У шины питания Vbus (+5 В) USB-порта по потребляемому от неё внешним устройством мощности параметры весьма скромные и если немного переборщить, то можно спалить материнскую плату персонального компьютера.

С помощью предлагаемой схемы блока питания для USB порта, можно подсоединить к компьютеру или ноутбуку внешнее USB-устройство, потребляющее большую мощность.

Схема достаточно проста в изготовлении в домашних условиях, минимум дефицитных деталей и настройки. Стабильна в работе.

Подборка схем и конструкций преобразователей напряжения изготовленных своими руками.

Рано или поздно перед радиолюбителем возникает проблема изготовления универсального БП, который пригодился бы на все случаи жизни. То есть имел достаточную мощность, надёжность и регулируемый в широких пределах, к тому же защищал нагрузку от чрезмерного потребления тока при испытаниях и не боялся коротких замыканий.

Подборка радиолюбительских схем и конструкций стабилизаторов напряжения собранных своими руками.

Основу аналоговой части составляет дифференциальный усилитель, собранный на операционном усилителе DA1. Конструкция его произвольная. Все зависит от вкуса и способностей радиолюбителя

Им можно подсоединить любую радиолюбительскую разработку с напряжением от 1 до 35 В и которой не боится больших токов нагрузки, поскольку введена токовая защита

Представляю вниманию радиолюбителей варианты схем и конструкций простых и не очень, удобных и надежных лабораторных блоков питания для домашней мастерской. В просторах интернета, можно найти много схем лабораторных БП, поэтому данные схемы никак не претендует на шедевр, а призвана лишь помочь радиолюбителям, немного оснастить свою мастерскую или рабочее место. Также рассмотрены варианты переделки компьютерных ATX блоков питания в лабораторные

По структуре предлагаемое вниманию читателей разработка не новодел: выпрямитель, - конденсаторный фильтр - полумостовой преобразователь постоянного напряжения в переменное (с понижающим трансформатором) - выпрямители - фильтры - стабилизаторы

Проще некуда, схема состоит из понижающего трансформатора, выпрямительного моста на Д242, стабилизатора напряжения и трех транзисторов КТ827

Представленные ниже радиолюбительские схемы защиты блоков питания или зарядных устройств могут совместно работать практически с любыми источниками - сетевыми, импульсными и аккумуляторными батареями. Схемотехническая реализация этих конструкция относительна проста и доступна для повторения даже начинающим радиолюбителем.

Рассмотрено несколько вариантов схем защиты от переполюсовки, в.т.ч быстродействующая схема зашиты на полевом транзисторе, которая проверена в работе в конструкции автомобильного ЗУ собранного своими руками из компьютерного БП и главное она не требуют почти никакой настройки и регулировки.

Эта схема регулятора тока предельно проста и выполнена на доступной элементной базе и проста в управлении

У меня реализована такая идея. Перематываете трансформатор максимально большой мощности (из имеющихся у вас) так, чтобы сделать восемь вторичных обмоток

Эту схему блока питания вы можете использовать для запитки цифровых устройств. Схема дополнена вольтметром для контроля и регулировки параметров

Cхемы умножителей напряжения позволяют значительно снизить вес и габариты финального устройства. Для понимания работы любого умножителя напряжения, рассмотрим принципы построения таких устройств. Их можно условно поделить на симметричные и несимметричные.

С выходной мощностью до 220 Ватт, в качестве батареи взяли аккумулятор от автомобиля

Его можно использовать для запитки фотоэлектронного умножителя, но от него можно запитать счетчик Гейгера и другие высоковольтные приборы.

Роль регулирующего элемента в схеме выполняет мощный транзистор, причем конструкция на столько проста, что ее может повторить любой, даже неопытный радиолюбитель, затратив при этом минимум времени и средств

Данная радиолюбительская разработка моментально уменьшает питание до нуля на обоих плечах, и таким образом обладает триггерным эффектом

Его можно использовать для любых радиотехнических исполнений с напругой 4,5-6 В, 9 В и током потребления до 500 мА

Этот БП имеет параметрический стабилизатор тока и компенсационный стабилизатор напряжения. Поэтому он не боится короткого замыкания по выходу, и выходной транзистор стабилизатора практически не может выйти из строя

В момент включения блока питания в сеть осуществляется выпрямление переменного напряжения электросети диодным мостом, пульсацию от которого сглаживается емкостным фильтром на конденсаторах. Для снижения величины тока заряда, проходящего через эти конденсаторы, в схему добавлен резистор. Затем выпрямленное напряжение поступает на полумостовой инвертор, построенный на транзисторах.

Краткие теоретические сведения о построение и работе источников бесперебойного питания, а также рассмотрена конструкция самодельного ИБП

Электронная конструкция с некоторой периодичностью разряжает мощную конденсаторную батарею на индуктор, потом на следующий, и так по цепочке

Сетевое напряжение поступает через предохранитель на первичную обмотку силового трансформатора. С его вторичной обмотки снимем уже пониженное напряжение на 20 вольт при токе до 25А. При желании этот трансформатор можно сделать своими руками на основе силового трансформатора от старого лампового телевизора.

В российской глубинке до сих пор случается частое отключение электроэнергии, что серьезно меняет устаканившийся образ жизни в нелучшую сторону. Решить возникшую проблему очень легко.

Рано или поздно у любого радиолюбителя возникнет надобность в мощном БП как для проверки различных электронных узлов и блоков, так и для подключения мощных радиолюбительских самоделок.


Регулировать значения уровня напряжение питания можно с помощью регуляторов с широтно-импульсной модуляцией. Преимущество такой настройки состоит в том, что выходной транзистор работает в режиме ключа и может быть только в двух состояниях - открытом или закрытом, что исключает его перегрев, а значит использование большого радиатора и как следствие снижает расходы на электроэнергию.

Аккумуляторную батарею любого мобильного компьютера, требуется периодически заряжать, а как это можно сделать находясь на отдыхе или на рыбалке. Очень даже просто, вам достаточно собрать и использовать обычный автомобильный адаптер для бортовой сети автомобиля, собрать который очень легко и просто.

Этот преобразователь с двухполярным питанием отлично подойдет для питания УНЧ средней мощности до 150 ватт, но если поменять ключи на более мощные можно получить и более высокие значения.

Для проверки и регулировки мощных блоков питания необходима низкоомная регулируемая нагрузка с допустимой мощностью рассеивания до сотни ватт. Применение переменных сопротивлений не всегда реально, в основном из-за мощности допустимой рассеивания.

Если у вас есть всего один мощный транзистор, то этого вполне достаточно, чтобы собрать простой блок питания с выходным напряжением 9В и с приемлемыми характеристиками, кроме того рассмотрим в рамках данной статьи конструкции и поинтересней.

В сельской местности для безопасного использования бытовой техники, требуется однофазный стабилизатор напряжения 220В, который при сильной просадки напряжения в сети поддерживает на выходе номинальное выходное напряжение в 220 вольт.

Блок питания автомагнитолы

Простой и надежный блок питания своими руками при нынешнем уровне развития элементной базы радиоэлектронных компонентов можно сделать очень быстро и легко. При этом не потребуются знания электроники и электротехники на высоком уровне. Вскоре вы в этом убедитесь.

Изготовление своего первого источника питания довольно интересное и запоминающееся событие. Поэтому важным критерием здесь является простота схемы, чтобы после сборки она сразу заработала без каких-либо дополнительных настроек и подстроек.

Следует заметить, что практически каждое электронное, электрическое устройство или прибор нуждаются в питании. Отличие состоит лишь в основных параметрах – величина напряжения и тока, произведение которых дают мощность.

Изготовить блок питания своими руками – это очень хороший первый опыт для начинающих электронщиков, поскольку позволяет прочувствовать (не на себе) различные величины токов, протекающих в устройствах.

Современный рынок источников питания разделен на две категории: трансформаторные и безтрансформаторные. Первые достаточно просты в изготовлении для начинающих радиолюбителей. Второе неоспоримое преимущество – это сравнительно низкий уровень электромагнитных излучений, а соответственно и помех. Существенным недостатком по современным меркам является значительная масса и габариты, вызванные наличием трансформатором – самого тяжелого и громоздкого элемента в схеме.

Безтрансформаторные блоки питания лишены последнего недостатка ввиду отсутствия трансформатора. Вернее он там есть, но не в классическом представлении, а работает с напряжением высокой частоты, что позволяет снизить число витков и размеры магнитопровода. В результате снижаются вцелом габариты трансформатора. Высокая частота формируется полупроводниковыми ключами, в процессе из включения и выключения по заданному алгоритму. Вследствие этого возникают сильные электромагнитные помехи, поэтому такие источник подлежат обязательному экранированию.

Мы будем собирать трансформаторный блок питания, который никогда не утратит своей актуальности, поскольку и поныне используется в аудиотехнике высокого класса, благодаря минимальному уровню создаваемых помех, что очень важно для получения качественного звука.

Устройство и принцип работы блока питания

Стремление получить как можно компактнее готовое устройство примело к появлению различных микросхем, внутри которых находятся сотни, тысячи и миллионы отдельных электронных элементов. Поэтому практически любой электронный прибор содержит микросхему, стандартная величина питания которой 3,3 В или 5 В. Вспомогательные элементы могут питаться от 9 В до 12 В постоянного тока. Однако мы хорошо знаем, что розетке переменное напряжение 220 В частотою 50 Гц. Если его подать непосредственно на микросхему или какой-либо другой низковольтный элемент, то они мгновенно выйдут из строя.

Отсюда становится понятным, что главная задача сетевого блока питания (БП) состоит в снижении величины напряжения до приемлемого уровня, а также преобразование (выпрямление) его из переменного в постоянное. Кроме того, его уровень должен оставаться постоянным независимо от колебаний входного (в розетке). Иначе устройство будет работать нестабильно. Следовательно, еще одна важнейшая функция БП – это стабилизация уровня напряжения.

В целом структура блока питания состоит из трансформатора, выпрямителя, фильтра и стабилизатора.

Помимо основных узлов еще используется ряд вспомогательных, например, индикаторные светодиоды, которые сигнализируют о наличие подведенного напряжения. А если в БП предусмотрена его регулировка, то естественно там будет вольтметр, а возможно еще и амперметр.

Трансформатор

В данной схеме трансформатор применяется для снижения напряжения в розетке 220 В до необходимого уровня, чаще всего 5 В, 9 В, 12 В или 15 В. При этом еще осуществляется гальваническая развязка высоковольтных с низковольтными цепями. Поэтому при любых внештатных ситуациях напряжение на электронном устройстве не превысит значение величины вторичной обмотки. Также гальваническая развязка повышает безопасность обслуживающего персонала. В случае прикосновения к прибору, человек не попадет под высокий потенциал 220 В.

Конструкция трансформатора довольно проста. Он состоит из сердечника, выполняющего функцию магнитопровода, который изготовляется из тонких, хорошо проводящих магнитный поток, пластин, разделенных диэлектриком, в качестве которого служит нетокопроводящий лак.

На стержень сердечника намотаны минимум две обмотки. Одна первичная (еще ее называют сетевая) – на нее подается 220 В, а вторая – вторичная – с нее снимается пониженное напряжение.

