Конкурс начинающих радиолюбителей
“Моя радиолюбительская конструкция”

Конструкция несложного лабораторного блока питания на транзисторах от “0” до “12” вольт, и подробное описание всего процесса изготовления устройства

Конкурсная конструкция начинающего радиолюбителя:
“Регулируемый блок питания 0-12 В на транзисторах”

Здравствуйте уважаемые друзья и гости сайта!
Представляю на ваш суд четвертую конкурсную работу.
Автор конструкции – Фолкин Дмитрий, город Запорожье, Украина.

Регулируемый блок питания 0-12 В на транзисторах

Мне нужен был БП, регулируемый от 0 и до … В (чем больше, тем лучше). Я пересмотрел несколько книг и остановился на конструкции, предложенной в книге Борисова «Юный радиолюбитель». Там очень хорошо все расписано, как раз для начинающего радиолюбителя. В процессе создания такого сложного для меня устройства я допускал некоторые ошибки, анализ которых я сделал в данном материале. Мое устройство состоит из двух частей: электрической части и деревянного корпуса.

Часть 1. Электрическая часть БП.

Рисунок 1 – Принципиальная электрическая схема блока питания из книги

Я начал с подбора необходимых деталей. Некоторые из них я нашел у себя, а другие покупал на радиорынке.

Рисунок 2 – Детали для электрической части

На рис. 2 представлены такие детали:

1 – вольтметр , показывающий выходное напряжение БП (я купил вольтметр без названия с тремя шкалами, к которому для правильных показаний необходимо подбирать шунтирующий резистор);
2 – вилка сетевого питания БП (я взял зарядку от Motorola, вынул плату, а вилку оставил);
3 – лампочка с патроном , которая будет служить индикатором подключения БП к сети (лампочка 12.5 В 0.068 А, две таких я нашел в каком-то старом радиоприемнике);
4 – выключатель из сетевого удлинителя для компьютера (внутри него есть лампочка, к сожалению, у меня была сгоревшая);
5 – резистор 10 кОм переменный регулировочный группы А , т.е. с линейной функциональной характеристикой и ручка к нему; нужен для плавного изменения выходного напряжения БП (я взял СП3-4ам, а ручку из радиоприемника);
6 – красная «+» и черная «-» клеммы , служащие для подключения нагрузки к БП;
7 – плавкий предохранитель 0.5 А , установленный в фиксаторах на ножках (я нашел в старом радиоприемнике стеклянный предохранитель 6Т500 с четырьмя ножками);
8 – трансформатор понижающий 220 В/12 В также на четырех ножках (можно ТВК-70; у меня был без маркировки, но продавец написал на нем «12 В»);
9 – четыре диода с максимальным выпрямленным током 0.3 А для выпрямительного диодного моста (можно Д226, серии Д7 с любой буквой или выпрямительный блок КЦ402; я взял Д226Б);
10 – транзистор средней или большой мощности с радиатором и фиксирующим фланцем (можно П213Б или П214 – П217; я взял П214 сразу с радиатором, чтобы не грелся);
11 – два электролитических конденсатора на 500 мкФ или больше, один 15 В или больше, второй 25 В или больше (можно К50-6; я взял К50-35 оба на 1000 мкФ, один 16 В, второй 25 В);
12 – стабилитрон с напряжением стабилизации 12 В (можно Д813, Д811 или Д814Г; я взял Д813);
13 – маломощный низкочастотный транзистор (можно МП39, МП40 – МП42; у меня МП41А);
14 – резистор постоянный 510 Ом, 0.25 Вт (можно МЛТ; я взял подстроечный СП4-1 на 1 кОм, потому что его сопротивление надо будет подбирать);
15 – резистор постоянный 1 кОм, 0.25 Вт (мне попался высокоточный ±1%);
16 – резистор постоянный 510 Ом, 0.25 Вт (у меня МЛТ)
Также для электрической части мне понадобилось:
– односторонний фольгированный текстолит (рис. 3);
– самодельная минидрель со сверлами диаметром 1, 1.5, 2, 2.5 мм;
– проводки, болтики, гаечки и другие материалы и инструменты.

