Мини лабораторный блок питания своими руками

Обновлено: 07.07.2024

В этой части соберем лабораторный блок питания на 24 вольта и 12 ампер тока, из китайских комплектующих в корпусе от привода компьютера. Такой блок отлично подходит для питания светодиодов (LED), зарядки аккумуляторов, питания всевозможных схем и устройств, где нужна точность параметров. Процесс сборки блока питания очень простой, пошаговый и можно все сделать своими руками соединив элементы схемы и не производя дополнительных настроек.

Комплектующие

Комплектующие попроще

Инструмент

Предыстория создания ЛБП

Мне приспичило собрать лабораторный блок питания, потому как задолбался изобретать велосипед придумывая, где взять нужные вольты с амперами под конкретную самоделку или для проверки работы очередного мотка проводов называемого гордо Схема!

Сначала решил посмотреть предложения на Алиэкспресс, хотя это было скучно и деньги было в лом тратить. Не долгие поиски привели к понимаю того, что там ЛБП в основном размером с системник от компа и не вписываются в мои желания. Сами можете посмотреть.

К ЛБП у меня были свои требования:

Напряжение более 20 вольт;
Ток более 4 ампер;
Раздельная плавная регулировка по току и напряжению;
Минимальные габариты, места у меня, как в метро в час пик.

Блок питания должен был мне заменить по сути 3 устройства:

Зарядник для литиевых аккумуляторов и прочих свинцовых батарей;
Драйвер светодиодов;
Универсальный источник питания.

Чесание в затылке в поиске решения

Естественно за хорошими идеями я отправился на просторы ютуба. Ютуб не подвел. Наткнулся на несколько прикольных вариантов, после выпуска видео на ютубе, кое кто из ребят даже одобрил мое творение, лайк им взаимный!

Короче я смог определиться со всеми комплектующими для сборки, естественно это не предел и можно расширить функционал и увеличить надежность текущей версии, но нужно было быстро и просто.

Я не компьютерный маньяк хранящий горы железа, но тем не менее у меня завалялось пара старых CD приводов, корпус одного из них и пошел в дело. Пожалуй, выбор корпуса тут самое геморройное занятие и зависит от доступности материалов, кто-то из дюралевых листов собирает стильный корпус, а у кого то уже есть 3D принтер и человек просто его печатает. Но мы не гордые запилим и в корпусе CD привода, пленочкой затянем, красочкой покрасим, ленточками подсветим ЛБП будет просто мёд!

Проще говоря при наличии всех комплектующих и нужного инструмента сделать его можно за пару часов, ура понеслась! Бежим на Алиэкспресс, ищем все деталюхи: блок питания на 24 вольта, мощный понижающий модуль на нцать ампер, прецизионные потенциометры, вольтамперметр с точностью до 0,001А, разъем бананас, прочую мелочевку если нет и заказываем все это дело, не забывая про кешбэк. Дальше ложимся спать, потому как время часа 3 – 4 ночи. На утро несемся смотреть статус заказов и громко материмся если заказ еще не отправили, идем завтракать!

Сборка блока питания в корпус

Будем считать, что заказ вы получили быстро и никто нигде не накосячил.

Теперь надо полазить по полкам и шкафчикам в поиске нужного инструмента. Набор инструментов для сборки прост: небольшие отвертки, пассатижи, паяльник, набор сверл, желательно шуруповерт или дрель, напильник, удобный термофен. Дальше на ваше усмотрение, вдруг завалялся ЧПУ фрезер или 3D принтер.

Появляется вопрос – С чего начать?

Начните с примерки всех комплектующих к вашему корпусу и их компоновки с учетом естественного или принудительного охлаждения и перспективы расширения функционала в виде модулей тепловых реле, дополнительных DC конвертеров для повышения или понижения напряжения, плат стабилизации питания для мощных usb выходов. Потому как пословица семь раз отмерь потом отрежь не работает, поэтому пользуемся другой. Делаем с минимальными потерями и, если что легко переделываем, потому что хорошая мысля всегда приходит опосля.

