Лабораторный блок питания для радиолюбителя 0-30В, 0-3А

Когда мне было 14, я уже занимался электроникой, и первым делом хотел сделать универсальный блок питания для будущих моих устройств. Это был простой с регулируемым напряжением до 12 В и выдавал максимум 0,3А. Потом, через некоторое время, я все забросил по разным причинам: институт, отсутствие времени, другие интересы. После того как я принял решение возобновить хобби, опять стал вопрос об универсальном блоке питании для радиолюбителя. На этот раз хотелось и помощнее, и с лучшими характеристиками, и цифровыми показателями и в лучшем исполнении.

В сети как обычно, на каждый вопрос миллион ответов, на каждую идею миллион предложений как ее исполнить. Это коснулось и лабораторного блока питания (ЛБП). Но пробороздив беспредельные пределы Интернета попал на одну очень хорошую схему, которая мне очень понравилась.

Схема. Это схема ЛБП с регулируемым напряжением 0-30В и регулируемым током 0-3А, защитой от короткого замыкания (КЗ), защитой от перегрузки.

 Нашел схему на буржуйском сайте. Благо, эта схема оказалось очень популярной и все описания есть и на наших сайтах на понятном для нас языке.

Список сайтов где есть описания этой схемы:

1.   http://vrtp.ru/index.php?CODE=article&act=categories&article=83

2.   http://www.radioingener.ru/laboratornyj-blok-pitaniya-ot-0-30-volt-ot-0002-3-a/

3.   http://www.tehnari.ru/f170/t90229/
4.   http://radiokot.ru/forum/viewtopic.php?f=11&t=97550

И еще много других, но думаю и этих хватит чтоб узнать об этой схеме ЛБП.

На этом сайте есть такая же схема, но модифицированная и как говорят ее повторители, здесь устранен недостаток с опорным напряжением и напряжением питания микросхем. Но у меня никаких проблем не возникало, и я не делал такой схемы.

Сразу смею заметить, плата, собранная из исправных деталей и с правильным монтажом работает сразу, а вся настройка заключается в настройке НУЛЯ.

Печатная плата. Плата сделана из фольгированного текстолита с размерами 140мм*95мм.

На плате переделал только дорожки под имеющийся конденсатор С1 и диодный мостик. Остальное без изменений.

 Плату можно сделать и поменьше, например, пользователя DREDD из этого сайта. За счет более плотного размещения деталей на плате, размер получился 40*80мм. Какую плату делать – выбор за вами.

Корпус. Так как это был мой первый проект, мне хотелось сделать все самому, включая корпус. Корпус был сделан из старого системного блока. Пришлось его распилить, просверлить несколько дырочек и долго думал как все собрать в кучу, чтоб было удобно, если что, его разобрать. В итоге получился довольно неплохой корпус как для меня. Также, корпус достаточно великоват, потому что в будущем планирую сделать вторую такую плату, в результате чего, должен получится двуполярный по опыту уважаемого DREDD. Прикинув размеры, вторая плата должна поместиться. Корпус металлический и он боится замыкания, и если оно произойдет в процессе отладки или монтажа, обнаружить неисправную деталь будет довольно трудно. СОВЕТ: используйте готовые пластмассовые корпуса, которые продаются в наших магазинах, за исключением если у вас уже есть готовый подходящий под ваши цели.

Детали. Все детали доступные на рынке и не дорогие. Самыми дорогими деталями оказались: трансформатор, силовой транзистор, сглаживающий конденсатор С1, микросхемы и диодный мостик. Весь список деталей в приложении.

Трансформатор был сделан на заказ с требуемыми параметрами. Тороидальный трансформатор с выходным напряжением 24В и максимальным током чуть более 3А. Еще одна вторичная обмотка выдает 10В, 0,5А для питания индикации.

Вместо диодов применил диодный мостик RS607, допустимый ток 6А, и думаю этого достаточно. За все время использования чуть заметно греется. Тем более что 3А выходного тока мне не всегда надо, а если и надо то ненадолго. С такими нагрузками он справляется.

Сглаживающий конденсатор С1 рассчитан на напряжение 50В и емкостью 10 000мкф. По схеме обозначен на 3300 мкф, но смело ставьте больше, не пожалеете.

Микросхемы TL081 по даташиту выдерживают напряжение 36В, по этому с этим надо быть осторожным. Если трансформатор выдает 24В переменного напряжения то после выпрямителя и фильтра будет примерно 34В, запаса совсем мало. Как раз этот недочет исправляет вторая версия схемы. У меня получается около 33В, и один раз я умудрился их сжечь. БУДЬТЕ ОСТОРОЖНЫ.

Силовой транзистор Q4 я применил советский КТ827А. Сразу скажу, что тот который используется в оригинальной версии не выдерживает и горит чуть ли ни при первом КЗ. Устанавливаете КТешку на радиатор и все будет ОК.

Транзистор Q2 по рекомендациям был заменен на BD139. Соответственно если стоит такой транзистор, то нужно поменять резистор R13 на номинал 33К.

Некоторые радиолюбители которые ставят КТ827А, то Q2 совсем убирают. Об этом читайте на форумах. Я не убирал.

Монтаж. Когда плата и все детали были в наличии, я приступил к монтажу. СОВЕТ: обязательно проверяйте все детали на исправность и правильность монтажа. Это залог успеха. Желательно на плату ставить клеммы для входного переменного напряжения, для силового транзистора и выходного напряжения. Это очень удобно. 

Когда будете все собирать в корпус вам придется выпаивать некоторые провода или менять. Вы просто их открутите и вставите новые. Об этом я подумал уже после того как плата с дорожками уже была готова. После монтажа всех деталей, проверьте плату на сопли, КЗ, пайку деталей. СОВЕТ: перед первым включением не вставляйте микросхемы в панельки. Включите блок и проверьте напряжение на выводах 4 U2 и U3? Там должно быть «-5,6В». У меня было все ок, вставил микросхемы и включил блок. Замерил напряжение в некоторых пунктах, получилось такое:

Также необходимо заметить, что я поменял местами крайние выводы переменного резистора, отвечающего за Ток. Регулировка происходила наоборот: в крайнем левом положении, блок выдавал максимальный ток.

Также подстроечным резистором RV1 отрегулировал 0. Переменный резистор отвечающего за напряжение, выкрутил в крайнее левое положение, к выходным клемам подключил тестер и резистором RV1 выставил максимально возможно точный 0.

После проверки и тестирования блока, приступил к сборке в корпус. Сначала, я разметил где и какие элементы будут расположены. Закрепил клемму для сетевого шнура, потом трансформатор и плату.

Потом, приступил к монтажу Вольт – Амперметра, который на рисунке ниже:

Он был куплен на Aliexpress, за 4$. Для этого индикатора пришлось собрать отдельный источник питания на 12В, также к этому источнику присоединен вентилятор, который охлаждает транзистор если тот нагревается больше 60 С градусов. В основе управления вентилятором служит такая схема

Вместо резистора на 10К можно поставить переменный, для регулировки температуры при которой будет включаться куллер. Она очень простая и за несколько месяцев работы блока, вентилятор включался всего 2 раза. Принудительное охлаждение не хотел ставить: это дополнительная нагрузка на трансформатор и лишний шум.

Переднюю панель нарисовал в программе Front Designer 3.0. Файл в приложении. Прикупил ручки для переменных резисторов, выключатель, разместил все на передней панели, получилась вот такая панель.

ЛБП доволен. Для моих скромных нужд хватает. Более 30В мне не требуется. При КЗ светится светодиод, а напряжение падает почти до 0. Заметьте, падает до 0,2-0,5В. Но для меня это не существенно.

В будущем, как и говорил, сделаю еще один канал. Тогда переднюю панель придется переделать или совсем поменять. Но это в будущем, а сейчас работает и так.

Все файлы