Рисунок 3 – На радиорынке мне попался очень старый советский текстолит

Далее, измеряя геометрические размеры имеющихся элементов, я нарисовал будущую плату в программе , которая не требует установки. Затем я взялся за изготовление печатной платы методом ЛУТ. Делал это первый раз, поэтому воспользовался данным видеоуроком _http://habrahabr.ru/post/45322/.

Этапы изготовления печатной платы:

1 . Распечатал в типографии на лазерном принтере на глянцевой бумаге 160 г/м2 нарисованную плату и вырезал (рис. 4).

Рисунок 4 – Изображение дорожек и расположение элементов на глянцевой бумаге

2 . Отрезал кусок текстолита размером 190х90 мм. За неимением ножниц по металлу воспользовался обычными канцелярскими ножницами, резалось долго и тяжело. С помощью наждачной бумаги нулевки и 96% этилового спирта подготовил текстолит к переносу тонера (рис. 5).

Рисунок 5 – Подготовленный фольгированный текстолит

3 . Сначала с помощью утюга перенес тонер с бумаги на металлизированную часть текстолита, грел долго, около 10 минут (рис. 6). Потом вспомнил, что хотел сделать еще и шелкографию, т.е. нанесение рисунка на плату со стороны деталей. Приложил бумагу с изображением деталей на не металлизированную часть текстолита, грел не долго, около 1 минуты, получилось плоховато. Все-таки сначала надо было шелкографию, а потом переносить дорожки.

Рисунок 6 – Бумага на текстолите после прогревания утюгом

4 . Далее необходимо удалить эту бумагу с поверхности текстолита. Я использовал теплую воду и щетку для обуви с металлическими ворсинками в середине (рис. 7). Оттирал бумагу очень усердно. Возможно, это была ошибка.

Рисунок 7 – Щетка для обуви

5 . После отмывки от глянцевой бумаги, на рисунке 8 видно, что тонер перевелся, но некоторые дорожки разорваны. Наверняка это из-за усердной работы щеткой. Поэтому пришлось купить маркер для CD\DVD дисков и дорисовать им практически все дорожки и контакты вручную (рис. 9).

Рисунок 8 – Текстолит после переноса тонера и удаления бумаги

Рисунок 9 – Дорисованные маркером дорожки

6 . Далее необходимо вытравить ненужный металл с текстолита, оставив нарисованные дорожки. Делал это так: налил в пластиковую посудину 1 л теплой воды, насыпал туда пол баночки хлорного железа и размешал пластиковой чайной ложкой. Затем положил туда фольгированный текстолит с размеченными дорожками (рис. 10). На баночке с хлорным железом обещанное время травления 40-50 минут (рис. 11). Подождав указанной время, я не обнаружил на будущей плате никаких изменений. Поэтому высыпал все хлорное железо, что было в баночке, в воду и размешал. В процессе травления я помешивал раствор пластмассовой ложечкой для ускорения процесса. Травилось долго, около 4 часов. Чтобы ускорить травление, можно было бы подогревать воду, но я такой возможности не имел. Раствор с хлорным железом можно восстановить с помощью железных гвоздей. У меня их не оказалось, поэтому я использовал толстые болты. Медь осела на болтах, а в растворе появился осадок. Раствор я слил в трехлитровую пластмассовую бутылку с толстым горлышком и поставил в кладовке.

Рисунок 10 – Заготовка печатной платы плавает в растворе хлорного железа

Рисунок 11 – Баночка с хлорным железом (масса не указана)

7 . После травления (рис. 12) я аккуратно промыл плату теплой водой с мылом и удалил тонер с дорожек этиловым спиртом (рис. 13).

Рисунок 12 – Текстолит с вытравленными дорожками и тонером

Рисунок 13 – Текстолит с вытравленными дорожками без тонера

8 . Далее я принялся за сверление отверстий. Для этого у меня есть самодельная минидрель (рис. 14). Для ее изготовления пришлось разобрать старый сломанный принтер Canon i250. Оттуда я взял моторчик на 24 В, 0.8 А, блок питания к нему и кнопку. Затем на радиорынке я приобрел цанговый патрон на вал 2 мм и 2 комплекта сверл диаметром 1, 1.5, 2, 2.5 мм (рис. 15). Патрон надевается на вал моторчика, вставляется сверло с держателем и зажимается. Сверху на моторчик я приклеил и припаял кнопку, которая приводит минидрель в действие. Сверла не особо поддаются центрированию, поэтому их немного «водит» по сторонам при работе, но в любительских целях использовать можно.