В случае с приводом от компа разбираем его и оставляем только металлический корпус, остальное вряд ли пригодиться в этом проекте, но не выкидываем и оставляем на запчасти! По сути ключевыми являются только 2 основных модуля, это плата питания и DC-DC понижающий модуль с возможностью раздельной регулировки по току и напряжению. Закидываем их в корпус и смотрим как их удобней разместить, учитывая охлаждение и удобство размещения проводки до остальных элементов ЛБП. Делаем нужную разметку и сверлим, пилим, точим, дырявим зависит от возможностей каждого. Крепить платы можно с помощью пластиковых или металлических стоек, ну или как я сделать трубочки-проставки от чупа-чупсов и длинные винты, чтобы контакты на нижней части плат не коротили о корпус.

Перед установкой понижающего модуля не забудьте выпаять потенциометры и на их контакты припаять провода для подсоединения к новым многооборотным, точным синим потенциометрам. Иначе откручивать все придется:)

В задней части корпуса нужно закрепить сетевой разъем, например от БП компа или попроще как в видео про лабораторный блок питания, но можно этого и не делать, если у вас он будет стоять все время на столе или просто не зудит кое где, желание его сделать

Передняя панель ЛБП

В моем варианте передняя панель оказалась самой трудоемкой деталью, поэтому если нет желания пыхтеть с напильником и прочими надфилями, надо найти вариант попроще. Подойдет листовой пластик от канцелярских лотков, контейнеров для еды и подобных вещей.

При разметке, чтобы не накосячить как я, перенесите размеры всех деталей, точнее проекции их самых широких частей) на будущую переднюю панель. Чтоб было где рисовать и не испортить панель, приклеиваем малярный скотч, ну или обычную бумагу обычным скотчем. Погнали!

Дальше просто размечаем и горячим лезвием скальпеля прорезаем все нужные дырочки и отверстия. Для эстетики я затянул морду пленкой, вы можете сделать то же самое разными самоклейками из хозмага или автозапчастей, на крайняк красим перманентным маркером.

Не забываем придумать крепление панели к корпусу, я засверлился в выступы корпуса для крепления родной панели загнув их перпендикулярно широкой части корпуса. Вариантов масса: припаять гайки к корпусу, сделать маленькие уголки, приклеить пластиковые трубки к корпусу на клей, экпоксидку, термоклей, в которые и будут вкручиваться маленькие саморезы. Короче решите сами исходя из своих возможностей и уровня озабоченности крутостью исполнения задуманного.

Продолжаю тему самодельных мощных и точных источников питания для ремонта и разработки электроники.

Брендовые модели с поверкой и сертификатом Госреестра избыточны для дома. Вы же не будете покупать Keysight только для того, чтобы залить скетч в Ардуино. А вот недорогие модели с Алиэкспресс и местных радиомагазинов могут быть вполне востребованы. Я постараюсь показать как сделать лабораторный источник питания (ЛБП) своими руками из доступных комплектующих.

Я не рекомендую экономить на мощный источниках питания, тем более, питающих точную технику. На дешевых китайцы уже сэкономили на защите, так что берите с хорошими отзывами или проверенные.

Из проверенных можно брать MeanWell, например, серию LRS-350. В источник уже встроен вентилятор, обороты вращения которого управляются автоматически по датчику температуры.

Схемотехника типовая, базовые защиты присутствуют. Хотя источник питания бюджетный, о чем свидетельствуют пустые (не распаянные) места на плате.

Для сборки и управления источником нам потребуется программируемый преобразователь питания RD6006 (в наличии, доставка IML) или аналогичный. Версия RD6006W имеет возможность удаленного управления через Wi-Fi.

