Простой лабораторный БП с цифровой индикацией


Широкое распространение и небольшая цена современных интегральных стабилизаторов напряжения позволяет легко изготовить недорогой  лабораторный блок питания (БП). Так популярный трёхвыводной регулируемый стабилизатор LM317T имеет встроенную эффективную защиту от перегрева и короткого замыкания (к.з.) и может работать в пределах регулировки выходного напряжения от 1,25 до 37 В при максимальном токе до 1,5 А, чего, как правило, более, чем достаточно для домашней лаборатории. Но на практике реализовать такой широкий диапазон по напряжению и току не просто, т.к. указанный выше максимальный выходной ток 1,5 А (при типовом значении тока к.з. 2,2 А) обеспечивается только при падении напряжения на стабилизаторе (т.е. при разнице между входным и выходным напряжениями) не более 15 В. При превышении этого значения происходит уменьшение максимально допустимого выходного тока (изготовитель в целях повышения надёжности работы стабилизатора схемотехнически ограничил максимальный выходной ток) вплоть до уровня всего 0,15 А (при типовом значении тока к.з. 0,4 А). Вторая проблема при большом диапазоне регулирования выходного напряжения заключается в чрезмерном повышении рассеиваемой мощности на стабилизаторе вплоть до превышения предельно допустимой (20 Вт для LM317T, например при входном напряжении 15 В, выходном 1,25 В и токе нагрузки 1,5 А), что приводит к необходимости применять для охлаждения очень большие радиаторы. Решение этих проблем возможно при введении ступенчато-плавной регулировки выходного напряжения и применении силового трансформатора с секционированной вторичной обмоткой, в качестве которого можно применить унифицированные трансформаторы серий ТПП, ТН.Принципиальная схема лабораторного БП US5MSQ

Принципиальная схема рекомендуемого к повторению простого лабораторного БП представлена на рис.1. Он обеспечивает регулироку выходного напряжения в диапазоне от 1,25 до 21 В при максимальной токе 1,5 А и выполнен на основе LM317 в общем-то по почти типовой схеме. По входу установлен помехоподавляющий  фильтр C1,L1,С2 (от компьютерных блоков питания), конденсатор С4 несколько улучшает фильтрацию ВЧ помех. Первичная обмотка трансформатора Т1 скоммутирована на сетевое напряжение 234 В, что уменьшает ток холостого хода и нагрев – в результате его не слышно даже под полной нагрузкой. Галетный переключатель SA2.2 ступенчато (по 5 В) переключает пределы плавной регулировки выходного напряжения, что в купе с синхронным переключением входного напряжения (SA2.1) позволяет ограничить максимальную рассеиваемую мощность LM317 на уровне примерно 10-12 Вт, тем самым повысить надёжность её работы и применить для охлаждения относительно малый радиатор с полезной площадью рассеивания порядка 150-200 кв. см. В простейшем случае это может быть алюминиевая пластина толщиной 2-3 мм размером 8..10см*10см.

Шаг переключения выходного напряжения, как и пределы регулировки переменным резистором, определяется падением напряжения на резисторах R1-R4 при протекании выходного тока DA1, стабилизированного на уровне примерно =1,25В/R5=1,25В/250=5 мА и при необходимости может быть подкорректирован подбором величины R5.

Для цифровой индикации выходного напряжения и тока применён готовый модуль китайского производства под кодовым названием «цифровой вольтметр-амперметр 100В 10 А». Такие модули с разными цветами и размерами  сейчас широко доступны, недороги и обеспечивают вполне приличную точность. Информации по их подключению мало (в архиве то, что нашёл), но она достаточно стандартна — на принципиальной схеме (рис.1) провода подключения обозначены цветом. Выпрямитель VD1,VD2 совместно с DA2  обеспечивают этот модуль стабилизированным напряжением питания +5 В.

Вместо ТПП-267 возможно применение любого унифицированного или другого трансформатора, имеющего несколько обмоток с напряжением порядка 5-8 в и допустимым током не менее 2 А. Собственно, в выборе силового трансформатора возможна большая степень свободы: напряжение вторичных обмоток не обязательно должно быть одинаковым (это учитывается установкой R2-R4 соответствующего сопротивления), лишь бы оно не превышало 8 В, да и число секций может быть другое —  2, 3,4, 5 и т.д.Принципиальная схема лабораторного БП US5MSQ

Для примера на рис. 2 приведена схема БП с накальным трансформатором ТН46. Как видим, отличия минимальны – шаг ступеньки сделан по 6 В ( R1-R4 оставлены без изменений, но ток, протекающий через них, увеличен до 6 мА путём уменьшения R5 до 200 Ом). При самостоятельном изготовлении помехоподавляющего  фильтра конденсаторы С1,С2 могут металлобумажными, пленочными, металлоплёночными (из отечественных это, к примеру серии К40-хх, К7х-хх, импортные MKT,MKP и пр.) емкостью 10-22 нФ на рабочее напряжение не менее 400 В. Катушка L1 выполняется на ферритовом кольце диаметром 16-20мм с проницаемостью на менее 2000 сдвоенным проводом в хорошей изоляции (тонкий МГТФ, телефонная или «компьютерная» витая пара и пр.) – 25-30 витков.  Диодный мостик может быть любой, допускающий обратное напряжение не менее 100В при токе более 2А, или набран из соответствующих диодов. В качестве VD1,VD2 применимы любые кремниевые диоды, допускающие обратное напряжение не менее 20В при токе более 0,3А. Монтаж БП несложен и может быть выполнен макетной плате. Внешний вид лабораторного БП приведён на фото.Внешний вид лабораторного БП US5MSQ

 

 

Обсудить конструкцию лабораторного БП, высказать свое мнение и предложения можно на форуме

 

С.Беленецкий, US5MSQ                                  г.Киев, Украина

Tags: , ,

5 комментариев to “Простой лабораторный БП с цифровой индикацией”

  1. US7ILY Март 2, 2016 at 19:11 Постоянная ссылка

    Большое спасибо US5MSQ за простую в повторении и надёжную схему. Работой БП очень доволен.

  2. Василий Апрель 1, 2016 at 08:47 Постоянная ссылка

    Какой уровень пульсаций при максимальном токе нагрузки?

  3. UR4MP Август 4, 2016 at 09:30 Постоянная ссылка

    Спасибо собрал работает 1мВэфф- это нормально!

Добавить комментарий

Optimization WordPress Plugins & Solutions by W3 EDGE