Принцип работы трансформатора заключается в следующем. Если к сетевой обмотке приложить напряжение, то, поскольку она замкнута, в ней начнет протекать переменный ток. Вокруг этого тока возникает переменное магнитное поле, которое собирается в сердечнике и протекает по нему в виде магнитного потока. Поскольку на сердечнике расположена еще одна обмотка – вторичная, то поде действием переменного магнитного потока в ней навидится электродвижущая сила (ЭДС). При замыкании этой обмотки на нагрузку, через нее будет протекать переменный ток.

Радиолюбители в своей практике чаще всего применяют два вида трансформаторов, которые главным образом отличатся типом сердечника – броневой и тороидальный. Последний удобнее в применении тем, что на него достаточно просто можно домотать нужное количество витков, тем самым получить необходимое вторичное напряжение, которое прямопропорционально зависит от количества витков.

Основными для нас являются два параметра трансформатора – напряжение и ток вторичной обмотки. Величину тока примем равной 1 А, поскольку на такое же значение мы возьмем стабилитроны. О чем немного далее.

Продолжаем собирать блок питания своими руками. И следующим порядковым элементом в схеме установлен диодный мост, он же полупроводниковый или диодный выпрямитель. Предназначен он для преобразования переменного напряжения вторичной обмотки трансформатора в постоянное, а точнее говоря, в выпрямленное пульсирующее. Отсюда и происходит название «выпрямитель».

Существуют различные схемы выпрямления, однако наибольшее применение получила мостовая схема. Принцип работы ее заключается в следующем. В первый полупериод переменного напряжения ток протекает по пути через диод VD1, резистор R1 и светодиод VD5. Далее ток возвращается к обмотке через открытый VD2.

К диодам VD3 и VD4 в этот момент приложено обратное напряжение, поэтому они заперты и ток через них не протекает (на самом деле протекает только в момент коммутации, но этим можно пренебречь).

В следующий полупериод, когда ток во вторичной обмотке изменит свое направление, произойдет все наоборот: VD1 и VD2 закроются, а VD3 и VD4 откроются. При этом направление протекания тока через резистор R1 и светодиод VD5 останется прежним.

Диодный мост можно спаять из четырех диодов, соединенных согласно схемы, приведенной выше. А можно купить готовый. Они бывают горизонтального и вертикального исполнения в разных корпусах. Но в любом случае имеют четыре вывода. На два вывода подается переменное напряжение, они обозначаются знаком «~», оба одинаковой длины и самые короткие.

С двух других выводов снимается выпрямленное напряжение. Обозначаются они «+» и «-». Вывод «+» имеет наибольшую длину среди остальных. А на некоторых корпусах возле него делается скос.

Конденсаторный фильтр

После диодного моста напряжение имеет пульсирующий характер и еще непригодно для питания микросхем и тем более микроконтроллеров, которые очень чувствительны к различного рода перепадам напряжения. Поэтому его необходимо сгладить. Для этого можно применяется дроссель либо конденсатор. В рассматриваемой схеме достаточно использовать конденсатор. Однако он должен иметь большую емкость, поэтому следует применять электролитический конденсатор. Такие конденсаторы зачастую имеют полярность, поэтому ее необходимо соблюдать при подключении в схему.

Отрицательный вывод короче положительного и на корпусе возле первого наносится знак «-».

Стабилизатор напряжения LM 7805, LM 7809, LM 7812

Вы наверное замечали, что величина напряжения в розетке не равна 220 В, а изменяется в некоторых пределах. Особенно это ощутимо при подключении мощной нагрузки. Если не применять специальных мер, то оно и на выходе блока питания будет изменяться в пропорциональном диапазоне. Однако такие колебания крайне не желательны, а иногда и недопустимы для многих электронных элементов. Поэтому напряжение после конденсаторного фильтра подлежит обязательной стабилизации. В зависимости от параметров питаемого устройства применяются два варианта стабилизации. В первом случае используются стабилитрон, а во втором – интегральный стабилизатор напряжения. Рассмотрим применение последнего.

В радиолюбительской практике широкое применение получили стабилизаторы напряжения серии LM78xx и LM79xx. Две буквы указывают на производителя. Поэтому вместо LM могут быть и другие буквы, например CM. Маркировка состоит из четырех цифр. Первые две – 78 или 79 означают соответственно положительно или отрицательное напряжение. Две последние цифры, в данном случае вместо них два икса: хх, обозначают величину выходного U. Например, если на позиции двух иксов будет 12, то данный стабилизатор выдает 12 В; 08 – 8 В и т.д.

Для примера расшифруем следующие маркировки:

LM7805 → 5 В, положительное напряжение

LM7912 → 12 В, отрицательное U

Интегральные стабилизаторы имеют три вывода: вход, общий и выход; рассчитаны на ток 1А.

Если выходное U значительно превышает входное и при этом потребляется предельный ток 1 А, то стабилизатор сильно нагревается, поэтому его следует устанавливать на радиатор. Конструкция корпуса предусматривает такую возможность.

Если ток нагрузки гораздо ниже предельного, то можно и не устанавливать радиатор.

Схема блока питания в классическом исполнении включает: сетевой трансформатор, диодный мост, конденсаторный фильтр, стабилизатор и светодиод. Последний выполняет роль индикатора и подключается через токоограничивающий резистор.

Поскольку в данной схеме лимитирующим по тока элементов является стабилизатор LM7805 (допустимое значение 1 А), то все остальные компоненты должны быть рассчитаны на ток не менее 1 А. Поэтому и вторичная обмотка трансформатора выбирается на ток от одного ампера. Напряжение ее должно быть не ниже стабилизированного значения. А по хорошему его следует выбирать из таких соображений, что после выпрямления и сглаживания U должно быть на 2 – 3 В выше, чем стабилизированное, т.е. на вход стабилизатора следует подавать на пару вольт больше его выходного значения. Иначе он будет работать некорректно. Например, для LM7805 входное U = 7 – 8 В; для LM7805 → 15 В. Однако следует учитывать, что при слишком завышенном значении U, микросхема будет сильно нагреваться, поскольку «лишнее» напряжение гасится на ее внутреннем сопротивлении.

Диодный мост можно сделать из диодов типа 1N4007, или взять готовый на ток не менее 1 А.

Сглаживающий конденсатор C1 должен иметь большую емкость 100 – 1000 мкФ и U = 16 В.

Конденсаторы C2 и C3 предназначены для сглаживания высокочастотных пульсаций, которые возникают при работе LM7805. Они устанавливаются для большей надежности и носят рекомендательный характер от производителей стабилизаторов подобных типов. Без таких конденсаторов схема также нормально работает, но поскольку они практически ничего не стоят, то лучше их поставить.

Блок питания своими руками на 78 L 05, 78 L 12, 79 L 05, 79 L 08

Часто необходимо питать только одну или пару микросхем или маломощных транзисторов. В таком случае применять мощный блок питания не рационально. Поэтому лучшим вариантом будет применение стабилизаторов серии 78L05, 78L12, 79L05, 79L08 и т.п. Они рассчитаны на максимальный ток 100 мА = 0,1 А, но при этом очень компактные и по размерам не больше обычного транзистора, а также не требует установки на радиатор.

Маркировка и схема подключения аналогичны, рассмотренной выше серии LM, только отличается расположением выводов.

Для примера изображена схема подключения стабилизатора 78L05. Она же подходит и для LM7805.

Схема включения стабилизаторов отрицательно напряжения приведена ниже. На вход подается -8 В, а на выходе получается -5 В.

Как видно, сделать блок питания своими руками очень просто. Любое напряжение можно получить путем установки соответствующего стабилизатора. Следует также помнить о параметрах трансформатора. Далее мы рассмотри, как сделать блок питания с регулировкой напряжения.

В большинстве современных электронных устройств практически не используются аналоговые (трансформаторные) блоки питания, им на смену пришли импульсные преобразователи напряжения. Чтобы понять, почему так произошло, необходимо рассмотреть конструктивные особенности, а также сильные и слабы стороны этих устройств. Мы также расскажем о назначении основных компонентов импульсных источников, приведем простой пример реализации, который может быть собран своими руками.

Конструктивные особенности и принцип работы

Из нескольких способов преобразования напряжения для питания электронных компонентов, можно выделить два, получивших наибольшее распространение:

  1. Аналоговый, основным элементом которого является понижающий трансформатор, помимо основной функции еще и обеспечивающий гальваническую развязку.
  2. Импульсный принцип.

Рассмотрим, чем отличаются эти два варианта.

БП на основе силового трансформатора

Рассмотрим упрощенную структурную схему данного устройства. Как видно из рисунка, на входе установлен понижающий трансформатор, с его помощью производится преобразование амплитуды питающего напряжения, например из 220 В получаем 15 В. Следующий блок – выпрямитель, его задача преобразовать синусоидальный ток в импульсный (гармоника показана над условным изображением). Для этой цели используются выпрямительные полупроводниковые элементы (диоды), подключенные по мостовой схеме. Их принцип работы можно найти на нашем сайте.

Следующий блок играет выполняет две функции: сглаживает напряжение (для этой цели используется конденсатор соответствующей емкости) и стабилизирует его. Последнее необходимо, чтобы напряжение «не проваливалось» при увеличении нагрузки.

Приведенная структурная схема сильно упрощена, как правило, в источнике данного типа имеется входной фильтр и защитные цепи, но для объяснения работы устройства это не принципиально.

Все недостатки приведенного варианта прямо или косвенно связаны с основным элементом конструкции – трансформатором. Во-первых, его вес и габариты, ограничивают миниатюризацию. Чтобы не быть голословным приведем в качестве примера понижающий трансформатор 220/12 В номинальной мощностью 250 Вт. Вес такого агрегата – около 4-х килограмм, габариты 125х124х89 мм. Можете представить, сколько бы весила зарядка для ноутбука на его основе.


Во-вторых, цена таких устройств порой многократно превосходит суммарную стоимость остальных компонентов.

Импульсные устройства

Как видно из структурной схемы, приведенной на рисунке 3, принцип работы данных устройств существенно отличается от аналоговых преобразователей, в первую очередь, отсутствием входного понижающего трансформатора.


 Рисунок 3. Структурная схема импульсного блока питания

Рассмотрим алгоритм работы такого источника:

  • Питание поступает на сетевой фильтр, его задача минимизировать сетевые помехи, как входящие, так и исходящие, возникающие вследствие работы.
  • Далее вступает в работу блок преобразования синусоидального напряжения в импульсное постоянное и сглаживающий фильтр.
  • На следующем этапе к процессу подключается инвертор, его задача связана с формированием прямоугольных высокочастотных сигналов. Обратная связь с инвертором осуществляется через блок управления.
  • Следующий блок – ИТ, он необходим для автоматического генераторного режима, подачи напряжения на цепи, защиты, управления контроллером, а также нагрузку. Помимо этого в задачу ИТ входит обеспечение гальванической развязки между цепями высокого и низкого напряжения.

В отличие от понижающего трансформатора, сердечник этого устройства изготавливается из ферримагнитных материалов, это способствует надежной передачи ВЧ сигналов, которые могут быть в диапазоне 20-100 кГц. Характерная особенность ИТ заключается в том, что при его подключении критично включение начала и конца обмоток. Небольшие размеры этого устройства позволяют изготавливать приборы миниатюрных размеров, в качестве примера можно привести электронную обвязку (балласт) светодиодной или энергосберегающей лампы.


  • Далее вступает в работу выходной выпрямитель, поскольку он работает с высокочастотным напряжением, для процесса необходимы быстродействующие полупроводниковые элементы, поэтому для этой цели применяют диоды Шоттки.
  • На завершавшей фазе производится сглаживание на выгодном фильтре, после чего напряжение подается на нагрузку.

Теперь, как и обещали, рассмотрим принцип работы основного элемента данного устройства – инвертора.

Как работает инвертор?

ВЧ модуляцию, можно сделать тремя способами:

  • частотно-импульсным;
  • фазо-импульсным;
  • широтно-импульсным.

На практике применяется последний вариант. Это связано как с простотой исполнения, так и тем, что у ШИМ неизменна коммуникационная частота, в отличие от двух остальных способов модуляции. Структурная схема, описывающая работу контролера, показана ниже.


Алгоритм работы устройства следующий:

Генератор задающей частоты формирует серию прямоугольных сигналов, частота которых соответствует опорной. На основе этого сигнала формируется U П пилообразной формы, поступающее на вход компаратора К ШИМ. Ко второму входу этого устройства подводится сигнал U УС, поступающий с регулирующего усилителя. Сформированный этим усилителем сигнал соответствует пропорциональной разности U П (опорное напряжение) и U РС (регулирующий сигнал от цепи обратной связи). То есть, управляющий сигнал U УС, по сути, напряжением рассогласования с уровнем, зависящим как от тока на грузке, так и напряжению на ней (U OUT).

Данный способ реализации позволяет организовать замкнутую цепь, которая позволяет управлять напряжением на выходе, то есть, по сути, мы говорим о линейно-дискретном функциональном узле. На его выходе формируются импульсы, с длительностью, зависящей от разницы между опорным и управляющим сигналом. На его основе создается напряжение, для управления ключевым транзистором инвертора.

Процесс стабилизации напряжения на выходе производится путем отслеживания его уровня, при его изменении пропорционально меняется напряжение регулирующего сигнала U РС, что приводит к увеличению или уменьшению длительности между импульсами.

В результате происходит изменение мощности вторичных цепей, благодаря чему обеспечивается стабилизация напряжения на выходе.

Для обеспечения безопасности необходима гальваническая развязка между питающей сетью и обратной связью. Как правило, для этой цели используются оптроны.



Сильные и слабые стороны импульсных источников

Если сравнивать аналоговые и импульсные устройства одинаковой мощности, то у последних будут следующие преимущества:

  • Небольшие размеры и вес, за счет отсутствия низкочастотного понижающего трансформатора и управляющих элементов, требующих отвода тепла при помощи больших радиаторов. Благодаря применению технологии преобразования высокочастотных сигналов можно уменьшить емкость конденсаторов, используемых в фильтрах, что позволяет устанавливать элементы меньших габаритов.
  • Более высокий КПД, поскольку основные потери вызывают только переходные процессы, в то время как в аналоговых схемам много энергии постоянно теряется при электромагнитном преобразовании. Результат говорит сам за себя, увеличение КПД до 95-98%.
  • Меньшая стоимость за счет применения мене мощных полупроводниковых элементов.
  • Более широкий диапазон входного напряжения. Такой тип оборудования не требователен к частоте и амплитуде, следовательно, допускается подключение к различным по стандарту сетям.
  • Наличие надежной защиты от КЗ, превышения нагрузки и других нештатных ситуаций.

К недостаткам импульсной технологии следует отнести:

Наличие ВЧ помех, это является следствием работы высокочастотного преобразователя. Такой фактор требует установки фильтра, подавляющего помехи. К сожалению, его работа не всегда эффективна, что накладывает некоторые ограничения на применение устройств данного типа в высокоточной аппаратуре.

Особые требования к нагрузке, она не должна быть пониженной или повышенной. Как только уровень тока превысит верхний или нижний порог, характеристики напряжения на выходе начнут существенно отличаться от штатных. Как правило, производители (в последнее время даже китайские) предусматривают такие ситуации и устанавливают в свои изделия соответствующую защиту.

Сфера применения

Практически вся современная электроника запитывается от блоков данного типа, в качестве примера можно привести:



Собираем импульсный БП своими руками

Рассмотрим схему простого источника питания, где применяется вышеописанный принцип работы.


Обозначения:

  • Резисторы: R1 – 100 Ом, R2 – от 150 кОм до 300 кОм (подбирается), R3 – 1 кОм.
  • Емкости: С1 и С2 – 0,01 мкФ х 630 В, С3 -22 мкФ х 450 В, С4 – 0,22 мкФ х 400 В, С5 – 6800 -15000 пФ (подбирается),012 мкФ, С6 – 10 мкФ х 50 В, С7 – 220 мкФ х 25 В, С8 – 22 мкФ х 25 В.
  • Диоды: VD1-4 – КД258В, VD5 и VD7 – КД510А, VD6 – КС156А, VD8-11 – КД258А.
  • Транзистор VT1 – KT872A.
  • Стабилизатор напряжения D1 – микросхема КР142 с индексом ЕН5 – ЕН8 (в зависимости от необходимого напряжения на выходе).
  • Трансформатор Т1 – используется ферритовый сердечник ш-образной формы размерами 5х5. Первичная обмотка наматывается 600 витков проводом Ø 0,1 мм, вторичная (выводы 3-4) содержит 44 витка Ø 0,25 мм, и последняя – 5 витков Ø 0,1 мм.
  • Предохранитель FU1 – 0.25А.

Настройка сводится к подбору номиналов R2 и С5, обеспечивающих возбуждение генератора при входном напряжении 185-240 В.