Преобразователь предназначен для монтажа в приборный корпус и, фактически, представляет собой лицевую панель лабораторного источника питания. Помимо небольшого цветного дисплея имеется клавиатурно-цифровой блок с функциональными клавишами и энкодером. Подключение осуществляется стандартными клеммами типа Banana-plug.

Внутри установлен мощный преобразователь-стабилизатор питания с контроллером. Есть даже модуль часов точного времени.

У модуля RD6006 для подключения предназначена разъемная клемма, которая облегчает монтаж корпус и сборку в общем.

Подключаем и проверяем.

При подаче питания отображается заставка RIDEN RD6006.

Перфекционисты могут прикупить отдельно корпус или напечатать его на 3D принтере. Модели можно найти в свободном доступе.

Дисплей отображает множество параметров: текущий ток-напряжение и мощность, есть указание об системных установках: V-SET, I-SET, а также об ограничительных параметрах OVP/OCP. Присутствует калькулятор энергии и системное время.

Для примера — простая нагрузка на 50W. Устанавливаем ровно 12В.

Для контроля — мультиметр HP890CN (можно проверять и другим мультиметром для контроля). Параметры совпадают, на фото отклонение 10 мВ.

Увеличиваю нагрузку до 100 Вт: 18В и 6А.

Просадки напряжения не наблюдается, преобразователь тянет нагрузку спокойно.

Аналогично и с малыми напряжениями — на фото 5В.

Максимум на RD6006 можно установить 60 Вольт. У меня на входе 60.09В, можно слегка поднять входное напряжение, тогда получится ровно 60В с источника.

При выборе источника питания обращайте внимание, что входное напряжение должно превышать выходное примерно на 10%, для учета КПД преобразователя.

Таким образом, за относительно небольшие деньги и за один вечер можно собрать для собственных нужд источник питания с регулировкой и приличной мощностью, с высокой точностью стабилизации выходных параметров. Подобными источниками можно реанимировать и тренировать аккумуляторные батареи и сборки, в режиме стабилизации тока — проводить гальваническое осаждение металлических покрытий (анодирование, хромирование и т.п.). Да и большой диапазон регулировки крайне удобен для домашних экспериментов.

В любом случае, это вполне рабочий вариант. Тем более, если есть готовый приборный корпус (или корпус от старой аппаратуры) или мощный источник: трансформатор, драйвер светодиодных лент, ноутбучный адаптер, блок питания от компьютера и т.п. Тем более, что модули RIDEN DPSxxxx и 6006 далеко не новинка и про них существует множество полезной информации и примеров.

Подача напряжения питания для различной электронной аппаратуры может осуществляться не только от заводских устройств. Блок питания (БП) своими руками можно сделать и в домашних условиях. В том случае, когда такой аппарат нужен для постоянной работы с различными напряжениями при регулировке: усилителей, генераторов и других самодельных схем, желательно, чтобы он был лабораторным.

Схемы блоков питания

Напряжение лабораторного БП располагается в интервале от 0 до 35 вольт. Для этой цели подходят схемы, по которым можно собрать следующие БП:

однополярный;
двуполярный;
лабораторный импульсный.

Конструкции подобных устройств обычно собраны либо на обычных трансформаторах напряжения (ТН), либо на импульсных трансформаторах (ИТ).

Внимание! Отличие ИТ от ТН в том, что на обмотки ТН подается синусоидальное переменное напряжение, а на обмотки ИТ приходят однополярные импульсы. Схема включения обоих абсолютно идентична.

Простой лабораторный

Однополярный БП с возможностью регулировать выходное напряжение можно собрать по схеме, в которую входят:

понижающий трансформатор Tr ( 220/12…30 В);
диодный мост Dr для выпрямления пониженного переменного напряжения;
электролитический конденсатор С1 (4700 мкФ*50В) для сглаживания пульсации переменной составляющей;
потенциометр для регулировки выходного напряжения Р1 5 кОм;
сопротивления R1, R2, R3 номиналом 1кОм, 5,1 кОм и 10 кОм, соответственно;
два транзистора: Т1 КТ815 и Т2 КТ805, которые желательно установить на теплоотводы;
для контроля напряжения на выходе устанавливают цифровой вольтамперметр, с интервалом измерений от 1,5 до 30 В.