Рисунок 14 –

Рисунок 15 –

Рисунок 16 – Плата с высверленными отверстиями

9 . Потом покрываю плату флюсом, смазывая ее толстым слоем аптечного глицерина с помощью кисточки. После этого можно лудить дорожки, т.е. покрывать их слоем олова. Начав с широких дорожек, большой каплей припоя на паяльнике я водил по дорожкам, пока полностью не залудил плату (рис. 17).

Рисунок 17 – Луженая плата

10. В конце произвел монтаж деталей на плату. Начал я с самых массивных трансформатора и радиатора, а закончил транзисторами (где-то читал, что в конце всегда паяют транзисторы) и соединительными проводами. Также в конце монтажа в разрыв цепи стабилитрона, отмеченный на рис. 1 крестом, я включил мультиметр и подобрал такое сопротивление подстроечного резистора СП4-1, чтобы в этой цепи установился ток 11 мА. Такая наладка описана в книге Борисова «Юный радиолюбитель».

Рисунок 18 – Плата с деталями: вид снизу

Рисунок 19 – Плата с деталями: вид сверху

На рисунке 18 видно, что я немного не угадал с расположением отверстий для монтажа трансформатора и радиатора, пришлось досверливать. Также почти все отверстия для радиодеталей оказались немного меньше в диаметре, потому что ножки радиодеталей не влазили. Возможно дырки стали меньше после лужения припоем, поэтому следовало бы их сверлить после лужения. Отдельно надо сказать про отверстия под транзисторы – их расположение также оказалось неправильным. Тут мне надо было внимательнее и тщательнее рисовать схему в программе Sprint-Layout. При расположении базы, эмиттера и коллектора транзистора П214 мне следовало бы учитывать, что радиатор устанавливается на плату своей нижней стороной (рис. 20). Чтобы припаять выводы транзистора П214 к нужным дорожкам пришлось использовать медные кусочки провода. А у транзистора МП41А пришлось отогнуть вывод базы в другую сторону (рис. 21).

Рисунок 20 – Отверстия для выводов транзистора П214

Рисунок 21 – Отверстия для выводов транзистора МП41А

Часть 2. Изготовление деревянного корпуса БП.

Для корпуса мне понадобилось:
- 4 фанерных доски 220х120 мм;
– 2 фанерных доски 110х110 мм;
– 4 фанерных кусочка 10х10х110 мм;
– 4 фанерных кусочка 10х10х15 мм;
– гвозди, 4 тюбика суперклея.

Этапы изготовления корпуса:

1 . Сначала я распилил большой кусок фанеры на доски и кусочки необходимого размера (рис.22).

Рисунок 22 – Отпиленные фанерные доски для корпуса

2 . Потом просверлил с помощью минидрели отверстие под провода на вилку питания БП.
3 . Затем соединил с помощью гвоздей и суперклея дно и боковые стенки корпуса.
4 . Далее приклеил внутренние деревянные части конструкции. Длинные стойки (10х10х110 мм) склеиваются к низу и по бокам, удерживая собой боковые стенки. Маленькие квадратные кусочки приклеил к низу, на них будет устанавливаться и крепиться печатная плата (рис. 23). Также внутри вилки и сзади корпуса я закрепил держатели для проводов (рис. 24).

Рисунок 23 – Корпус: вид спереди (видны подтеки от клея)

Рисунок 24 – Корпус: вид сбоку (и тут клей дает о себе знать)

5 . На лицевую панель корпуса выносились: вольтметр, лампочка, выключатель, переменный резистор, две клеммы. Мне требовалось просверлить пять круглых и одно прямоугольное отверстие. Это заняло продолжительное время, так как нужных инструментов не было и приходилось использовать что было под рукой: минидрель, прямоугольный напильник, ножницы, наждачная бумага. На рис. 25 можно увидеть вольтметр, к одному из контактов которого присоединен шунтирующий подстроечный резистор на 100 кОм. Опытным путем с помощью 9 В батарейки и мультиметра было установлено, что вольтметр дает правильные показания при сопротивлении шунта 60 кОм. Патрон для лампочки отлично приклеился на суперклей, а выключатель и без клея хорошо закрепился в прямоугольном отверстии. Переменный резистор неплохо вкрутился в дерево, а клеммы закрепились на гайках и болтах. Из выключателя я удалил подсвечивающую лампочку, поэтому на выключателе вместо трех осталось два контакта.

