Стабилизатор напряжения 10 вольт 10 ампер своими руками

Обновлено: 07.07.2024

В этой статье будет рассмотрена схема мощного линейного стабилизатора напряжения, а так же пошаговая инструкция по его сборки своими руками. Стабилизатор собран на микросхема LM338, она обеспечивает ток до 5 А, имеет защиту короткого замыкания на выходе и перегрева. Схема достаточно проста, поэтому сложностей в сборке возникнуть не должно.

Схема линейного стабилизатора напряжения:

Подавать на вход более 30 вольт не следует, микросхема может уйти в защиту. Чем больше ёмкость конденсаторов на входе, тем лучше, ведь они сглаживают пульсации. Ёмкость конденсаторов на выходе микросхемы должна быть небольшой, иначе они будут долго сохранять заряд и напряжение на выходе будет регулироваться неверно. При этом каждый электролитический конденсатор должен быть зашунтирован плёночным или керамическим с малой ёмкостью (на схеме это С2 и С4).

При использовании схемы с большими токами микросхему обязательно нужно установить на радиатор, ведь она будет рассеивать на себе всё падение напряжения. Если токи небольшие – до 100 мА, радиатор не потребуется.

Сборка стабилизатора напряжения

Вся схема собирается на небольшой печатной плате размерами 35 х 20 мм, изготовить которую можно методом ЛУТ. Печатная плата полностью готова к печати, отзеркаливать её не нужно. Ниже представлены несколько фотографий процесса.

Переменный резистор выводится от платы на двух проводках. Можно использовать любой переменный резистор с линейной характеристикой. При этом средний его вывод соединяется с любым из крайних, полученные два контакта идут на плату, как видно на фото.

Для подключения проводов входа и выхода удобнее всего использовать соединительную колодку. После сборки необходимо проверить правильность монтажа.

Запуск и испытания линейного стабилизатора

Если напряжение регулируется, значит схема собрана правильно, можно ставить микросхему на радиатор и тестировать с более мощной нагрузкой. Такой регулируемый стабилизатор идеально подойдёт для использовании в качестве лабораторного блока питания. Особое внимание стоит уделить выбору микросхемы, ведь её очень часто подделывают.

Поддельные микросхемы стоят дёшево, но легко сгорают при токе уже 1 – 1,5 Ампера. Оригинальные стоят дороже, но зато честно обеспечивают заявленный ток до 5 Ампер. Удачной сборки.

Для питания различных электронных устройств и схем, сделанных своими руками нужен такой источник питания, напряжение на выходе которого можно регулировать в широких пределах. С его помощью можно наблюдать, как ведёт себя схема при том или ином напряжении питания. При этом он должен иметь возможность выдавать большой ток, чтобы питать мощную нагрузку, и минимальные пульсации на выходе. На роль такого источника питания отлично подойдёт линейный стабилизатор напряжения – микросхема LM338, она обеспечивает ток до 5 А, имеет защиту от перегрева и короткого замыкания на выходе. Схема её включения достаточно проста, она представлена ниже.

Схема

Микросхема LM338 имеет три вывода – вход (in), выход (out) и регулирующий (adj). На вход подаём постоянное напряжение определённой величины, а с выхода снимаем стабилизированное напряжение, величина которого задаётся переменным резистором Р2. Напряжение на выходе регулируется от 1,25 вольт до величины входного, с вычетом 1,5 вольт. Проще говоря, если на входе, например, 24 вольта, то на выходе напряжение будет меняться в пределах от 1,25 до 22,5 вольт. Подавать на вход более 30 вольт не следует, микросхема может уйти в защиту. Чем больше ёмкость конденсаторов на входе, тем лучше, ведь они сглаживают пульсации. Ёмкость конденсаторов на выходе микросхемы должна быть небольшой, иначе они будут долго сохранять заряд и напряжение на выходе будет регулироваться неверно. При этом каждый электролитический конденсатор должен быть зашунтирован плёночным или керамическим с малой ёмкостью (на схеме это С2 и С4). При использовании схемы с большими токами микросхему обязательно нужно установить на радиатор, ведь она будет рассеивать на себе всё падение напряжения. Если токи небольшие – до 100 мА, радиатор не потребуется.

Сборка стабилизатора

Дорожки желательно залудить, это уменьшит их сопротивление и защитит от окисления. Когда печатная плата готова – начинаем запаивать детали. Микросхема запаиваться прямо на плату, спинкой в сторону края. Такое расположение позволяет закрепить на радиаторе всю плату с микросхемой. Переменный резистор выводится от платы на двух проводках. Можно использовать любой переменный резистор с линейной характеристикой. При этом средний его вывод соединяется с любым из крайних, полученные два контакта идут на плату, как видно на фото. Для подключения проводов входа и выхода удобнее всего использовать клеммник. После сборки необходимо проверить правильность монтажа.