В коллекторную цепь транзистора Т2 включены: С2 10 мкф * 50 В и диод Д1.

К сведению. Диод устанавливают для защиты С2 от переполюсовки при подключении к аккумуляторам для подзарядки. Если такая процедура не предусмотрена, можно заменить его перемычкой. Все диоды должны выдерживать ток не менее 3 А.

Двухполярный источник питания

Для питания усилителей низкой частоты (УНЧ), имеющих два “плеча” усиления возникает необходимость в применении двухполярного БП.

Важно! Если монтировать лабораторный БП, стоит остановить внимание именно на аналогичной схеме. Источник питания должен поддерживать любые форматы выдаваемого постоянного напряжения.

Для такой схемы допустимо применять трансформатор с двумя обмотками на 28 В и одной на 12 В. Первые две – для усилителя, третья – для питания охлаждающего вентилятора. Если таковой не окажется, то достаточно двух обмоток равного напряжения.

Для регулировки выходного тока применены наборы резисторов R6-R9, подключаемые с помощью сдвоенного галетного переключателя (5 положений). Резисторы подбирают такой мощности, чтобы они выдерживали ток более 3 А.

Внимание! Установленные светодиоды гаснут при срабатывании защиты по току, если он превышает значение 3 А.

Переменный резистор R нужно брать сдвоенный номиналом 4.7 Ом. Так проще осуществлять регулировку по обоим плечам. Стабилитроны VD1 Д814 соединены последовательно для получения 28 В (14+14).

Для диодного моста можно взять диоды подходящей мощности, рассчитанные на ток до 8 А. Допустимо устанавливать диодную сборку типа KBU 808 или аналогичную. Транзисторы КТ818 и КТ819 необходимо установить на радиаторы.

Подбираемые транзисторы должны иметь коэффициент усиления от 90 до 340. БП после сборки не требует специальной наладки.

Лабораторный импульсный бп

Отличительной чертой ИПБ является рабочая частота, которая в сто раз выше частоты сети. Это дает возможность получить большее напряжение при меньшем количестве витков обмотки.

Информация. Чтобы получить 12 В на выходе ИПБ с током 1 А для сетевого трансформатора достаточно 5 витков при сечении провода 0,6-0,7 мм.

Простой полярный ИП можно собрать, используя импульсные трансформаторы от компьютерного БП.

Лабораторный блок питания своими руками можно собрать по схеме приведенной ниже.

Данный источник питания собран на микросхеме TL494.

Важно! Для управления Т3 и Т4 используется схема, в которую входит управляющий Тr2. Это связано с тем, что встроенные ключевые элементы микросхемы не имеют достаточной мощности.

Особенности сборки схемы:

для минимизации потерь при выпрямлении используют диоды Шоттки;
ESR электролитов в фильтрах на выходе должен быть как можно ниже;
дроссель L6 от старых БП применяют без изменения обмоток;
дроссель L5 перематывают, намотав на ферритовое кольцо медный провод диаметром 1,5 мм, набрав 50 витков;
Т3, Т4 и D15 крепят на радиаторы, предварительно отформатировав выводы;
для питания микросхемы, управления током и напряжением применяют отдельную схему на Tr3 BV EI 382 1189.

Вторичная обмотка выдает 12 В, которые выпрямляются и сглаживаются при помощи конденсатора. Микросхема линейного стабилизатора 7805 стабилизирует его до 5 В для питания схемы индикации.

Внимание! Допустимо использовать в этом БП любую схему вольтамперметра. В таком случае микросхема для стабилизации 5 В не понадобится.