Рисунок 25 – Внутренности БП

Закрепив плату в корпусе, установив необходимые элементы на передней панели, соединив компоненты с помощью проводов и прикрепив переднюю стенку суперклеем я получил готовое функциональное устройство (рис. 26).

Рисунок 26 – Готовый БП

На рис. 26 можно увидеть по цвету, что лампочка стоит другая, не та, которая подбиралась изначально. Действительно, при подключении 12.5 В лампочки, рассчитанной на ток 0.068 А ко вторичной обмотке трансформатора (как было указано в книге), она перегорала через несколько секунд работы. Вероятно из-за большого тока во вторичной обмотке. Следовало подыскать новое место присоединения лампочки. Лампочку я заменил на целую такую же по параметрам, но покрашенную в темно-синий цвет (чтобы глаза не слепило) и с помощью проводов подпаял ее параллельно после конденсатора C1. Теперь она работает продолжительное время, но в книге указано напряжение в той цепи равное 17 В и я боюсь придется снова подыскивать новое место для лампочки. Также на рис. 26 видно, что в выключатель сверху вставлена пружина. Она необходима для надежной работы кнопки, которая болталась. Ручка на переменном резисторе, изменяющая выходное напряжение БП для лучшей эргономичности была укорочена.
При включении БП сверяю показания вольтметра и мультиметра (рис. 27 и 28). Максимальное выходное напряжение равно 11 В (куда-то подевался 1 В). Дальше я решил измерить максимальный выходной ток и при выставлении на мультиметре максимального предела в 500 мА стрелка зашкаливала. Это значит, что максимальный выходной ток несколько больше 500 мА. При плавном кручении ручки переменного резистора также плавно изменяется выходное напряжение БП. Но изменение напряжения от нуля стартует не сразу, а примерно через 1/5 оборота ручки.

Итак, потратив значительное количество времени, сил и финансов, я все-таки собрал БП с регулируемым выходным напряжением 0 – 11 В и выходным током более 0.5 А. Если смог я, то сможет и кто-либо другой. Всем удачи!

Рисунок 27 – Проверка БП

Рисунок 28 – Проверка правильности показаний вольтметра

Рисунок 29 – Установка выходного напряжения 5 В и проверка с помощью контрольной лампочки

Уважаемые друзья и гости сайта!

Не забывайте высказывать свое мнение по конкурсным работам и принимайте участие в обсуждениях на форуме сайта. Спасибо.

Приложения к конструкции:

(15.0 KiB, 1,690 hits)

(38.2 KiB, 1,570 hits)

(21.0 KiB, 1,068 hits)

Здравствуйте дорогие друзья. В очередной своей статье, решил показать как собирался блок питания с регулировкой напряжения и тока. Схему я увидел в видео у Ака и решил сделать себе такое же устройство. Печатной платы с видео не было, я нарисовал её сам, она будет ниже. Сначала, я просто собрал схему навесным монтажом, но с первого раза она у меня почему то не заработала, наверно перепутал выводы транзисторов ну и собрал еще раз, но теперь она не могла просто не заработать.
Вот схема устройства.

Схема достаточно проста и не нуждается в наладке, все детали можно найти в старом телевизоре. Но я не разбирал телевизор, так как у меня все эти детали были, ну ладно не будем отклоняться от темы. Я нарисовал печатную плату в программе Sprint-Layout_5.0. и перенес её на плату.

Но у меня почему то плохо перенеслось и пришлось дорисовывать перманентным маркером. Далее кинул в раствор для травления.

Когда у меня плата протравилась, я промыл её хорошенько водой, если водой не помыть будет липкая. Просушил её, снял тонер растворителем и вот что получилось.

Самое то что мне не нравиться это сверление дырок в плате. Теперь начинается самое интересное и легкое - это лужение платы.

После лужения нам нужно снять все что осталось от флюса, сделаем это растворителем, просто протрем нашу плату. Теперь берем детали, я заранее их нашел у себя и вставляем в печатную плату согласно схеме.

Вот и все, можете радоваться, схема собрана. Вот печатная плата

Да и еще, на моём снимке нет выходного конденсатора, я его не поставил так как не нашел.

Вот список деталей:
Два транзистора кт818 , кт815 . Два электролитических конденсатора на 1000мкф (50-60вольт). Три постоянных резистора на 820 ом, 470 ом, 24 к. Два переменных резистора первый от (4,7к-10к)и второй 84к. И еще один диод 1N4007 . Об остальном расскажет видео.

Когда собираешь какую либо электронную самоделку, то для ее проверки нужен блок питания. На рынке большое разнообразие готовых решений. Красиво оформлены, имеют много функций. Так же много kit-наборов для самостоятельного изготовления. Я уже не говорю про китайцев с их торговыми площадками. Покупал я на Алиэкспресс платы модулей понижающего преобразователя, вот на нем и решил сделать. Напряжение регулируется, тока хватает. Блок в основе имеет модуль из Китая, так же радиодетали которые были у меня в мастерской(давно лежали и ждали своего часа). Регулирует блок от 1.5 вольта и до максимума(все зависит от применяемого выпрямителя до платы регулировки.

Описание компонентов

Сборка блока 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

Сегодня мы соберем лабораторный блок питания своими руками. Разберемся в устройстве блока, подберем правильные компоненты, научимся правильно паять, собирать элементы на печатные платы.

Это — высококачественный лабораторный (и не только) блок питания с переменным регулируемым напряжением от 0 до 30 вольт. Цепь также включает электронный ограничитель по току на выходе, который эффективно регулирует выходной ток 2 мА из максимально возможного в этой цепи (3 А). Данная характеристика делает этот блок питания незаменимым в лаборатории, так как она дает возможность регулировать мощность, ограничивать максимальный ток, который подключаемое устройство может потреблять, без боязни ее повреждения, если что-то пойдет не так.
Есть также визуальный признак того, что этот ограничитель действует (светодиод), чтобы Вы могли видеть, что ваша цепь превышает допустимые пределы.

Принципиальная схема лабораторного блока питания представлена ниже:

Технические характеристики лабораторного блока питания

Входное напряжение: ……………. 24 В- переменного тока;
Входной ток: ……………. 3 А (макс.);
Выходное напряжение: …………. 0-30 В — регулируемое;
Выходной ток: …………. 2 мА -3 А- регулируемый;
Пульсация выходного напряжения: …. 0,01% максимум.

Особенности

— Небольшой размер, легко сделать, простая конструкция.
— Выходное напряжение легко регулируется.
— Ограничение выходного тока с визуальной индикацией.
— Защита от перегрузки и неправильного подключения.

Принцип работы

Начнем с того, что для лабораторного блока питания используется трансформатор с вторичной обмоткой 24В/3А, который подключается через входные зажимы 1 и 2 (качество выходного сигнала пропорционально качеству трансформатора). Напряжение переменного тока с вторичной обмотки трансформатора выпрямляется диодным мостом, сформированным диодами D1-D4. Пульсации выпрямленного напряжения DC на выходе диодного моста сглаживает фильтр, образованный резистором R1 и конденсатором С1. Цепь имеет некоторые особенности, которые делают этот блок питания отличным от других блоков этого класса.

Вместо использования обратной связи для управления выходным напряжением, в нашей цепи используется операционный усилитель, чтобы обеспечивать необходимое напряжение для стабильной работы. Это напряжение падает на выходе U1. Цепь работает благодаря зенеровскому диоду D8 — 5.6 V, который здесь работает при нулевом температурном коэффициенте тока. Напряжение на выходе U1 падает на диоде D8 включая его. Когда это происходит цепь стабилизируется также напряжение диода (5.6) падает на резисторе R5.