Рано или поздно перед радиолюбителем возникает проблема изготовления универсального блока питания (БП), который пригодился бы на «все случаи жизни». То есть имел достаточную мощность, надёжность и регулируемое в широких пределах выходное напряжение, к тому же защищал нагрузку от «чрезмерного потребления» тока при испытаниях и не боялся коротких замыканий.

Предлагается, по мнению автора, наиболее удовлетворяющий этим условиям достаточно простой для повторения БП, обеспечивающий стабилизированное напряжение 1 ,5-24 В при выходном токе до ЗА. Кроме того, он может работать в режиме источника тока с возможностью плавной регулировки тока стабилизации в пределах 10-100 мА или с фиксированными значениями тока 0,1 А, 1 А, 3 А.

Рассмотрим схему блока питания (см.рис.). Основой её является традиционная схема стабилизатора напряжения, «сердцем» - микросхема КР142ЕН12, которая в настоящее время доступна широкому кругу радиолюбителей. В качестве силового трансформатора выбран довольно мощный унифицированный накальный трансформатор ТН-56, который имеет четыре вторичные обмотки с допустимым током 3,4 А и напряжением каждой 6,3 В. В зависимости от требуемого выходного напряжения переключателем SA2 подключаются две, три или четыре последовательно соединённые обмотки. Это необходимо для уменьшения мощности, рассеиваемой на регулирующем элементе, а, следовательно, повышения КПД устройства и облегчения температурного режима. Действительно, в самом неблагоприятном режиме, при максимальной разности между входным и выходным напряжениями (конечно, если выходное напряжение соответствует диапазону, указанному переключателем SA2) и максимальном токе ЗА рассеиваемая на регулирующем элементе мощность составит: Ppacc.max = (Uвx.max-2Uvd-Uвых.min)*Imax (1) Ррасс.max = (12,6-2*0,7-1,5)*3 = 29,1 Вт, где Uвх.max - максимальное входное действующее напряжение данного диапазона; Uвых.min - минимальное выходное напряжение данного диапазона; Uvd - падение напряжения на диоде выпрямительного моста. Легко проверить, что без разделения выходного напряжения на диапазоны рассеиваемая регулирующим элементом мощность достигает 70 Вт.

Переменное напряжение выпрямляется диодным мостом VD1-VD4 и сглаживается на конденсаторе С5. Предохранитель FU2 защищает трансформатор при выходе из строя диодов выпрямителя. Транзисторы VT1, VT2 служат для увеличения выходного тока БП и облегчения режима работы интегрального стабилизатора DA1. Резистором R1 задаётся ток через DA1, открывающий VT2:
IDA1 = Uбэvt2/R1 = 0,7/51 = 0,014 А, (2)
где Uбэvt2 - открывающее напряжение эмиттер-база транзистора VT2. При токе 14 мА микросхема DA1 может работать без радиатора. Для повышения стабильности выходного напряжения регулирующее напряжение снимается с линейки резисторов R2-R4, подключенной к выходу микросхемы и подаётся на «управляющий» вывод 01 DA1 через развязывающий диод VD6. Регулировка выходного напряжения осуществляется резисторами: R4 - «ГРУБО» и R3 - «ТОЧНО». Стабилизатор тока выполнен на DA1, токозадающих резисторах R5-R9 и развязывающем диоде VD7. Выбор необходимого дискретного тока стабилизации осуществляется переключателем SA3. Кроме того, на пределе «10-100 мА» возможна плавная регулировка тока резистором R9. При необходимости можно изменить ток стабилизации, изменив номиналы задающих резисторов используя формулу:
R = 1,35/Iстаб, (3)
где R - сопротивление токозадающего резистора, Ом; Iстаб - ток стабилизации, А. Мощность токозадающих резисторов определяется по формуле:
Р = I*I*R, (4)
где I - ток стабилизации диапазона; R - сопротивление резистора. Реально мощность токозадающих резисторов из соображения надёжности сознательно увеличена. Так резистор R8 типа С5-16В выбран мощностью 10 Вт. В режиме стабилизации тока (переключатель SA3 в положении «ЗА») на резисторе рассеивается мощность 3,8 Вт. И если даже поставить пятиваттный резистор, то его загрузка по мощности составит 72% от максимально допустимой. Аналогично R7 типа С5-16В имеет мощность 5 Вт, но также можно применить МЛТ-2. Резистор R6 типа МЛТ-2, но можно поставить МЛТ-1. R9- проволочный переменный резистор типа ППЗ-43 мощностью 3 Вт. R5 типа МЛТ-1. Эти резисторы надо располагать так, чтобы они охлаждались наилучшим образом и не грели по возможности другие элементы схемы, а также друг друга. Для наглядности регулировки (устанавливаемого тока) на лимбе резистора R9 делают отметки 10, 20, 50, 75 и 100 мА, воспользовавшись внешним миллиамперметром (тестером), подключив его непосредственно к гнёздам БП.

Дополнительные удобства при работе с БП обеспечивает вольтметр pV, в качестве которого используется микроамперметр типа М95 с током полного отклонения 0,15 мА.
Сопротивление резистора R11 подбирается так, чтобы конечному значению шкалы соответствовало напряжение 30 В. Также можно использовать любую другую измерительную головку с током полного отклонения до 1,5 мА, подобрав токоограничительный резистор R11.
В качестве переключателей SA2, SA3 используются галетные - типа 11П3НМП. Для увеличения допустимого коммутируемого тока эквивалентные выводы трёх галет запараллелены. Фиксатор установлен в зависимости от количества положений.
Конденсатор С5 сборный и состоит из пяти параллельно включенных конденсаторов типа К50-12 ёмкостью 2000 мкФ х 50 В.

Транзистор VT1 установлен снаружи на радиаторе площадью 400 см2. Его можно заменить на КТ803А, КТ808А, VT2 может быть заменён на КТ816Г. Пару транзисторов VT1, VT2 можно заменить одним КТ827А, Б, В или Д. Диоды VD6, VD7 любые, лучше германиевые с меньшим прямым падением напряжения и обратным не менее 30 В. Диоды VD1 -VD4 типа КД206А, КД202А, Б, В или аналогичные устанавливаются на радиаторах.

При самостоятельном изготовлении трансформатора TV1 можно руководствоваться методикой, описанной в . Габаритная мощность трансформатора должна быть не менее 100 Вт, лучше 120Вт. При этом можно будет домотать ещё одну обмотку напряжением 6,3 В. В этом случае добавится ещё один диапазон 24 - 30 В, что обеспечит при токе нагрузки 3 А диапазон регулирования выходного напряжения 1,5-30 В.

Наладка блока питания проводится по известной методике и особенностей не имеет. Правильно собранный БП начинает работать сразу. При работе с БП вначале переключателем SA2 выбирают необходимый диапазон выходного напряжения, резисторами «ГРУБО» и «ТОЧНО» выставляют требуемое выходное напряжение, ориентируясь по показаниям встроенного вольтметра. Переключателем SA3 выбирают предел ограничения тока и подключают нагрузку. Следует отметить, что при всей простоте схемы данный блок питания совмещает два устройства: стабилизатор напряжения плюс стабилизатор тока. БП не боится коротких замыканий и даже может защитить элементы подключаемого к нему электронного устройства, что очень важно при проведении различных испытаний в радиолюбительской практике.

ЛИТЕРАТУРА
1. Нефёдов А.В., Аксёнов А.И., Элементы схем бытовой радиоаппаратуры, микросхемы: Справоч-ник.-М: Радиосвязь, 1993.
2. Акимов Н.Н., Резисторы, конденсаторы, трансформаторы, дроссели, коммутационные устройства РЭА: Справочник.-Минск.: Беларусь, 1994.
3. Полупроводниковые приемно-усилительные устройства: Справочник радиолюбителя/Р.М.Терещук, К.М.Терещук.-Киев: Наукова думка, 1988.

Радиохобби 05-1999

Список радиоэлементов

Обозначение Тип Номинал Количество Примечание Магазин Мой блокнот
DA1 Линейный регулятор

LM317

1 КР142ЕН12 В блокнот
VT1 Биполярный транзистор

КТ819ГМ

1 В блокнот
VT2 Биполярный транзистор

КТ814Г

1 В блокнот
VD1-VD4 Диод

КД206А

4 В блокнот
VD5 Диод

КД212А

1 В блокнот
VD6, VD7 Диод

Д9Е

2 В блокнот
С1-С4, С7 Конденсатор 2.2 нФ 63 В 5 В блокнот
С5 10000 мкФ 50 В 1 В блокнот
С6 Электролитический конденсатор 220 мкФ 63 В 1 В блокнот
R1 Резистор

51 Ом

1 В блокнот
R2 Резистор

1.2 кОм

1 В блокнот
R3 Переменный резистор 3.3 кОм 1 В блокнот
R4 Переменный резистор 22 кОм 1 В блокнот
R5 Резистор

13 Ом

1 1 Вт В блокнот
R6 Резистор

4.3 Ом

1 2 Вт В блокнот
R7 Резистор

1.2 Ом

1 5 Вт В блокнот
R8 Резистор

0.43 Ом

1 10 Вт В блокнот
R9 Переменный резистор 100 Ом 1 3 Вт В блокнот
R10 Резистор


У многих из нас скопились различные блоки питания от ноутбуков, принтеров или мониторов напряжением +12, +19, +22. Это отличные источники питания, имеющие защиту и от короткого замыкания и от перегрева. Тогда как в домашней, радиолюбительской практике, постоянно требуется регулируемый, стабилизированный источник. Если не целесообразно вносить изменения в схему уже имеющихся блоков питания, то на помощь придет совсем несложная приставка к такому блоку.

Понадобится

Для сборки любительской приставки с плавной регулировкой выходного напряжения нам понадобятся:
  • - монтажная коробочка;
  • - два гнезда внутренним диаметром 5.2 мм;
  • - потенциометр 10 кОм;
  • - два постоянных резистора 22 кОм каждый;
  • - панельный .
Статья будет состоять из нескольких законченных частей, в каждой из которых будут подробно описаны шаги, особенности и подводные камни используемых компонентов.

Понижающий DС-DC преобразователь на микросхеме lm2596

Микросхема lm2596, на которой реализован модуль, хороша тем, что имеет защиту от перегрева и защиту от короткого замыкания, но имеет несколько особенностей.
Посмотрите на типовой вариант ее включения, в данном случае, микросхема редакции выходного фиксированного напряжения +5 вольт, но, для сути это не важно:


Поддержание стабильного уровня напряжения, обеспечивается подключением выхода обратной связи четвертой (Feed Back) ножки микросхемы, подключенной непосредственно к выходу стабилизированного напряжения.
В рассматриваемом конкретном модуле, применена редакция микросхемы с изменяемым выходным напряжением, но принцип регулирования выходного напряжения тот же:


К выходу модуля, подключается резистивный делитель R1- R2 с верхним включенным подстроечным резистором R1, вводя сопротивление, которого, выходное напряжение микросхемы можно менять. В этом модуле R1 = 10 кОм R2 = 0.3 кОм. Плохо то, что регулировка не плавная и осуществляется только на последних 5-6 оборотах подстроечного резистора.
Для осуществления плавной регулировки выходного напряжения, радиолюбители исключают резистор R2, а подстроечный резистор R1 меняют на переменный. Схема выходит вот такой:


А как раз вот тут, возникает уже серьезная проблема. Дело в том, в течении эксплуатации переменного резистора, рано или поздно, контакт (его прилегание к резистивной подковке) среднего вывода нарушается и вывод 4 (Feed Back) микросхемы оказывается (пусть и на миллисекунду) в воздухе. Это ведет к мгновенному выходу микросхемы из строя.
Ситуация так же плоха, когда для подсоединения переменного резистора используются проводники – резистор получается выносной – это, так же может способствовать потере контакта. Потому, штатный резистивный делитель R1 и R2 следует выпаять, а вместо него, впаять два постоянных прямо на плате – этим решается проблема потери контакта с переменным резистором при любых случаях. Сам переменный резистор, следует припаять уже к выводам распаянных.
На схеме, R1= 22 кОм и R2=22 кОм, а R3=10 кОм.


На реальной схеме. R2 был сопротивлением соответствующим его маркировке, а вот R1 меня удивил, хотя на нем и нанесена маркировка 10 кОм на самом деле, его номинальное сопротивление оказалось 2 кОм.


Удалите R2 и поставьте на его месте каплю припоя. Удалите резистор R1 и переверните плату на обратную сторону:


Припаяйте два новых R1 и R2 резистора руководствуясь фотографией. Как видно, будущие проводники переменного резистора R3 будут подключаться к трем точкам делителя.
Всё, отложим модуль в сторону.
На очереди панельный ампервольтметр.

Вольтамперметр DSN-VC288

DSN-VC288 не годится для сборки лабораторного источника питания, так как минимальный ток, который с его помощью можно измерить составляет 10 мА.
Но ампервольтметр отлично подходит для сборки любительской конструкции, а потому, применю я именно его.
Вид с обратной стороны такой:


Обратите внимание на расположение разъемов и доступных регулировочных элементов и особенно на высоту разъема измерения тока:


Поскольку, выбранный мной для этой самоделки корпус не имеет достаточной высоты, то металлические штырьки токового разъема DSN-VC288 мне пришлось скусить, а прилагающиеся толстые проводники - напаять на штырьки непосредственно. Перед пайкой, сделайте на концах проводков по петельке, и насадив каждую на каждый штырек паяйте – для надежности:

Схема

Принципиальная схема соединения DSN-VC288 и lm2596


Левая часть DSN-VC288:
  • - черный тонкий провод не подключается ни к чему, заизолируете его конец;
  • - желтый тонкий соедините с плюсовым выходом модуля lm2596 – НАГРУЗКА «ПЛЮС»;
  • - красный тонкий соедините с плюсовым входом модуля lm2596.
Правая часть DSN-VC288:
  • - черный толстый соедините с минусовым выходом модуля lm2596;

Окончательная сборка блока

Монтажную коробочку я использовал размерами 85 x 58 x 33 мм.:


Нанеся разметку карандашом, диском дремеля, я вырезал окно для DSN-VC288 по размеру внутреннего бортика прибора. При этом, вначале я пропилил диагонали, а за тем, отпиливал отдельные сектора по периметру размеченного прямоугольника. Плоским напильником придется поработать, понемногу подгоняя окно под внутренний бортик DSN-VC288:


На этих фото, крышка не прозрачная. Прозрачную я решил использовать позднее, но это не важно, кроме прозрачности, они абсолютно одинаковые.
Так же, наметьте отверстие под нарезной воротник переменного резистора:


Обратите внимание, что монтажные ушки базовой половины коробочки обрезаны. А на саму микросхему, имеет смысл наклеить небольшой радиатор. У меня под рукой были готовые, но, нетрудно выпилить подобный из радиатора, допустим, старой видеокарты. Подобный я выпиливал для установки на PCH чип ноутбука, ничего сложного =)


Монтажные ушки помешали бы при установке вот таких гнезд 5.2мм:


В итоге, у вас должно получиться именно вот что:
При этом, слева находится входное гнездо, справа – выход:

Проверка

Подайте питание на приставку и посмотрите на дисплей. В зависимости от положения оси переменного резистора вольты прибор может показывать разные, а вот ток, должен быть по нулям. Если это не так, значит, прибор придется откалибровать. Хотя, я много раз читал, что заводом это уже сделано, и ничего от нас делать не придется, но все-таки.
Но вначале обратите внимание на верхний левый угол платы DSN-VC288, два металлизированных отверстия предназначены для установки прибора на ноль.


Итак, если без нагрузки прибор показывает некий ток, то:
  • - выключите приставку;
  • - надежно замкните пинцетом эти два контакта;
  • - включите приставку;
  • - удалите пинцет;
  • - отключите нашу приставку от блока питания, и подключите ее вновь.

Испытания на нагрузку

Мощного резистора у меня нет, но был кусочек нихромовой спирали:


В холодном состоянии сопротивление составило около 15 ом, в горячем, около 17 ом.
На видео, вы можете посмотреть испытания получившейся приставки как раз на такую нагрузку, ток я сравнивал с образцовым прибором. Блок питания был взят на 12 вольт от давно исчезнувшего ноутбука. Так же на видео виден диапазон регулируемого напряжения на выходе приставки.

Итог

  • - приставка не боится короткого замыкания;
  • - не боится перегрева;
  • - не боится обрыва цепей регулировочного резистора, при его обрыве, напряжения автоматически падает до безопасного уровня ниже полутора вольт;
  • - приставка, так же легко выдержит, если вход и выход будут при подключении перепутаны местами – такое случалось;
  • - применение найдется любому внешнему блоку питания от 7 вольт и до 30 вольт максимум.