Изготовление печатной платы и сборка

Схема подразумевает изготовление трёх печатных плат. Платы подбираются для корпуса Kradex Z4A.

Платы выполнены из фольгированного гетинакса путем фотопечати и протравки дорожек.

Настройка блока питания

Правильно собранное устройство не нуждается в особой регулировке. Необходимо лишь подстроить диапазоны регулировки тока и напряжения.

Четыре операционных усилителя в микросхеме LM324 осуществляют регулировку тока и напряжения. Микросхема питается через фильтр, собранный на L1, C1 и С2.

Чтобы настроить схему регулировки, нужно подобрать элементы, помеченные звёздочкой, для маркировки регулирующих диапазонов.

Индикация

Для индикации обычно используются устройства индикации и модуль измерения на микроконтроллерах. Питание таких контроллеров лежит в пределах 3-5 В.

Защита блока питания

Токовая стабилизация (защита) микросхемы LM324 срабатывает при превышении установленного токового порога. В этом случае на микросхему приходит сигнал о понижении напряжения. Красный светодиод служит индикатором повышения напряжения или возникновения короткого замыкания. В рабочем режиме светится зеленый светодиод.

Советы по оформлению корпуса

Корпус Kradex Z4A позволяет выводить элементы управления и индикации, как на лицевую, так и на боковые панели. Ручки регулировки, индикатор лучше всего устанавливать на лицевую панель. Разъем для выходного напряжения можно крепить где угодно.

Собранный своими руками лабораторный блок питания с использованием мощных полевых транзисторов и импульсных трансформаторов незаменим для работы. В качестве индикаторов желательно использовать цифровые электронные ампервольтметры.

Видео

Собирая лабораторный блок питания своими руками, многие сталкиваются с проблемой выбора схемы. Импульсные блоки питания при наладке самодельных передатчиков или приемников могут давать нежелательные помехи в эфир, а линейные блоки питания зачастую не в силах развивать большую мощность. Почти универсальным блоком может стать простой линейный блок питания 1,3 – 30В и током 0 – 5А, который будет работать в режиме стабилизации тока и напряжения. При желании им можно будет, как зарядить аккумулятор, так и запитать чувствительную схему.

В сети гуляет интересная схема, которая обсуждалась на множестве форумов, отзывы по ней были ну совсем неоднозначные. Ниже приводим оригинал этой схемы, и вкратце расскажем, откуда она взята. На основе ее мы сделаем лабораторный блок питания своими руками.

Это почти классика. Блок питания реализован на стабилизаторе напряжения LM317, который может регулировать напряжение в пределах 1,3 – 37В. Работая в паре с мощным транзистором КТ818, схема способна протянуть через себя уже значительный ток. Ограничитель и стабилизатор тока, так называемая защита лабораторного блока питания, организована на LM301.

Новичкам, собирающий первый блок питания, рекомендуем ознакомиться с вышеупомянутой литературой, там есть, что для себя почерпнуть.

Как видим, основа особо не поменялась, схема обросла парой фильтрующих конденсаторов, диодными мостами и весьма странным способом включения измерительной головки. Также применяется транзистор КТ818, который значительно уступает по мощности MJ4502 или MJ2955.

Лабораторный блок питания своими руками 1,3-30В 0-5А

Немножко подумав, мы сделали свою интерпретацию данного блока питания. Повысили емкость входных конденсаторов, убрали элементы измерительной головки и добавили парочку защитных диодов. Применения в этой схеме КТ818 было абсолютно неоправданно, он безбожно грелся и безвозвратно издох, пока его не заменили парой недорогих транзисторов TIP36C, которые включили параллельно.

Настройку блока питания необходимо проводить в несколько этапов:

Первое включение производится без LM301 и транзисторов. Регулятором Р3 проверяем, как регулируется напряжение. За регулировку напряжения отвечают LM317, Р3, R4 и R6, С9.

