Как сделать регулятор напряжения для блока питания. Переделка компьютерного блока питания. Особенности импульсных источников питания

Довольно часто приходится, на время тестирования, запитывать различные поделки или устройства. И пользоваться аккумуляторами, подбирая соответствующее напряжение, стало уже не в радость. Потому решил собрать регулируемый блок питания. Из нескольких вариантов которые пришли в голову, а менно: переделать из компьютерного ATX блока питания, или собрать линейный, или приобрести KIT набор, или собрать из готовых модулей - я выбрал последнее.

Данный вариант сборки мне приглянулся из-за нетребовательных познаний в облати электроники, скоростью сборки, и в случае чего, быстрой замены или добавления какого-либо из модулей. Общая стоимость всех комплектующих вышла около $15, а мощность в итоге получилась ~100 Ватт, при максимальном выходном напряжении 23В.

Для создания данного регулируемого блока питания понадобится:

Импульсный блок питания 24В 4А
Понижающий преобразователь на XL4015 4-38В в 1.25-36В 5А
Вольт-амперметр 3 или 4 символьный
Два понижающих преобразователя на LM2596 3-40В в 1.3-35В
Два потенциометра 10К и ручки к ним
Два терминала под бананы
Кнопка вкл/выкл и разъем под питание 220В
Вентилятор 12В, в моем случае слимовый на 80мм
Корпус, какой угодно
Стоечки и болтики для крепления плат
Провода, я использовал от умершего блока питания ATX.

После нахождения и приобретения всех комплектующих приступаем к сборке по схеме ниже. По ней у нас получится регулируемый блок питания с изменением напряжения от 1.25В до 23В и ограничением тока до 5А, плюс дополнительная возможность зарядки устройств через порты USB, потребляемое количество силы тока, которых, будет отображаться на В-А метре.

Предварительно размечаем и вырезаем отверстия под вольт-амперметр, ручки потенциометров, терминалы, выходы USB на лицевой стороне корпуса.

В виде площадки для крепления модулей используем кусок пластика. Он защитит от нежелаемого короткого замыкания на корпус.

Размечаем и сверлим расположение отверстий плат, после чего вкручиваем стойки.

Прикручиваем пластиковую площадку к корпусу.

Выпаиваем на блоке питания клемму, и впаиваем по три провода на + и -, зараннее отрезаной длины. Одна пара пойдет на основной преобразователь, вторая на преобразователь для питания вентилятора и вольт-амперметра, третья на преобразователь для выходов USB.

Устанавливаем разъем питания 220В и кнопку вкл/выкл. Подпаиваем провода.

Прикручиваем блок питания и подключаем к клемме провода 220В.

С основным источником питания разобрались, теперь переходим к главному преобразователю.

Выпаиваем клеммы и подстроечные резисторы.

Припаиваем провода к потенциометрам, отвечающим за регулировку напряжения и тока, и к преобразователю.

Подпаиваем толстый красный провод от В-А метра и выходной плюс от основного пробразователя к выходной плюсовой клемме.

Готовим USB выход. Соединяем дата + и - у каждого USB отдельно, чтобы подключаемое устройство могло заряжаться, а не синхронизироваться. Припаиваем провода к запаралеленным + и - контактам питания. Провода лучше взять потолще.

Припаиваем желтый провод от В-А метра и минусовой от USB-выходов к выходной минусовой клемме.

Провода питания вентилятора и В-А метра подключаем к выходам дополнительного преобразователя. Для вентилятора можно собрать терморегулятор (схема ниже). Понадобится: силовой MOSFET транзистор (N канальный) (его я достал из обвязки питания процессора на материнской плате), подстроечник 10 кОм, сенсор температуры NTC с сопротивлением 10 кОм (термистор) (его достал из сломанного блока питания ATX). Термистор крепим термоклеем к микросхеме основного преобразователя, или к радиатору на этой микросхеме. Подстроечником настраиваем на определенную температуру срабатывания вентилятора, например, 40 градусов.

Подпаиваем к выходному плюсу другого, дополнительного преобразователя плюс выходов USB.

Берем одну пару проводов из блока питания и подпаиваем на вход основного преобразователя, потом вторую - на вход доп. преобразователя для USB, для обеспечения входящего напряжения.

Прикручиваем вентилятор с решеткой.

Припаиваем третью пару проводов из блока питания к доп. преобразователю для вентилятора и В-А метра. Прикручиваем все к площадке.

Подключаем провода к выходным клеммам.

Прикручиваем потенциометры на лицевую сторону корпуса.

Крепим USB-выходы. Для надежной фиксации было сделано П-образное крепление.

Настраиваем выходные напряжения на доп. преобразователях: на 5.3В, с учетом падения напряжения при подключении нагрузки к USB, и на 12В.

Стягиваем провода для аккуратного внутреннего вида.

Закрываем корпус крышкой.

Клеим ножки для устойчивости.

Регулируемый блок питания готов.

Видеоверсия обзора:

P.S. Можно сделать покупку чуть дешевле при помощи кешбека епн — — специализированная система возврата части потраченных денег на покупки с AliExpress, GearBest, Banggood, ASOS, Ozon. Использовав кешбек епн можно вернуть назад от 7% до 15% от потраченных в этих магазинах денег. Ну, а если есть желание заработать на покупках, тогда тебе сюда -

Скажу без преувеличения, что блок питания - это основа всей радиолюбительской лаборатории. И действительно, ни один девайс не запустить без нормального с индикаторами вольт и ампер. Естественно он должен быть оборудован защитой на слабый и на сильный ток. Иначе любая нештатная ситуация в схеме или малейшая ошибка монтажа и подключения, приведёт к мгновенному сгоранию чего нибудь дорогого в устройстве. Часто на форуме спрашивают - чего бы такого спаять и сделать попроще? Ответ один: Начните с нормального блока питания. И совсем необязательно ваять что-то сложное, достаточно простого регулируемого 0-15В БП с защитой от превышения значения тока в подключенной нагрузке.

Несмотря на огромное количество всякоразных схем БП в интернете и радиожурналах, я снова и снова возвращаюсь к простой, годами (десятилетиями) проверенной схеме регулируемого блока питания. Как говорится: новое - это хорошо забытое старое. Вот основные преимущества данной схемы:
- не содержит дорогих и труднодобываемых деталей;
- прост в сборке и настройке;
- нижний предел напряжения составляет всего 0,05 вольта;
- широкий диапазон выходных напряжений;
- двухдиапазонная защита по току, на 0,05 и 1А;
- высокая стабильность работы.

Трансформатор питания должен обеспечивать напряжение на 3В больше, чем требуемое максимальное на выходе. То есть если регулируется в пределах до 20В, то с трансфолрматора надо получить хотя-бы 23В. Диодный мост выбираем исходя из максимального тока, ограниченного защитой. При токе до 1А ставим обычный советский мост КЦ402. Конденсатор фильтра 4700мкф, этой ёмкости вполне достаточно, чтоб даже самая чувствительная к наводкам по питанию и помехам схема не давала фон. Этому способствует и неплохой компенсационный стабилизатор с коэфициентом подавления пульсаций больше 1000.

На фото показан регулируемый блок питания, который верой и правдой служит уже 10 лет! Собирался как временный, но работа его так понравилась, что пользуюсь им до сих пор. Сам БП и простой, но сколько сложных девайсов удалось с его помощью починить и запустить.

По схеме почти все транзисторы германиевые, но когда будете заменять их на современные кремниевые учтите, что нижний МП37 должен быть именно таким - германиевым, структуры н-п-н: МП36, МП37, МП38.

Токоограничительный узел собран на транзисторе, который следит за падением напряжения на резисторе. Здесь можно более подробно почитать про расчёт данного резистора, а так-же резисторов шунта стрелочных индикаторов. Нижний предел напряжения всего 0,05 вольт, что не по зубам даже многим более сложным схемам БП. Максимум выходного напряжения при регулировке, определяется стабилитроном Д814. Он выбирается на половину выходного напряжения. Так если надо на выходе иметь 0-25В, ставьте стабилитрон на 13В, например Д814Д.

Здравствуйте дорогие друзья. Сейчас я вам расскажу о неплохом и дешевом источнике питания (по совместительству ЗУ для автомобиля), который можно собрать собственноручно. Для сборки данной схемы вам понадобится перечень деталей, сейчас я их вам перечислю: трансформатор силовой понижающий, диодный мост, конденсатор электролит большой емкости и конденсатор меньшей емкости, два резистора (один переменный, а второй постоянный), микросхема крен и три мощных транзистора. Самое главное, что все эти детали можно найти в старом ламповом телевизоре, в общем не нужно тратить деньги на покупку дефицитных радиодеталей – это большой плюс данной схемы. Второй существенный плюс – это то, что такая простенькая схемка способна выдавать ток до 22 Ампер при 13 вольтах. Сами видите какие большие преимущества: и легкая, и при не больших затратах денежных средств, а превратить моно такую схему и в лабораторный блок питания, блок питания для опытов (регулируемый), для питания мощных приборов и так далее. Смотрите схему блока питания – зарядного устройства ниже.

Теперь расскажу о каждой детали подробнее. Давайте начнем с силового трансформатора. Силовой трансформатор предназначен для преобразования напряжения одной частоты. Они бывают повышающие и понижающие. Повышающий трансформатор повышает напряжение, а понижающий понижает, значит, так как трансформатор у нас по схеме понижает напряжение – он понижающий. Состоит трансформатор из первичной, вторичной обмотки и магнитопровода. Магнитопровод состоит из отдельных спресованных листов электротехнической стали. Первичная обмотка состоит и множества витков меньшим сечением провода и характеризуется большим сопротивлением по отношению ко вторичной обмотке (когда бдите искать обмотку на 220 вольт – меряйте сопротивления, где большее – там и сетевая обмотка).

Вторичка состоит и наименьшего количества витков и сечение провода больше – это нужно для того, чтобы снять больший ток. Новички возможно спросят, почему выводы 15, 13 и 10,11 соединены вторички. Это нужно делать для боле высокого выходного напряжения трансформатора. Можно просто намотать больше провода на вточичке – напряжение поднимется. А если у вас на трансформаторе не достаточное напряжение – то можно подключить к сети два трансформатора, а вторички подключить последовательно, но тогда трансформаторы лучше брать одинаковые по мощности, так как трансформатор меньшей мощности будет сильнее греться. Трансформатор можно самостоятельно перемотать на нужное вам напряжение и ток – но об этом в другой статье. В общем вот так выглядит трансформатор, как описано выше. Достать можно с лампового телевизора, он там на ват 150 будет. 150/10=15 А, при 10 вольтах такой трансформатор выдаст вам 15 ампер, а при 150 вольтах – 150./150=1 всего один ампер. Считайте так что сами какой вам ток нужен.

Диодный мост собран по мостовой схеме. Диодный мост по мостовой схеме в два раза лучше убирает пульсации сети, чем одно полупериудный выпрямитель, потому в блоках питания устанавливают диодные мосты по мостовой схеме, чтобы аппаратура, которую питает сеть, через диодный мост не давала сбоев, ели УНЧ – то характерного звука. Конденсаторы любые, но на ток не менее 15-20 Ампер, либо купите диодный мост на рынке и ток так же не менее 20 Ампер. Конденсатор на 47000 мкф электролит убирает пульсации как и диодный мост, только конденсатор убирает эти пульсации лучше и соответственно, чем больше емкость конденсатора – тем больше пульсаций он сможет убрать. Можно электролитические конденсаторы изготовить самому: берете пол литровую банку и наливаете электролит, опускаете 2 пластины (одну медную, а вторую железную), получается анод и катод и можно подключать в сеть. Емкость конденсатора будет на прямую зависеть от количества электролита (а вернее заряженного электролита) и размера пластин (вернее, на сколько быстро сможем заряжать электролит и разряжать, ведь от большей площади пластин мы быстрее зарядим жидкость). Кстати, при очень большой емкости можно отказаться от стабилизатора, так как конденсатор собственно и буде являться стабилизатором напряжения и фильтром.

Микросхема КРЕН8б будет стабилизировать ток до 1 Ампера. Данную микросхему в этом блоке питания можно сравнить с предварительным усилителем в УНЧ, так как основное усиление происходит в транзисторах Т1, Т2, Т3. Все транзисторы обязательно ставим на радиаторы. Резистором R1 мы регулируем ток (до 1Ампера), который стабилизируется микросхемой, поступающий на базу транзистора. Соответственно мы регулируем и коэффициентом усиления сразу всех трех транзисторов (максимальный ток на базу одного транзистора равен 0,33 А, т.к. 1/3=0,333333 А). Положительный заряд получается усиливается и через микросхему (для управления коэффициентом усиления транзисторов), и через транзисторы (транзисторы питаем положительным зарядом, а с микросхемы управляем коэффициентом усиления).

Если подсоединить еще транзистора три так параллельно этим трем и параллельно микросхеме КРНЕ подключить еще одну такую, то ток мы сможем получить в два раза выше, чем при данной работающей стандартной схеме. Советую, если вам нужны большие токи, но при этом трансформатор должен быть достаточно мощным. Вот выходной ток должен быть при моем способе под 40 А при 13 вольтах, а значит 40*13=520 ват Трансформатор должен быть мощностью пол киловата. Резистор R2 нужен для ограничения по току, чтобы не допустить короткого замыкания. Тогда далее ставим конденсатор электролит для сглаживания пульсаций на конечном этапе и не мешало бы еще поставить конденсатор меньшей емкости для того чтобы сглаживать пульсации боле высоких частот. Так же если в сети у вас много помех, то рекомендую установить дросель, который уберет все высокочастотные ВЧ помехи. Дросель устанавливайте последовательно, в разрыв цепи перед микросхемой, на плюс естественно.

Как-то недавно мне в интернете попалась одна схема очень простого блока питания с возможностью регулировки напряжения. Регулировать напряжение можно было от 1 Вольта и до 36 Вольт, в зависимости от выходного напряжения на вторичной обмотке трансформатора.

Внимательно посмотрите на LM317T в самой схеме! Третья нога (3) микросхемы цепляется с конденсатором С1, то есть третяя нога является ВХОДОМ, а вторая нога (2) цепляется с конденсатором С2 и резистором на 200 Ом и является ВЫХОДОМ.

С помощью трансформатора из сетевого напряжения 220 Вольт мы получаем 25 Вольт, не более. Меньше можно, больше нет. Потом все это дело выпрямляем диодным мостом и сглаживаем пульсации с помощью конденсатора С1. Все это подробно описано в статье как получить из переменного напряжения постоянное . И вот наш самый главный козырь в блоке питания — это высокостабильный регулятор напряжения микросхема LM317T. На момент написания статьи цена этой микросхемы была в районе 14 руб. Даже дешевле, чем буханка белого хлеба.

Описание микросхемы

LM317T является регулятором напряжения. Если трансформатор будет выдавать до 27-28 Вольт на вторичной обмотке, то мы спокойно можем регулировать напряжение от 1,2 и до 37 Вольт, но я бы не стал подымать планку более 25 вольт на выходе трансформатора.

Микросхема может быть исполнена в корпусе ТО-220:

или в корпусе D2 Pack

Она может пропускать через себя максимальную силу тока в 1,5 Ампер, что вполне достаточно для питания ваших электронных безделушек без просадки напряжения. То есть мы можем выдать напряжение в 36 Вольт при силе тока в нагрузку до 1,5 Ампера, и при этом наша микросхема все равно будет выдавать также 36 Вольт — это, конечно же, в идеале. В действительности просядут доли вольта, что не очень то и критично. При большом токе в нагрузке целесообразней поставить эту микросхему на радиатор.

Для того, чтобы собрать схему, нам также понадобится переменный резистор на 6,8 Килоом, можно даже и на 10 Килоом, а также постоянный резистор на 200 Ом, желательно от 1 Ватта. Ну и на выходе ставим конденсатор в 100 мкФ. Абсолютно простая схемка!

Сборка в железе

Раньше у меня был очень плохой блок питания еще на транзисторах. Я подумал, почему бы его не переделать? Вот и результат;-)

Здесь мы видим импортный диодный мост GBU606. Он рассчитан на ток до 6 Ампер, что с лихвой хватает нашему блоку питания, так как он будет выдавать максимум 1,5 Ампера в нагрузку. LM-ку я поставил на радиатор с помощью пасты КПТ-8 для улучшения теплообмена. Ну а все остальное, думаю, вам знакомо.

А вот и допотопный трансформатор, который выдает мне напряжение 12 Вольт на вторичной обмотке.

Все это аккуратно упаковываем в корпус и выводим провода.

Ну как вам? ;-)

Минимальное напряжение у меня получилось 1,25 Вольт, а максимальное — 15 Вольт.

Ставлю любое напряжение, в данном случае самые распространенные 12 Вольт и 5 Вольт

Все работает на ура!

Очень удобен этот блок питания для регулировки оборотов мини-дрели , которая используется для сверления плат.

Аналоги на Алиэкспресс

Кстати, на Али можно найти сразу готовый набор этого блока без трансформатора.

Лень собирать? Можно взять готовый 5 Амперный меньше чем за 2$:

Посмотреть можно по этой ссылке.

Если 5 Ампер мало, то можете посмотреть 8 Амперный. Его вполне хватит даже самому прожженному электронщику:

В любой радиолюбительской мастерской не обойтись без источника питания с возможностью изменения величины напряжения в широких пределах. Представленное устройство предназначено для регулирования напряжения от полвольта почти до величины входного напряжения и регулирования величины ограничения тока нагрузки. При наличии готового нерегулируемого источника питания напряжением 20-30 В и допустимым током нагрузки до 5 А, этот блок позволит сделать источник универсальным.

Схема

За основу взята распространённая схема (рис.1), обсуждаемая на некоторых радиолюбительских форумах.

Честно говоря, стабилизированной эту схему назвать нельзя однозначно, но тем не менее я рекомендую её для начинающих радиолюбителей, нуждающихся в регулируемом источнике питания. Схема хороша тем, что позволяет регулировать напряжение в широких пределах, а также ограничивать ток нагрузки, что исключает перегрузку источника питания при коротких замыканиях.

У этой схемы есть один существенный недостаток. При регулировании напряжения, оно изменяется не равномерно. От минимума напряжение нарастает очень медленно, но ближе к максимуму процесс становится настолько стремительным, что точная установка требуемого значения весьма затруднительна. По этому поводу на многих форумах не мало соплей и плевков. Не советую уподобляться истерикам и размазывать сопли по этому поводу, всё, что требуется от настоящего радиолюбителя – включать мозг.

Суть проста. Чтобы получить линейный характер регулирования при нелинейном изменении величины регулирования линейным элементом, нужно скорректировать его характеристику в сторону обратной нелинейности… Вот такая не шуточная шутка получилась:)

Предлагаю Вам свой вариант схемы, в котором применена отечественная элементная база и добавлен элемент коррекции нелинейности регулировки напряжения – рисунок 2.

Обратите внимание на подстроечный резистор R7. Его роль как раз и заключается в коррекции характеристики регулирования.

В качестве регулирующего элемента я применил транзистор КТ819ГМ (просто оказался в наличии). Он выполнен в массивном металлическом корпусе и рассчитан на ток коллектора до 15А. Этот транзистор необходимо размещать на радиаторе для эффективного теплоотвода.

В качестве шунта R2 я использовал параллельную спайку пяти двухваттных резисторов 5,1 Ом по 2 Вт каждый. Этот шунт я так же вынес за пределы платы, расположив рядом с радиатором транзистора.

У меня не оказалось переменного резистора 470 Ом, поэтому мне пришлось для R5 использовать резистор 1 кОм, но и при этом номинале ток регулируется достаточно равномерно.

Настройка схемы

Исходная схема (рисунок 1) практически не нуждается в настройке. Переработанная схема (рисунок 2) требует настройки коррекции характера регулирования напряжения. Настройка очень проста.

Подайте на вход напряжение питания (желательно от того источника, который будете брать за основу). Переменный резистор R6 выведите в крайнее положение, при котором напряжение выхода будет максимальным. Измерьте напряжение на выходе схемы. Переведите движок резистора R6 как Вам кажется точно в среднее положение. Подстроечным резистором R7 добейтесь на выходе схемы ровно половины того напряжения, которое измеряли при установке на максимум. Собственно – всё.

Данная коррекция не гарантирует абсолютную линейность регулировки, но визуально Вам покажется, что напряжение меняется идеально равномерно.

Применение

Плюс этой схемы заключается в ограничении максимального тока. Её можно использовать для сборки относительно бюджетного варианта источника питания. Для примера, я использовал в качестве преобразователя сетевого напряжения электронный трансформатор для галогенных ламп. У них есть серьёзный недостаток – отсутствие защиты от перегрузки. Но поскольку регулирующая схема ограничивает ток нагрузки, то практически защищает схему первичного преобразования от КЗ.

Файлы

Схема достаточно проста для повторения даже начинающими радиолюбителями, но, если кого интересует готовая печатка, качайте файл -

Кроме схемы и печатки в архиве содержится файл таблица с графиком, визуально отражающий изменение харауеристики равномерности регулирования при введении в схему корректирующего резистора, может кому то будет интересно, или даже полезно. Там в красных ячейках можно задавать величину сопротивлений переменного и корректирующего резистора. Изменение характеристики визуально можно наблюдать по представленным в файле графикам.

Предупреждение

Показанный в данной статье способ коррекции пригоден далеко не во всех случаях и может быть непреемлем для отдельного ряда задач!

ВНИМАНИЕ!!! Показанный способ коррекции следует использовать с особой осторожностью, зная принцип работы настраиваемого устройства и хорошо представляя, что Вы делаете! В других схемах при определённых положениях движка резисторов могут возникать недопустимые токи, способные вывести из строя резисторы или иные детали рабочего устройства!!! Используя описанный способ коррекции в своём устройстве вы действуете на свой страх и риск, а ещё лучше, представляете, что делаете. Ни какой ответственности за возможные причинённые неисправности Ваших устройств при применении корректирующего резистора по моей схеме лично я не несу.

Данный способ коррекции в конкретной представленной схеме на рисунке 2 абсолютно безопасен при любых номиналах корректирующего резистора и любых положениях движков корректирующего и переменного резисторов R7 и R6.