Ток который течет через опер. усилитель изменяется незначительно, а значит тот же ток будет течь через резисторы R5, R6, и так как оба резистора имеют одинаковую величину напряжения, то общее напряжение будет суммироваться как при их последовательном соединении. Таким образом напряжение, полученное на выходе опер. усилителя будет равно 11.2 вольт. Цепь с опер. усилителем U2 имеет постоянный коэффициент усиления приблизительно равный 3,согласно формуле A=(R11+R12)/R11 увеличивает напряжения 11.2 вольт приблизительно до 33 вольт. Триммер RV1 и резистор R10 использованы для установки выходных параметров напряжения, чтобы оно не уменьшилось до 0 вольт, независимо от величины других компонентов в цепи.

Другая очень важная характеристика цепи — это возможность получить максимальный выходной ток, который можно получить из p.s.u. Чтобы сделать это возможным напряжение падает на резисторе (R7), который связан последовательно с нагрузкой. IC отвечающий за эту функцию цепи — U3. Инвертированный сигнал на вход U3 равный 0 вольт подается через R21. В то же самое время, не изменяя сигнала того же самого IC можно задать любое значение напряжения посредством P2. Допустим, что для данного выхода напряжение равно несколько вольт, P2 установлен так, чтобы на входе IC был сигнал в 1 вольт. Если нагрузку усилить выходное напряжение будет постоянным и наличие R7 последовательно соединенного с выходом будет иметь незначительный эффект из-за своей низкой величины и из-за своей позиции за пределами цикла обратной связи управляющей цепи. Пока нагрузка и выходное напряжение постоянны цепь стабильно работает. Если нагрузку увеличить, чтобы напряжение на R7 было больше, чем 1 вольт, U3 включен и стабилизируется в исходные параметры. U3 работает не изменяя сигнал к U2 через D9. Таким образом напряжение через R7 постоянно и не увеличивается выше заданной величины (1 вольт в нашем примере) уменьшая выходное напряжение цепи. Это под силу устройству — поддерживать выходной сигнал постоянным и точным, что дает возможность получать на выходе 2 mA.

Конденсатор C8 делает цепь более устойчивой. Q3 необходим для управления LED всякий раз, когда вы используете индикатор ограничителя. Чтобы сделать это возможным для U2 (изменял выходное напряжение вплоть до 0 вольт) необходимо обеспечить отрицательную связь, которая делается посредством цепи C2 и C3. Та же отрицательная связь использована для U3. Отрицательное напряжение подается стабилизируясь посредством R3 и D7.

U1- источник опорного напряжения, U2 — регулятор напряжения, U3 — стабилизатор тока.

Конструкция блока питания.

Прежде всего, давайте рассмотрим основы в построении электронных цепей на печатных платах — основы любого лабораторного блока питания. Плата сделана из тонкого изоляционного материала покрытого тонким проводящим слоем меди, которая формируется таким образом, чтобы элементы цепи можно было соединить проводниками как показано на принципиальной схеме. Необходимо правильно спроектировать печатную плату для избежания неправильной работы устройства. Для защиты платы в дальнейшем от окисления и сохранения ее в отличном состоянии ее необходимо покрыть специальным лаком, который защищает от окисления и облегчает пайку.
Пайка элементов в плату — единственный способ собрать лабораторный блок питания качественно и от того как вы это сделаете, будет зависеть успех вашей работы. Эта не очень сложно, если вы будете следовать нескольким правилам и тогда у вас не будет никаких проблем. Мощность паяльника, который вы используете, не должна превышать 25 Ватт. Жало должно быть тонким и чистым на протяжении всей работы. Для этого есть влажная своеобразная губка и время от времени вы можете очищать горячее жало, чтобы удалить все остатки, которые накапливаются на нем.

• НЕ пытайтесь очистить напильником или наждачной бумагой грязное или изношенное жало. Если оно не может быть очищено, замените его. На рынке есть много разнообразных паяльников, и вы также можете купить хороший флюс, чтобы получить хорошее соединение элементов во время пайки.
• НЕ используйте флюс если вы пользуетесь припоем, который уже содержит его. Большое количество флюса — одна из основных причин сбоя цепи. Если тем не менее вы должны использовать дополнительный флюс как при лужении медных проводов, необходимо очистить рабочую поверхность после окончания работы.

Для того, чтобы припаять элемент правильно, вы должны делать следующее:
— Зачищать выводы элементов наждачной бумагой (желательно с небольшим зерном).
— Сгибать выводы компонентов на правильном расстоянии от выхода из корпуса для удобного расположения на плате.
— Вы можете встретить элементы, выводы которых толще, чем отверстия в плате. В этом случае необходимо немного расширить отверстия, но не делайте их слишком большими – это затруднит пайку.
— Вставить элемент необходимо так, чтобы его выводы немного выступали от поверхности платы.
— Когда припой расплавится, он равномерно растечется по всей области вокруг отверстия (добиться этого можно при правильной температуре паяльника).
— Пайка одного элемента должна быть не более 5 секунд. Удалите излишки припоя и дождитесь пока припой на плате остынет естественно (не дуя на него). Если все сделали правильно, поверхность должна иметь яркий металлический оттенок, края должны быть гладкими. Если припой выглядит тусклыми, с трещинами, или имеет форму капли, то это называется сухой пайкой. Вы должны удалить его и сделать все снова. Но будьте осторожны, чтобы не перегреть дорожки, иначе они будут отставать от платы и легко ломаться.
— Когда вы паяете чувствительный элемент, необходимо держать его металлическим пинцетом или щипцами, которые будут поглощать лишнее тепло, чтобы не сжечь элемент.
— Когда вы завершаете вашу работу, обрежьте избыток от выводов элемента и можете очистить плату спиртом, чтобы удалить все остатки флюса.

Перед началом сборки блока питания необходимо найти все элементы и разделить их по группам. Для начала установите гнёзда для ICs и выводы для внешних связей и припаяйте их на свои места. Затем резисторы. Не забудьте разместить R7 на определенном расстоянии от печатной платы так как он очень сильно нагревается, особенно когда течет большой ток, и это может повредить её. Это также рекомендуется сделать для R1. затем размещайте конденсаторы не забывая про полярность электролитического и наконец припаивайте диоды и транзисторы, но будьте осторожны, чтобы не перегреть их и припаять их так как показано на схеме.
Установите силовой транзистор в heatsink. Чтобы сделать это необходимо следить за диаграммой и не забывать использовать изолятор (слюда) между телом транзистора и heatsink и специальное очищающее волокно, чтобы изолировать винты от heatsink.

Подсоедините изолированный провод к каждому выводу, будьте осторожны, чтобы сделать хорошее качественное соединение, так как здесь течет большой ток, особенно между эмиттером и коллектором транзистора.
Также при сборке блока питания неплохо было бы прикинуть где какой элемент будет находиться, для того, чтобы вычислить длину проводов, которые будут между PCB и потенциометрами, силовым транзистором и для входной и выходной связей.
Соедините потенциометры, LED и силовой транзистор и подключайте две пары концов для входной и выходной связей. Убедитесь по диаграмме, что вы все делаете правильно, старайтесь ни чего не перепутать, так как в цепи 15 внешних связей и допустив ошибку ее потом сложно будет найти. Также было бы неплохо использовать провода разных цветов.

Печатная плата лабораторного блока питания, ниже будет ссылка на скачивание печатки в формате.lay:

Схема расположения элементов на плате блока питания:

Схема соединения переменных резисторов (потенциометров) для регулирования выходного тока и напряжения, а также соединение контактов силового транзистора блока питания:

Обозначение выводов транзисторов и операционного усилителя:

Обозначение клемм на схеме:
— 1 и 2 к трансформатору.
— 3 (+) и 4 (-) ВЫХОД DC.
— 5, 10 и 12 на P1.
— 6, 11 и 13 на P2.
— 7 (E), 8 (B), 9 (E) к транзистору Q4.
— LED нужно установить на внешней стороне платы.

Когда все внешние связи сделаны необходимо проверить плату и почистить ее, чтобы удалить остатки припоя. Убедитесь, что нет соединения между смежными дорожками которое может привести к короткому замыканию и если все хорошо — подсоедините трансформатор. И подключите вольтметр.
НЕ КАСАЙТЕСЬ ЛЮБОГО УЧАСТКА ЦЕПИ ПОКА ОН ПОД НАПРЯЖЕНИЕМ.
Вольтметр должен показывать напряжение от 0 до 30 вольт в зависимости от того, в каком положении P1. Поворот P2 против часовой стрелки должен включать LED, показывая, что наш ограничитель работает.

Список элементов.

R1 = 2,2 кОм 1W
R2 = 82 Ом 1/4W
R3 = 220 Ом 1/4W
R4 = 4,7 кОм 1/4W
R5, R6, R13, R20, R21 = 10 кОм 1/4W
R7 = 0,47 Ом 5W
R8, R11 = 27 кОм 1/4W
R9, R19 = 2,2 кОм 1/4W
R10 = 270 кОм 1/4W
R12, R18 = 56кОм 1/4W
R14 = 1,5 кОм 1/4W
R15, R16 = 1 кОм 1/4W
R17 = 33 Ом 1/4W
R22 = 3,9 кОм 1/4W
RV1 = 100K триммер
P1, P2 = 10KOhm линейный потенциометр
C1 = 3300 uF/50V электролитический
C2, C3 = 47uF/50V электролитический
C4 = 100нФ полиэстр
C5 = 200нФ полиэстр
C6 = 100пФ керамический
C7 = 10uF/50V электролитический
C8 = 330пФ керамический
C9 = 100пФ керамический
D1, D2, D3, D4 = 1N5402,3,4 диод 2A — RAX GI837U
D5, D6 = 1N4148
D7, D8 = 5,6V зенеревский
D9, D10 = 1N4148
D11 = 1N4001 диод 1A
Q1 = BC548, NPN транзистор или BC547
Q2 = 2N2219 NPN транзистор — (Заменяют на КТ961А — все работает)
Q3 = BC557, PNP транзистор или BC327
Q4 = 2N3055 NPN силовой транзистор (заменить на КТ 827А )
U1, U2, U3 = TL081, опер. усилитель
D12 = LED диод

В итоге я самостоятельно собрал лабораторный блок питания, но столкнулся на практике с тем, что считаю нужным подправить. Ну во первых это силовой транзистор Q4 = 2N3055 его нужно в срочном порядке вычеркнуть и забыть. Не знаю как других устройствах, но в данном регулируемом блоке питания он не подходит. Дело в том, что данный тип транзисторов выходит из строя моментально при коротко замыкании и ток в 3 ампера не тянет совершенно!!! Я не знал в чем дело пока не поменял его на наш родной совковый КТ 827 А . После установки на радиатор я и горя не знал и больше не возвращался к этому вопросу.

Что же касается остальной схемотехники и деталей, то трудностей нет. За исключением трансформатор — мотать пришлось. Ну это чисто из-за жадности, пол ведра их стоит в углу — не покупать же =))

Ну и чтобы не нарушать старую добрую традицию, я выкладываю результат своей работы на общий суд 🙂 пришлось по шаманить с колонкой, но в целом получилось не дурно:

Собственно лицевая панель — вынес потенциометры в левую часть в правой разместились амперметр и вольтметр + светодиод красного цвета, для индикации ограничения по току.

На следующей фотографии вид сзади. Тут я хотел показать способ монтажа кулера с радиатором от материнской платы. На этот радиатор с обратной стороны примостился силовой транзистор.

Вот и он, силовой транзистор КТ 827 А. Смонтирован на заднюю стенку. Пришлось просверлить отверстия под ножки, смазать все контактные части теплопроводной пастой и закрепить на гайки.

Вот они….внутренности! Собственно все в куче!

Немного крупнее внутрь корпуса

Лицевая панель с другой стороны

Поближе, тут видно как смонтирован силовой транзистор и трансформатор.

Плата блока питания сверху; тут я схитрил и транзисторы маломощные упаковал снизу платы. Тут их не видно, так что не удивляйтесь если не найдете их.

Вот и трансформатор. Перемотал на 25 вольт выходного напряжения ТВС-250 Грубо, кисло, не эстетично зато все работает как часы =) Вторую часть не использовал. Оставил место для творчества.

Ну вот как-то так. Немного творчества и терпения. Блок работает замечательно уже 2 год. Для написания данный статьи мне пришлось его разобрать и заново собрать. Это просто ужас! Но все для вас, дорогие читатели!

Конструкции наших читателей!