буду отражаться на настройке приемников и других передатчиков. Блок питания линейного типа может оказаться неспособным для выдачи необходимой мощности.

Как правильно сделать лабораторный блок питания, от которого можно будет заряжать АКБ, и питать, чувствительны платы схем? Если взять простой блок питания линейного типа на 1,3-30 В, и мощностью тока не более 5 А, то получится хороший стабилизатор напряжения и тока.

Воспользуемся классической схемой для сборки блока питания своими руками. Она сконструирована на стабилизаторах LM317, которые регулируют напряжение в диапазоне 1,3-37В. Их работа совмещена с транзисторами КТ818. Это мощные радиодетали, которые способны пропустить большой ток. Защитную функцию схемы обеспечивают стабилизаторы LM301.

Эта схема разработана достаточно давно, и периодически модернизировалась. На ней появилось несколько диодных мостов, а измерительная головка получила не стандартный метод включения. На замену транзистору MJ4502 пришел менее мощный аналог – КТ818. Так же появились фильтрующие конденсаторы.

Монтаж блока своими руками

При очередной сборке, схема блока получила новую интерпретацию. В конденсаторах выходного типа увеличилась емкость, а для защиты были добавлены несколько диодов.

Транзистор типа КТ818 был в этой схеме неподходящим элементом. Он сильно перегревался, и часто приводил к поломке. Ему нашли замену более выгодным вариантом TIP36C, в схеме он имеет параллельное подключение.

Поэтапная настройка

Изготовленный лабораторный блок питания своими руками нуждается в поэтапном включении. Первоначальный запуск проходит с отключенными LM301 и транзисторами. Далее проверяется функция регулирующая напряжение через регулятор Р3.

Если напряжение регулируется хорошо, тогда в схему включаются транзисторы. Их работа тогда будет хорошей, когда несколько сопротивлений R7,R8 начнут балансировать цепь эмиттера. Нужны такие резисторы, чтобы их сопротивление было на максимально низком уровне. При этом тока должно хватать, иначе в Т1 и Т2 его значения будут различаться.

Этот этап регулировки позволяет подсоединять нагрузку к выходному концу блока питания. Следует стараться избегать короткого замыкания, иначе транзисторы тут же перегорят, а вслед за ними стабилизатор LM317.

Дальнейшим шагом буде монтаж LM301. Сперва, нужно удостовериться, что на операционном усилителе в 4 ножке имеется -6В. Если на ней присутствует +6В, то возможно имеется неправильное подключение диодного моста BR2.

Так же подключение конденсатора С2 может быть неверным. Проведя осмотр и исправив дефекты монтажа, можно на 7 ножку LM301 давать питание. Это допустимо делать с выхода блока питания.

На последних этапах настраивается Р1, так чтобы он мог работать на максимальном рабочем токе БП. Лабораторный блок питания с регулировкой напряжения отрегулировать не так сложно. В этом деле лучше лишний раз перепроверить монтаж деталей, чем получить КЗ с последующей заменой элементов.

Основные радиоэлементы

Чтобы собрать мощный лабораторный блок питания своими руками, нужно приобрести подходящие компоненты:

• Для питания потребуется трансформатор;
• Несколько транзисторов;
• Стабилизаторы;
• Операционный усилитель;
• Несколько разновидностей диодов;
• Электролитические конденсаторы – не более 50В;
• Резисторы разных типов;
• Резистор Р1;
• Предохранитель.

Номинал каждой радиодетали необходимо сверять со схемой.

Блок в конечном виде

Для транзисторов необходимо подобрать подходящий радиатор, который сможет рассеивать тепло. Более того, внутри монтируется вентилятор, для охлаждения диодного моста. Еще один устанавливается на внешнем радиаторе, который будет обдувать транзисторы.

Для внутренней начинки желательно подобрать качественный корпус, так как вещь получилась серьезной. Все элементы следует хорошо зафиксировать. На фото лабораторного блока питания, можно заметить, что на замену стрелочным вольтметрам пришли цифрового устройства.

Фото лабораторного блока питания

СОБИРАЕМ ЛАБОРАТОРНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ 0-30V / 0-3A.