Запуск и испытания

Когда плата собрана, можно переходить к испытаниям. Подключаем на выход маломощную нагрузку, например, светодиод с резистором и вольтметр для контроля напряжения. Подаём напряжение на вход и следим за показаниями вольтметра, напряжение должно меняться при вращении ручки от минимума до максимума. Светодиод при этом будет менять яркость. Если напряжение регулируется, значит схема собрана правильно, можно ставить микросхему на радиатор и тестировать с более мощной нагрузкой. Такой регулируемый стабилизатор идеально подойдёт для использовании в качестве лабораторного блока питания. Особое внимание стоит уделить выбору микросхемы, ведь её очень часто подделывают. Поддельные микросхемы стоят дёшево, но легко сгорают при токе уже 1 – 1,5 Ампера. Оригинальные стоят дороже, но зато честно обеспечивают заявленный ток до 5 Ампер. Удачной сборки.

Смотрите видео

На видео наглядно показана работа стабилизатора. При вращении переменного резистора напряжение плавно меняется от минимума к максимуму и наоборот, светодиод при этом меняет яркость.

Неполадки в сети питания не повредят подключенную технику, если обеспечить надежную защиту. Решить задачу успешно поможет изготовленный стабилизатор своими руками. Использование представленных ниже рекомендаций упростит реализацию проекта, предотвратит ошибки, уменьшит материальные и трудовые затраты.

По действующим стандартам, снабжающие организации обязаны поддерживать стабильность напряжения в бытовой сети 220 V с отклонением не более, чем на 10% от номинала в обе стороны. Однако практические наблюдения подтверждают нарушение установленных правил. Особенно сложно обеспечить качественное питание владельцу частного дома в небольшом населенном пункте, так как старые советские трансформаторные подстанции не рассчитаны на современные нагрузки.

Выход напряжения за пределы нормального диапазона сопровождается следующими неприятностями:

сбоями в работе управляющей и контрольной электроники;
перегревом ТЭНов;
чрезмерным потреблением электроэнергии;
уменьшением срока службы приводов, клапанов, других устройств.

Следует правильно оценивать возможное повреждение котла системы отопления в зимний период. Чтобы не устранять дорогостоящие последствия подобных аварий, можно создать стабилизатор напряжения своими руками.

Разновидности стабилизаторов

Все устройства этой категории предназначены для поддержания стабильного напряжения на выходе при существенном изменении входных параметров. Кроме соответствующего диапазона необходимо учесть максимальный ток и мощность потребления подключаемого оборудования. До перехода к самодельным конструкциям надо изучить особенности профессиональных инженерных решений.

Электромеханические (сервоприводные) устройства

Принцип действия этих моделей понятен из специфического названия. Для точной коррекции выходного напряжения плавно изменяют параметры вторичной обмотки с применением движущегося контакта. Ползунок перемещают с помощью электромеханического привода. Главный плюс – сохранение работоспособности при высокой нагрузке. Если производитель использовал качественные компоненты, можно рассчитывать на длительный срок службы без поломок. Демократичную стоимость следует отметить, как важное преимущество.

Для объективного анализа нужно перечислить минусы:

ограниченный рабочий диапазон по напряжению (150-250V);
шумная работа электромеханических частей;
износ и необходимость регулярной замены угольных контактных групп;
медленная реакция на изменение входных параметров.

К сведению. Чтобы предотвратить выход из строя оборудования сильным скачком напряжения, в соответствующую цепь устанавливают защитное реле.

Электронные стабилизаторы

В этом варианте подключение обмоток трансформатора выполняется ступенчато. В современных конструкциях применяют мощные тиристоры, что повышает себестоимость стабилизатора. Релейные схемы дешевле, однако выполняют свои функции шумно. Подобные переключатели менее надежны, по сравнению с электронными компонентами.

Существенные преимущества:

быстрота корректирующих действий;
компактность;
широкий рабочий диапазон 110-275V (80-300V) реле (тиристоры), соответственно.

Инверторная технология

Феррорезонансные аналоги

Стабилизаторы этой категории выполняют свои функции с помощью явления магнитного резонанса. Данный эффект создают с применением набора из нескольких колебательных контуров. Рабочие параметры регулируют передвижением сердечника из ферромагнитного материала внутри катушек индукции.

Как и в первом примере, конструкция содержит электромеханические приводы. Кроме шума, следует учитывать относительное снижение надежности сложного изделия. Другие минусы:

сохранение работоспособности только в режиме с подключенной нагрузкой;
искажения формы выходного сигнала.

Самодельный аппарат

Преимущества самодельного устройства

Кроме хороших технических параметров, нужно отметить следующие плюсы:

разумные затраты;
возможность самостоятельного выполнения ремонтных операций.

Недостатки

Потребительские параметры изделия во многом зависят от сборки. В данном случае предполагается отсутствие хорошо отработанных на практике навыков, профессионального монтажного (измерительного) оборудования. С другой стороны, внимательное выполнение отдельных рабочих операций поможет контролировать качество тщательнее, по сравнению с действиями сторонних исполнителей.

Отличия от заводских моделей

Комплектующие

Основные узлы (функциональные комплектующие детали):

трансформаторный блок питания с компенсацией температуры на диоде и компаратором;
выпрямитель с делителем;
транзисторная схема задержки подключения нагрузки;
контроллер на цифровых микросхемах;
светодиодная индикация рабочих режимов и аварийных ситуаций;
ключи из оптитронных пар.

Особенности домашнего производства

Подойдут типовые трансформаторы ТПК-2-2х12V. При необходимости можно создать аналоги собственноручно, используя для ПЭВ с диаметром проводника 0,064 мм (8669 витков) и 0,185 мм (522 витка) в первичной и вторичной обмотках, соответственно.

Сборочный процесс

В процессе сборки микросхему устанавливают через термопасту на радиатор из алюминия. Эффективная площадь рассеивания – от 15 до 20 см кв. При таких размерах останется место для размещения мощных ключей. Светодиодную индикацию создают с учетом удобства визуального контроля в процессе эксплуатации.

Изготовление корпуса стабилизатора

Прочный корпус создают из алюминиевых листов. Допустимо использование подходящих пластин из полимерных материалов. Изделия закрепляют на жестком каркасе.

Изготовление печатной платы

Для изготовления печатной платы можно использовать приведенный выше чертеж. Рисунок на основу из фольгированного текстолита переносят с помощью печати образца на принтере.

Сборка стабилизатора напряжения

Правильная установка деталей показана на картинке. Следует заранее подготовить необходимые инструменты, расходные материалы. До монтажа корпусных деталей проверяют работоспособность.

Принцип работы и тест самоделки

Конденсатор С1 управляет работой ключей на транзисторах VT1-3. Длительность переходных процессов определяет значение электрического сопротивления R1. Для выравнивания выходного напряжения используется пара C2 и VD2. Деление тока осуществляется с помощью резисторов R13-R14.

Советы по монтажу

Стабилизатор устанавливают таким образом, чтобы не препятствовать эффективной вентиляции. Его подключают с учетом защищаемых цепей. При значительных нагрузках создают отдельную линию питания с подсоединением к автомату в электрощитке.

Видео

Собранный однажды простейший регулятор напряжения на одном транзисторе был предназначен для определённого блока питания и конкретного потребителя, никуда больше его подключать было конечно не нужно, но как всегда наступает момент, когда правильно поступать мы перестаём. Следствием этого являются хлопоты и раздумья как жить-быть дальше и принятие решения восстанавливать сотворённое ранее или продолжать творить.

Схема номер 1

КТ829 - мощный низкочастотный кремниевый составной транзистор, был установлен на мощный металлический радиатор и казалось, что при необходимости он вполне может выдержать и большую нагрузку, но случилось короткое замыкание в схеме потребителя и он сгорел. Транзистор отличается высоким коэффициентом усиления и применяется в усилителях низкой частоты – видно действительно его место там а не в регуляторах напряжения.

Схема номер 2

Что получилось

Сам процесс обновлённого монтажа занял времени ни сколько не больше чем предыдущий. При этом получен не простой регулятор напряжения, который подключается к блоку питания стабилизированного напряжения, собранная схема при подключении даже к сетевому понижающему трансформатору с выпрямителем на выходе сама даёт необходимое стабилизированное напряжение. Естественно, что выходное напряжение трансформатора должно соответствовать допустимым параметрам входного напряжения микросхемы КР142ЕН12А. Вместо неё можно использовать и импортный аналог интегральный стабилизатор LM317Т. Автор Babay iz Barnaula.

Форум по обсуждению материала ДВА ПРОСТЫХ РЕГУЛЯТОРА НАПРЯЖЕНИЯ

Что такое OLED, MiniLED и MicroLED телевизоры - краткий обзор и сравнение технологий.

Про использование технологии беспроводного питания различных устройств.

Переделываем игрушку обычный трактор в радиоуправляемый - фотографии процесса и получившийся результат.

Микрофоны MEMS - новое качество в записи звука. Подробное описание технологии.

Читайте также: