Стабілізатор напруги 10 вольт руками. Потужний блок живлення схема

Рано чи пізно у будь-якого радіоаматора виникне потреба у потужному блоці живлення як для перевірки різних електронних вузлів та блоків, так і для живлення потужних радіоаматорських саморобок.

У схемі застосовується звичайна мікросхема LM7812, але вихідний струм може досягати межі 30A, він посилюється за допомогою спеціальних транзисторів Дарлінгтона TIP2955, їх ще називають складові. Кожен з них може видавати на виході до 5 ампер, а так як їх шість у результаті сумарний вихідний струм близько 30 А. При необхідності ви можете збільшити або зменшити кількість складених транзисторів, щоб отримати потрібний струм на виході.

Мікросхема LM7812 забезпечує близько 800 мА. Запобіжник застосовується для захисту від високих кидків струму. Транзистори та мікросхема необхідно розмістити на великих радіаторах. Для струму 30 ампер нам знадобиться великий радіатор. Опори в емітерних ланцюгах застосовуються для стабільності та вирівнювання струмів кожного плеча складеного транзистора, адже рівень їх посилення буде різним для кожного конкретного екземпляра. Номінал резисторів 100 Ом.

Випрямлювальні діоди повинні бути розраховані на струм не нижче 60 ампер, а краще вище. Мережевий трансформатор зі струмом вторинної обмотки 30 ампер є частиною конструкції, що найбільш важко дістається. Вхідна напруга стабілізатора повинна бути на кілька вольт більше вихідної напруги 12 Ст.

Зовнішній вигляд блоку живлення ви можете подивитися на малюнку нижче, креслення друкованої плати, на жаль, не збереглося, але я рекомендую зробити його своїми руками в утиліті.

Налаштування схеми. Спочатку краще не підключати навантаження, а за допомогою мультиметра переконається у наявності 12 Вольт на виході схеми. Потім підключіть навантаження звичайний опір на 100 і не менше 3 Вт. Покази мультиметра не повинні змінюватись. Якщо немає 12 вольт – від'єднайте живлення та уважно перевірте всю комутацію.

У пропонованому блоці живлення встановлений потужний польовий транзистор IRLR2905. У відкритому стані опір каналу 0,02 Ома. Потужність, що розсіюється VT1, понад 100 Вт.

Змінне мережна напругаслід на випрямляч і фільтр, що згладжує, і далі вже відфільтроване надходить на стік польового транзистора і через опір R1 на затвор, відкриваючи VT1. Частина вихідної напруги через дільник слідує на вхід мікросхеми КР142ЕН19, замикаючи ланцюг негативної ОС. Напруга на виході стабілізатора збільшується до тих пір, поки напруга на вході управління DA1 не досягне порогового рівня в 2,5 В. У момент досягнення мікросхема відкривається, знижуючи напругу на затворі, таким чином схема БП входить в режим стабілізації. Для плавного регулювання вихідної напруги опір R2 змінюють на потенціометр.

Налагодження та регулювання:Задаємо необхідну вихідну напругу R2. Перевіряємо стабілізатор щодо самозбудження за допомогою осцилографа. Якщо воно має місце, паралельно ємностям C1, С2 і С4 потрібно під'єднати керамічні конденсаториноміналом 0,1 мкф.

Мережевий напруга слід через запобіжник на первинну обмотку силового трансформатора. З його вторинної обмотки йде вже знижена напругана 20 вольт при силі струму до 25А. За бажанням цей трансформатор можна зробити своїми руками на основі силового трансформатора від старого лампового телевізора.

В одному зі своїх я показав як зробити непоганий блок живлення самому і скаржився, чому у продажу рідко трапляються добрі блоки живлення. Цей блок живлення мені сподобався просто по картинці, але так як картинка буває оманлива, я вирішив його розглянути ближче і випробувати.
В огляді буде опис, фотки, випробування та аналіз невеликої помилки при проектуванні.
Продовження читайте під катом.

Мої читачі напевно пам'ятають огляд "12 Вольт 5 Ампер блок живлення або як це могло бути зроблено." Цей блок живлення мені нагадав той, що робив я наприкінці огляду:)

Але тести та перевірки це звичайно добре, але почну я як завжди з того як це їхало та як прибуло.
Приїхав блок живлення не один, про другий товар я розповім іншим разом, думаю він буде не менш цікавим. Їхав швидко, треком дістався за 8 днів.
А ось до упаковки була претензія, але так як упаковку люблять далеко не всі, то я трохи сховаю фоток під спойлером.

Упаковка

Прийшло замовлення у звичайному сірому пакеті, обмотане поролоновою стрічкою.

Ось до такої упаковки я мав і претензії. Пакувальник просто склав два мої пакетики, обмотав стрічкою і склеїв скотчем, але краї залишилися відкритими.
У результаті пакетики та рулон стрічки їхали окремо. Дуже пощастило, що їхали недовго і були упаковані в окремі пакети, інакше могли прорвати упаковку своїми радіаторами і вилізти назовні.

Плата була упакована в звичний для багатьох антистатичний пакет, з не менш знайомою наклейкою.

Короткі характеристики:
Вхідна напруга 85-265 Вольт
Вихідна напруга - 12 Вольт
Струм навантаження – 6 Ампер номінальний, 8 Ампер максимальний.
Вихідна потужність – 100 Ватт (максимальна)

Розміри плати невеликі, 107х57х30мм.

Є креслення з більш точними розмірами, думаю він буде корисним.

Сама платня виглядає дуже акуратно, повністю відповідає фотографії в магазині, що мене приємно здивувало.

На платі присутні досить великі радіатори, а сама плата виконана в відкритому виконанні, тобто. призначена для встановлення в якийсь пристрій і свого корпусу не має.
Брав я її не просто так, а по справі :) Є ідея переробки одного з моїх пристроїв, але так як я був не впевнений як цей блок живлення, то вирішив спочатку замовити і спробувати тільки його, так що буде продовження. Ну, принаймні я сподіваюся на це.

На платі є вхідний фільтр, обмежувач пускового струмута безгвинтовий клемник на вході 220 Вольт.
на силовий трансформаторє наклейка DC12V-8.
Вихідна обмотка трансформатора намотана в 5 проводів

Паяння дуже акуратне, висновки обкушені досить коротко, нічого не стирчить, флюс змитий повністю. Відсутніх компонетів немає.
Плата двошарова з двостороннім монтажем.
Але є дрібне зауваження, на кожному з радіаторів припаяно лише один кріпильний висновок.
На мій погляд, це не дуже добре. Що завадило припаяти обидва – незрозуміло.
Причому на фото магазину все абсолютно так само.
Відзначу те, що вихідна напруга вимірюється в точці, максимально близькій до вихідного роз'єму, за це плюс впливає на точність утримання вихідної напруги.

Основні компоненти плати ближче.
Встановлено ШІМ контролер CR6842S, який є повним аналогом відомого контролера
Майже всі встановлені резистори точні, не гірші за 1%, про це говорить чотиризначне маркування.

Силовий транзистор 600 Вольт 20 Ампер, 0.19 Ома виробництва Infineon.
Ще одне дрібне зауваження, надто сильно закрутили гвинт кріплення і він утиснув ізолюючу втулку. Транзистор залишився ізольованим від радіатора, та й сам радіатор ізольований від інших компонентів, але враження дещо зіпсувало.
Транзистор ізольований від радіатора платівкою із слюди.

Трохи відволікся, на фото видно дрібний електролітичний конденсатор, судячи з паяння його або впаювали потім або змінювали, на працездатність це ніяк не вплинуло (ну чи майже ніяк).
Справа в тому, що при різкій зміні навантаження від нуля до 4 Ампер або більше БП може відключитися на 0.5 секунди. Я б радив замінити цей електроліт на щось типу 47мкФх50 В.
Якщо такі режими не плануються, можна залишити і так.

Вихідне діодне складання 100 Вольт 2х20 Ампер виробництва ST.
Радіатор насправді рівний, це він на фото вийшов так:)

Також видно пару вихідних конденсаторів 1000мкФ х 35 Вольт, дросель вихідного фільтра і світлодіод індикації включення блока живлення.
Тут роз'єм вже встановили звичайний, гвинтовий.
Хоча як на мене, для плати, що вбудовується, роз'єми взагалі річ зайва.

Вихідні конденсатори встановлені з добрим запасом по напрузі, це дуже добре.
Принагідно я перевірив ємність і ESR цих конденсаторів, вийшло так само непогано.
Прилад показав сумарну ємність і ESR, якщо перерахувати на кожен окремо, буде приблизно 1050мкФ і 30мОм.
Конденсатори навряд фірмові, але характеристики цілком нормальні, порадувало робочу напругу в 35 Вольт, Я у своїх БП зазвичай і то застосовую конденсатори на 25 Вольт.

Ну і «що б двічі не бігати», перевірив вхідний електроліт.
Написано 82мкф 400 Вольт 105 градусів.
Місткість майже в нормі, ESR в нормі.
Виробник конденсатора Taicon.

Ну і звісно накреслив схему цього блоку живлення. Нумерація більшості компонентів відповідає друкованій платі.

Для тестування блоку живлення приготував ось таку купку всякого різного:)
Нічого незвичайного:
Навантажувальні резистори 3 штуки 10 Ом і одна набірка, що дає в сумі 3 Ома (5 шт по 15 Ом включених паралельно) + вентилятор.
Мультиметр
Безконтактний термометр
Осцилограф
Будь-які з'єднувачі та дроти.

Тестування блоку живлення

Процес тестування включав послідовне збільшення навантаження, при цьому після кожного підвищення навантаження я чекав близько 15 хвилин, потім вимірював температуру основних компонентів і переходив на наступний крок збільшення навантаження.
Дільник осцилографа весь цей час був у положенні 1:1.

1. Режим холостого ходу. Напруга 12.29 Вольта.
2. Підключено один резистор 10 Ом, Напруга трохи просіла до 12.28 Вольта.

1. Підключено 2 резистори 10 Ом, напруга 12.28 Вольта.
2. Підключено 3 резистори 10 Ом, напруга 12.27 Вольта.

1. Підключено набір опором 3 Ома + вентилятор, напруга 12.27 Вольта
2. Набір 3 Ома + резистор 10 Ом, напруга 12.27 Вольта.

Невелике зауваження при підключенні навантаження більше 4 ампер БП може відключитися на 0.5 секунди і потім включиться знову. Це відбувається тільки при переході з режиму неодруженого ходу, хоча б невелике навантаження прибирає цей ефект повністю.

1. Набір 3 Ома + 2 резистора 10 Ом, напруга 12.27 Вольта.
2. Режим максимального навантаження, набір 3 Ома + 3 резистора 10 Ом, напруга 12.27 Вольта.

Як я писав вище, під час тестування я вимірював температури різних компонентів.
Вимірювалися температури:
Силовий транзистор
Трансформатор
Вихідного діода
Перший за схемою вихідного конденсатора.

Для більш точних показань вимірювалася температура безпосередньо транзистора та діодного складання, а не їх радіаторів.
При потужності навантаження 80 Ватт температуру виміряв двічі, другий вимір був після додаткового 10 хвилинного прогріву.

Резюме:
Плюси
Якісне складання
Досить якісні компоненти із запасом.
Відповідність заявленим параметрам.
Відмінна точність стабілізації вихідної напруги
Не бачу потреби у доопрацюванні.
Низька ціна.

Мінуси
Зауваження до упаковки (мінус магазину)
Не пропаяно по одному кріпильному контакту на радіаторі.

Моя думка.
Якщо чесно, то мені цей БП сподобався вже зовні на фотці магазину, і була вже певна впевненість у тому, що я отримаю в результаті, але одна справа бачити, а інша спробувати.
БП залишив позитивні емоції, відмінно підійде як вбудований в якийсь із саморобних пристроїв.
Звичайно, не обійшлося і без мінусів, але вони дуже малі, в порівнянні з плюсами.

Блок живлення для огляду було надано магазином banggood.

Сподіваюся, що мій огляд буде корисним.
Звичайно, можна сказати, що я розхвалюю товар, але можу сказати, що блоками живлення я займаюся близько 15 років, зібрав за цей час понад 1000 штук, скільки відремонтував і переробив, рахунок втратив. Тому нормальну річ не похвалити не можу. Бачив речі та краще, особливо БП пром серії, але там і цінник інший.
Також можна розглянути такого БП, але на меншу потужність.

Невелике зауваження китайським інженерам

Блок живлення показав дуже добрі результати, але є невелике зауваження до конструкції, вірніше до друкованої плати.
Трасування деяких ланцюгів виконано неправильно, і якби було як слід, то рівень пульсацій можна було б ще зменшити.
Покажу на прикладі.
1. Як зроблено в блоці живлення, цю ділянку можна побачити на платі, я її трохи спростив для наочності.
2. Як це можна зробити краще без переміщення компонентів на платі
3. як зробити ще краще, але з переміщенням компонентів.
Справа в тому, що в силових ланцюгах небажано мати ділянки, де струм може текти у двох напрямках, оскільки це збільшує рівень перешкод.
Струм повинен текти тільки в одному напрямку.
У вихідному варіанті по одним і тим же доріжкам спочатку тече струм заряду конденсатора, потім через них тече струм розряду.