Многим радиолюбителям знакома эта схема лабораторного источника питания, она обсуждаема на многих радиолюбительских форумах и пользуется спросом не только в России, но и за рубежом. Но не смотря на ее популярность и положительные отзывы мы не смогли найти готовую печатную плату в LAY формате, может плохо искали а может не достаточно приложили усилий к поиску, поэтому решили устранить этот пробел. Для начала напомним, что данный блок питания имеет регулировку выходного напряжения диапазон которого 0...30 Вольт, вторым регулятором можно задать порог ограничения выходного тока, диапазон регулировки 2mA...3A, это обеспечивает не только защиту самого блока питания от КЗ на выходе и перегрузки, но и того устройства которое вы налаживаете. Данный источник обладает малыми пульсациями выходного напряжения, они не превышают 0,01%. Принципиальная схема лабораторного БП приведена ниже:

Решив не изобретать печатную плату с нуля, мы воспользовались изображением платы, которую уже не раз повторяли многие радиолюбители, вид исходников такой:

После преобразования данных картинок в LAY формат вид платs стал следующий:

Фото-вид LAY6 формата и вид расположения элементов:

Список элементов для повторения схемы лабораторного блока питания:

Резисторы (у которых мощность не указана – все на 0,25 Ватта):

R1 – 2k2 1W – 1 шт.
R2 – 82R – 1 шт.
R3 – 220R – 1 шт.
R4 – 4k7 - 1 шт.
R5, R6, R13, R20, R21 – 10k – 5 шт.
R7 – 0R47 5W – 1 шт. (уменьшение номинала до 0R25 увеличит диапазон регулировки до 7...8 Ампер)
R8, R11 – 27k – 2 шт.
R9, R19 – 2k2 – 2 шт.
R10 – 270k – 1 шт.
R12, R18 – 56k – 2 шт.
R14 – 1k5 – 1 шт.
R15, R16 – 1k – 1 шт.
R17 – 33R – 1 шт.
R22 – 3k9 – 1 шт.

Переменные/подстроечные резисторы:

RV1 – 100k – подстроечный резистор – 1 шт.
P1, P2 – 10k (с линейной характеристикой) – 2 шт.

Конденсаторы:

C1 – 3300...1000mF/50V (электролит) – 1 шт.
C2, C3 – 47mF/50V (электролит) – 2 шт.
C4 – 100n (полиэстер) – 1 шт.
C5 – 200n (полиэстер) – 1 шт.
C6 – 100pF (керамика) – 1 шт.
C7 – 10mF/50V (электролит) – 1 шт. (Лучше заменить на 1000mF/50V)
C8 – 330pF (керамика) – 1 шт.
C9 – 100pF (керамика) – 1 шт.

Диоды/стабилитроны:

D1, D2, D3, D4 – 1N5402 (1N5403, 1N5404) – 4 шт. (Или подкорректировать плату LAY6 под установку диодной сборки)
D5, D6, D9, D10 – 1N4148 – 4 шт.
D7, D8 – Zener 5V6 (стабилитрон на напряжение 5,6 Вольта) – 2 шт.
D11 – 1N4001 – 1 шт.
D12 – LED – светодиод – 1 шт.

Микросхемы:

U1, U2, U3 – TL081 – 3 шт.

Транзисторы:

Q1 – NPN BC548 (BC547) – 1 шт.
Q2 – NPN 2N2219 (BD139, отечественный КТ961А) – 1 шт. (При замене на BD139 не перепутайте цоколевку, при установке его на плату ноги перекрещиваются)
Q3 – PNP BC557 (BC327) – 1 шт.
Q4 – NPN 2N3055 – 1 шт. (А лучше применить отечественный КТ827, причем установить его на внушительный радиатор)

Напряжение вторичной обмотки трансформатора 25 Вольт, ток вторички и мощность транса выбирайте в зависимости от того, каие параметры хотите иметь на выходе. Для расчета трансформатора можно воспользоваться программой из статьи:

В поисках информации по данной схеме мы все-таки нашли один вариант печатной платы в LAY формате на одном из форумов, ее разработал DRED. Отличительной особенностью этого варианта является то, что она изначально заточена на применение транзистора BD139, поэтому перекручивать ноги у этого элемента при установке не нужно. Вид платы LAY6 формата следующий:

Фото-вид платы DRED-варианта:

Плата односторонняя, размер 75 х 105 мм.

Но на этом наша статья не заканчивается. На одном из буржуйских сайтов мы нашли еще один вариант печатной платы данного блока питания. Дорожки немного тоньше, расположение элементов чуток компактнее и потенциометры регулировки тока стабилизации и напряжения располагаются непосредственно на печатке. Используя исходные изображения мы сваяли лейку, прада внесли некоторые незначительные изменения. LAY6 формат платы БП выглядит так:

Фото-вид и расположение элементов:

Плата односторонняя, размер 78 х 96 мм, схема та же, номиналы элементов те же. Ну и напоследок пара снимков собранных лабораторных блоков питания по данной схеме:

Плата в сборе по второму варианту печатной платы:

Не экономьте на размере радиатора, выходник греется, дополнительный обдув лишним не будет.
Блок питания 100% повторяем, и надеемся что полученной информации будет достаточно для его изготовления. Все материалы в архиве, размер – 1,85 Mb.

На разработку этого блока питания потребовался один день, за этот же день он был реализован, и весь процесс был снят на видео камеру. Несколько слов о схеме. Это стабилизированный блок питания с регулировкой выходного напряжения и ограничением тока. Схематические особенности позволяют скинуть минимальную грань выходного напряжения до 0,6 Вольт, а минимальных выходной ток в районе 10мА.

Не смотря на простату конструкции, данному блоку питания уступают даже хорошие лабораторные блоки питания со стоимостью 5-6 тысяч рублей!. Максимальный выходной ток схемы 14Ампер, максимальное выходное напряжение до 40 Вольт - больше не стоит.
Довольно плавное ограничение тока и регулировка напряжения. Блок имеет также фиксированную защиту от коротких замыканий, к стати - ток защиту тоже можно выставить (этой функции лишены почти все промышленные образцы) к примеру, если вам нужно, чтобы защита срабатывала при токах до 1 Ампер - то всего лишь нужно настроить такой ток помощью регулятора настройки тока срабатывания. Максимальный ток - 14Ампер, но и это не предел.

В качестве датчика тока задействовал несколько резисторов 5 ватт 0,39Ом подключенных параллельно, но их номинал можно менять, исходя от нужного тока защиты, к примеру - если планируете блок питания с максимальным током не более 1 Ампер, то номинал этого резистора в районе 1Ом при мощности 3Ватт.
При коротких замыканиях падение напряжения на датчике тока достаточно для срабатывания транзистора BD140, При его открывании срабатывает также нижний транзистор - BD139, через открытый переход которого поступает питание на обмотку реле, в следствии чего, реле срабатывает и размыкается рабочий контакт (на выходе схемы). Схема в таком состоянии может находится сколько угодно времени. Вместе с защитой срабатывает также индикатор защиты. Для того, чтобы снять блок с защиты нужно нажать и опустить кнопку S2 по схеме.
Реле защиты с катушкой 24 Вольт с допустимым током 16-20 и более Ампер.
Силовые ключи в моем случае любимые КТ8101 установленные на теплоотвод (дополнительно изолировать транзисторы не нужно, поскольку коллекторы ключей общие). Заменить транзисторы можно на 2SC5200 - полный импортный аналог или на КТ819 с индексом ГМ (железные), при желании также можно задействовать - КТ803, КТ808, КТ805 (в железных корпусах), но максимальный ток отдачи будет не более 8-10 Ампер. Если блок нужен с током не более 5 Ампер, то можно убрать один из силовых транзисторов.
Маломощные транзисторы типа BD139 можно заменить на полный аналог - KT815Г,(можно также - KT817, 805), BD140 - на КТ816Г (можно также КТ814).
Маломощные транзисторы устанавливать на теплоотводы не нужно.

По сути - представлена только схема управления(регулировки) и защиты (рабочий узел). В качестве блока питания я задействовал доработанные компьютерные блоки питания (последовательно соединенные), но можно любой сетевой трансформатор с мощностью 300-400 ватт, во вторичной обмоткой 30-40 Вольт, ток обмотки 10-15 Ампер - это в идеале, но можно трансформаторы и меньшей мощности.
Диодный мост - любой, с током не менее 15 Ампер, напряжение не важно. Можно использовать готовые мосты, стоят они не более 100 руб.
За 2 месяца было собрано и продано свыше 10 таких блоков питания - никаких жалоб. Для себя собрал точно такой БП, и как только я его не мучил - неубиваемый, мощный и очень удобный для любых дел.
Если есть желающие стать владельцем такого БП, то могу сделать под заказ, свяжитесь со мной по адресу