Если регулировка напряжения производиться нормально, тогда к схеме подключаем транзисторы. Пару транзисторов покупать лучше с одной партии, с максимально близким hFE. Для нормальной работы параллельно включенных транзисторов, в цепи эмиттера должны находиться балансировочные резисторы R7 и R8. Номинал R7 и R8 необходимо подбирать, сопротивление должно быть максимально низким, но достаточным, что бы ток проходящий через Т1 был равен току проходящим через Т2. На данном этапе к выходу БП можно подключать нагрузку, но ни в коем случае не стоит устраивать КЗ – транзисторы моментально выйдут из строя, забрав с собой и LM317.

Следующим этапом станет установка LM301. Важно убедиться, что на 4-й ножке операционного усилителя присутствует -6 В. Если там +6 В, то необходимо внимательно осмотреть, как у Вас включен диодный мост BR2 и правильно ли подключен конденсатор С2. Питание LM301 (7я ножка) МОЖНО брать с выхода БП.

Вся дальнейшая настройка сводиться к подгону Р1 под максимальный рабочий ток блока питания. Как видим, настроить лабораторный блок питания своими руками будет совсем не трудно, главное не допустить ошибки при монтаже.

Используемые нами основные компоненты:

Трансформатор ТПП 306-127/220-50. Позволяет выжать с каждой 20 вольтовой обмотки по 2,56 А, включив их параллельно получим 5,12 А. Остальные обмотки идут на питание операционного усилителя, вентилятора и цифрового вольтамперметра;
Стабилизатор — LM317К;
Транзисторы — TIP36C;
Операционный усилитель — LM301AN;
Конденсаторы электролитические – номинал см. схему, максимальным напряжением до 50В;
Диоды BR2 – 1N1007;
Диоды BR1 — MBR20100CT;
Резисторы R1 – 33 Ом, 2Вт;
Резисторы R5, R7, R8 – 0,1 Ом, 5Вт;
Остальные резисторы мощностью — 0,25Вт;
Резисторы Р1 – многооборотный подстроечный 470 кОм;
Предохранитель F2 – самовосстанавливающейся предохранитель от Littelfuse на 7А/30В.

Лабораторный блок питания 30в 5а, результат

Плата управления собранная на макетке.

Плата основного диодного моста.

Транзисторы установлены на радиатор от Cooler Master CMDK8, этот боксовый куллер способен рассеивать мощность до 95 Вт.

Внутри блока расположен 80мм дополнительный вентилятор, охлаждающий диодный мост и трансформатор, а также обдувающий радиатор транзисторов с тыльной стороны.

Все это добро засунуто в добротный радиолюбительский корпус, оставшийся со времен СССР. Вот таким вышел у нас лабораторный блок питания своими руками.

Подключение цифрового вольтамперметра избавило нас от измерительных стрелочных приборов.

Демонстрация работы:

В работе с максимальным током в 5 А транзисторы остаются теплыми благодаря хорошей системе охлаждения, температура основного диодного моста также в норме, т.к. там используются мощные диоды Шоттки и вентилятор, который охлаждает этот мост и трансформатор. При полной нагрузке все таки происходит небольшой нагрев трансформатора. Вес блока составил порядка 4 кг.

Уже изготовив данный блок, пришла идея, как можно немного переделать схему и получить этот лабораторный блок питания с нуля вольт. Но это уже будет другая история…

Работы наших читателей

Ниже будем добавлять работы наших читателей, присылайте в комментах фото своих лабораторных блоков питания собранные по этой схеме, будем добавлять в статью, так станет интересней.

Корпус подошел от распределительной коробки, размер лабораторного БП 24х19х9,5 см, вес 4,5 кг. По затратам на все ушло около 900 рублей.

Лабораторный блок питания выдает напряжение 1.3… 25 вольт, максимальное честное напряжение 19,5 при нагрузке 5 ампер, это почти, то напряжение, которое выдает трансформатор до диодного моста и конденсаторов.

Читайте также: