Технологии > Самоделки
Лабораторный блок питания за один день
Livemaker:
Блок питания, которым пользуюсь уже несколько лет, служит верой и правдой. Даёт напряжение 0...30В, 10А. Умеет работать как источник тока. Т.е., выставляем предельный ток и он его будет держать, не зависимо от нагрузки. Но, макетируя схемы, часто приходится делать отдельный стабиллизатор для логики, как правило - 5В. Т.е. силовая часть питается 12-ю, 15-ю, 18-ю и т.д...., а логика питается 5-ю вольтами. Решил таки сделать более "удобный" блок питания, который обеспечит два выходных напряжения: 0...30В и 5В. Как правило, 5-ти вольтовое напряжение нет необходимости контролировать по току, а вот регулируемое напряжение следует снабдить вольтметром выходного напряжения и стрелочным амперметром. Стрелочным потому, что при испытании ТТ и ему подобным, цифровой амперметр становится бесполезным. Решено - сделано...
Порылся в загашниках своего "хлама"... И сделал такой БП всего за один день! Это оказалось гораздо проще, чем может показаться!
Нашёл пару микросхем LM2576T-ADJ, собрал два стабиллизатора напряжения - один регулируемый, второй выставил подстроечником на 5В. Приклеил ко всему этому делу цифровой вольтметр и стрелочный амперметр. Запитал всё это дело от трансформатора 230-24В, 4А. Прикупить пришлось лишь корпус и польскую печатную плату для вольтметра. Всего один день работы и вот, "удобный", лабораторный блок питания готов. В результате имеем: регулируемое напряжение 1.2...30В, 3А и фиксированное напряжение 5В, 3А, встроенный цифровой вольтметр и стрелочный амперметр. Если кто проявит интерес - опубликую схемы и прочее... В любом случае опубликую.
Столько времени парился... - а тут потратил всего день. :)
mdib:
Красота!
А я себе что источники питания, что генераторы на каждый проект на монтажках собираю... :-[
Livemaker:
Спасибо, mdib!
Во-во, решил, что пора универсализировать лабораторию.
Воодушевившись поделкой, думаю сделать ещё несколько лабораторных инструментов, которые облегчат проведение опытов.
Livemaker:
Всё началось с того, что прикупив сверхяркие светодиоды и сделав из них лампы для дома, нужно было решать вопрос, чем их запитать. Как известно, светодиоды питаются током. Это, конечно же, не значит, что напряжение им не нужно :) Просто важным для них является величина проходящего через них тока. А напряжение - как получится. Короче говоря, нужен был источник стабиллизированного тока. Полазив по просторам интернета нашёл уйму предложений источников тока для светодиодов. Цена оказалась непомерной, по сравнению с желанием сэкономить на потреблении светодиодами от сети. Получалось примерно 20Евро на 5 светодиодов. Мдес... Менеджеры держат рынок на контроле :) В общем, решил, что буду справляться своими силами, заодно и вопрос изучу. Опять таки, полез в интернет и кое что нашёл. Теперь по порядку, не спеша...
За основу моего блока (теперь уже моих блоков (их уже с десяток)) питания взята микросхема - понижающий импульсный регулятор напряжения LM2576-ADJ. Без каких либо изменений можно применять LM2596-ADJ. Они отличаются лишь частотой преобразования: у LM2576-ADJ - 52КГц, у LM2596-ADJ - 150КГц. У LM2576-ADJ КПД немного повыше, хоть она и дешевле. В серии микросхем LM2576 есть несколько модификаций: LM2576-3.3, LM2576-5.0, LM2576-12, LM2576-15. Эти модификации отличаются от LM2576-ADJ лишь тем, что они сразу заточены под необходимое напряжение, соответственно: 3.3, 5, 12 и 15В. Повертев извилиной, купил только LM2576-ADJ. Она и дешевле остальных и универсальность на лицо. Есть ещё модификация - LM2576HV, её отличие в большем, возможном входном и выходном напряжении. LM2576-ADJ может питаться от 8-ми до 40В. LM2576HV может питаться от 8-ми до 60В. Выходное напряжение, регулируется в пределах соответственно: 1.23...37В и 1.23...57В. Максимальный ток для всех микросхем 3А.
Структурная схема LM2576 довольна проста для понимания. Описывать полностью её не буду, остановлюсь лишь на одном, интересующем нас моменте. Принцип регулирования заключается в том, что микросхема будет поднимать выходное напряжения до тех пор, пока напряжение на положительном входе ОУ (FIXED GAIN ERROR AMP) не достигнет величины 1.23В. Технически это происходит очень просто - к отрицательному выводу этого ОУ подходит стабиллизированое напряжение 1.23В, ОУ сравнивает напряжения на положительном и отрицательном входах и выдаёт на выходе соответствующий сигнал, что в конечном итоге отразится на выходном напряжении микросхемы. Дальше всё просто, нам нужно через делитель на 4-й вывод микросхемы подать её же выходное напряжение. Изменяя отношение сопротивлений делителя, мы будем менять величину выходного напряжения. В модификациях, настроенных на фиксированное напряжение, этот делитель, R2, R1, уже встроен в микросхему. У LM2576-ADJ этих резисторов нет.
Ну и практическая схема регулируемого источника напряжения:
Не сложно подсчитать, что пределы регулирования по этой схеме 1.23...37В. Нужно только не забывать, что дроссель L1, должен быть на ток, не менее 3А.
В следующий раз покажу, как эту схему трансформировать в источник тока. Не расходитесь... :)
Livemaker:
Для того, что бы схема превратилась в источник тока, нам нужно измерять не напряжение, а ток. Для этой цели мы поставим последовательно с нагрузкой небольшое сопротивление, падение напряжения на котором будет 1.23В. Номинал этого сопротивления выберем исходя из необходимой величины тока. Например, если нам нужно, что бы ток в нагрузке составлял 1А, номинал резистора берём 1.23/1=1.23Ом. Элементерно, не правда ли? Вот и схема:
Однако, такое включение имеет существенный недостаток - на резисторе R1 рассеивается приличная мощность, что неминуемо ведёт к снижению КПД. А таким, важнейшим параметром, как КПД, мы очень дорожим! Не правда ли? :) Например, при протекании через резистор тока 1А, на нём рассеится мощность 1.23Вт. Мы не можем позволить себе такую роскошь. Для того, что бы снизить рассеиваемую мощность, мы применим резистор меньшего сопротивления, а напряжение падения на нём усилим, например с помощью ОУ. По схеме ниже, ОУ имеет КУ 10. Значит, для тока в нагрузке 1А нужен резистор 0.123/1=0.123Ом. На таком резисторе теперь будет рассеиваться 0.123Вт. Уже лучше :)
Теперь попробуем сделать источник тока с регулируемым значением выходного тока. Поскольку максимальный ток, который мы можем получить от нашей микросхемы 3А, то давайте расчитаем схему так, что бы выходной ток регулировался в пределах 0.1...3А. Возьмём резистор R1 номиналом 0.41Ом. При таком сопротивлении падение напряжения 1.23В на нём будет при 3А. Т.е., при КУ ОУ равным 1-це, ток в нагрузке составит 3А. Для того, чтобы ток в нагрузке был 100мА (в 30 раз меньше), КУ ОУ должен быть равен 30-ти. Другими словами, что бы наш источник тока выдавал стабилизированный ток в пределах 0.1...3А, при токовом резисторе 0.41Ом, ОУ должен иметь регулируемый КУ от 1 до 30.
В следующий раз совместим источник напряжения и источник тока. Т.е., наша схема научится ограничивать как напряжение, так и ток. Не расходитесь :)
Навигация
Перейти к полной версии