Лабораторний блок живлення

При створенні різних електронних пристроїв, рано чи пізно, встає питання про те, що використовувати в якості джерела живлення для саморобної електроніки. Припустимо, зібрали ви якусь світлодіодну мигалку, тепер її потрібно від чогось акуратно живити. Дуже часто для цих цілей використовують різні зарядні пристрої для телефонів, блоки живлення комп'ютерів, всілякі мережеві адаптери, які ніяк не обмежують струм, що віддається в навантаження.
А якщо, припустимо, на платі цієї самої світлодіодним мигалки випадково залишилися непоміченими дві замкнуті доріжки? Підключивши її до потужного комп'ютерного блоку живлення зібраний пристрій легко може згоріти, якщо на платі є якась помилка монтажу. Саме для того, щоб не траплялося таких неприємних ситуацій, існують лабораторні блоки живлення з захистом по струму. Заздалегідь знаючи, який приблизно ток буде споживати підключається пристрій, ми можемо запобігти коротке замикання, і, як наслідок, вигоряння транзисторів і ніжних мікросхем.
У цій статті розглянемо процес створення саме такого блоку живлення, до якого можна підключати навантаження, не боячись, що що-небудь згорить.

Схема блоку живлення

Схема містить в собі мікросхему LM324, яка поєднує в собі 4-х операційних підсилювача, замість неї можна ставити TL074. Операційний підсилювач ОР1 відповідає за регулювання вихідної напруги, а ОР2-ОР4 стежать за споживаним навантаженням струмом. Мікросхема TL431 формує опорна напруга, приблизно рівне 10,7 вольт, воно не залежить від величини напруги живлення. Змінний резистор R4 встановлює вихідну напругу, резистором R5 можна підігнати рамки зміни напруги під свої потрібні. Захист по струму працює таким чином: навантаження споживає струм, який протікає через низькоомний резистор R20, який називається шунтом, величина падіння напруги на ньому залежить від споживаного струму. Операційний підсилювач ОР4 використовується в якості підсилювача, підвищуючи мала напруга падіння на шунт до рівня 5-6 вольт, напруга на виході ОР4 змінюється від нуля до 5-6 вольт в залежності від струму навантаження. Каскад ОР3 працює в якості компаратора, порівнюючи напруга на своїх входах. Напруга на одному вході задається змінним резистором R13, який встановлює поріг спрацьовування захисту, а напруга на другому вході залежить від струму навантаження. Таким чином, як тільки струм перевищить певний рівень, на виході ОР3 з'явиться напруга, що відкриває транзистор VT3, який, в свою чергу, підтягує базу транзистора VT2 до землі, закриваючи його. Закритий транзистор VT2 закриває силовий VT1, розмикаючи ланцюг живлення навантаження. Відбуваються всі ці процеси за лічені частки секунди.
Резистор R20 варто взяти потужністю ват на 5, щоб запобігти його можливий нагрів при довгій роботі. Підлаштування резистор R19 задає чутливість по струму, чим більше його номінал, тим більшої чутливості можна домогтися. Резистор R16 налаштовує гистерезис захисту, рекомендую не захоплюватися з підвищенням його номіналу. Опір 5-10 кому забезпечить чітке замикання схеми при спрацьовуванні захисту, більш великий опір дасть ефект обмеження по струму, коли напругу не вихід буде пропадати в повному обсязі.
В якості силового транзистора можна застосувати вітчизняні КТ818, КТ837, КТ825 або імпортний TIP42. Особливу увагу варто приділити його охолодженню, адже вся різниця вхідного і вихідного напруга буде розсіюватися у вигляді тепла на цьому транзисторі. Саме тому не варто використовувати блок живлення на малому вихідному напрузі і великому струмі, нагрів транзистора при цьому буде максимальним. Отже, перейдемо від слів до справи.

Виготовлення друкованої плати та збирання

Друкована плата виконується методом Лут, який неодноразово описувався в інтернеті.
На друкованій платі доданий світлодіод з резистором, які не вказані в схемі. Резистор для світлодіода підійде номіналом 1-2 кОм. Цей світлодіод включається при спрацьовуванні захисту. Також додані два контакти, позначені словом "Jamper", при їх замиканні блок живлення виходить з захисту, "отщёлківается". Крім того, доданий конденсатор 100 пФ між 1 і 2 висновком мікросхеми, він служить для захисту від перешкод і забезпечує стабільну роботу схеми.
Завантажити плату:

Налаштування блоку харчування

Отже, після складання схеми можна приступити до її налаштування. Насамперед, подаємо харчування 15-30 вольт і заміряємо напруга на катоді мікросхеми TL431, воно повинно бути приблизно дорівнює 10,7 вольт. Якщо напруга, що подається на вхід блоку живлення, невелика (15-20 вольт), то резистор R3 варто зменшити до 1 кОм. Якщо опорна напруга в порядку, перевіряємо роботу регулятора напруги, при обертанні змінного резистора R4 воно повинно змінюватися від нуля до максимуму. Далі, крутимо резистор R13 в самому крайньому його положенні можливо спрацьовування захисту, коли цей резистор підтягує вхід ОР2 до землі. Можна встановити резистор номіналом 50-100 Ом між землею і висновком крайнім висновком R13, який підключається до землі. Підключаємо будь-яку навантаження до блоку живлення, встановлюємо R13 в крайнє положення. Підвищуємо напругу на виході, струм буде рости і в якийсь момент спрацює захист. Добиваємося потрібної чутливості підлаштування резистором R19, потім замість нього можна впаяти постійний. На цьому процес складання лабораторного блоку живлення закінчений, можна встановити його в корпус і користуватися.

Індикація

Для індикації вихідної напруги досить зручно використовувати стрелочную головку. Цифрові вольтметри хоч і можуть показувати напруга аж до сотих часток вольта, постійно біжать цифри погано сприймаються оком людини. Саме тому раціональніше використовувати саме стрілочні головки. Зробити вольтметр з такою головки дуже просто - достатньо поставити послідовно з нею підлаштування резистор номіналом 0,5 - 1 МОм. Тепер потрібно подати напругу, величина якого заздалегідь відома і підлаштування резистором підлаштувати положення стрілки, відповідне прикладається напруга. Успішною збірки!

Дивіться відео: Мини лабораторный блок питания своими руками (Вересень 2024).