» » » Блок питания 1…20 В с защитой по току

Блок питания 1…20 В с защитой по току

Блок питания 1…20 В  с защитой по току

При наладке различных электронных устройств необходим блок питания (БП), в котором имеется регулировка выходного напряжения и возможность регулирования уровня срабатывания защиты от превышения по току в широких пределах. При срабатывании защиты, нагрузка (подключенное устройство) должна автоматически отключаться.

Поиск в интернете дал несколько подходящих схем блоков питания. Остановился на одной из них. Схема проста в изготовлении и наладке, состоит из доступных деталей, выполняет заявленные требования.

Предлагаемый к изготовлению блок питания выполнен на базе операционного усилителя LM358 и имеет следующие характеристики:
Входное напряжение, В - 24...29
Выходное стабилизированное напряжение, В - 1...20 (27)
Ток срабатывания защиты, А - 0,03...2,0

Блок питания 1…20 В  с защитой по току

Фото 2. Схема БП

Описание работы БП

Регулируемый стабилизатор напряжения собран на операционном усилителе DA1.1. На вход усилителя (вывод 3) поступает образцовое напряжение с движка переменного резистора R2, за стабильность которого отвечает стабилитрон VD1, а на инвертирующий вход (вывод 2) напряжение поступает с эмиттера транзистора VT1 через делитель напряжения R10R7. С помощью переменного резистора R2, можно изменять выходное напряжение БП.
Блок защиты от перегрузок по току выполнен на операционном усилителе DA1.2, он сравнивает напряжения на входах ОУ. На вход 5 через резистор R14 поступает напряжение с датчика тока нагрузки - резистора R13. На инвертирующий вход (вывод 6) поступает образцовое напряжение, за стабильность которого отвечает диод VD2 с напряжением стабилизации около 0,6 в.

Пока падение напряжения, создаваемое током нагрузки на резисторе R13, меньше образцового, напряжение на выходе (вывод 7) ОУ DA1.2 близко к нулю. В том случае, если ток нагрузки превысит допустимый установленный уровень, увеличится напряжение на датчике тока и напряжение на выходе ОУ DA1.2 возрастет практически до напряжения питания. При этом включится светодиод HL1, сигнализируя о превышении, откроется транзистор VT2, шунтируя стабилитрон VD1 резистором R12. Вследствие чего, транзистор VT1 закроется, выходное напряжение БП уменьшится практически до нуля и нагрузка отключится. Для включения нагрузки нужно нажать на кнопку SА1. Регулировка уровня защиты выполняется с помощью переменного резистора R5.

Изготовление БП

1. Основу блока питания, его выходные характеристики определяет источник тока – применяемый трансформатор. В моем случае нашел применение тороидальный трансформатор от стиральной машины. Трансформатор имеет две выходные обмотки на 8в и 15в. Соединив обе обмотки последовательно и добавив выпрямительный мост на имеющихся под рукой диодах средней мощности КД202М, получил источник постоянного напряжения 23в, 2а для БП.

Блок питания 1…20 В  с защитой по току

Фото 3. Трансформатор и выпрямительный мост.

2. Другой определяющей частью БП является корпус прибора. В данном случае нашел применение детский диапроектор мешающийся в гараже. Удалив лишнее и обработав в передней части отверстия для установки показывающего микроамперметра, получилась заготовка корпуса БП.

Блок питания 1…20 В  с защитой по току

Фото 4. Заготовка корпуса БП

3. Монтаж электронной схемы выполнен на универсальной монтажной плате размером 45 х 65 мм. Компоновка деталей на плате зависит от размеров, найденных в хозяйстве компонентов. Вместо резисторов R6 (настройка тока срабатывания) и R10 (ограничение максимального напряжения на выходе) на плате установлены подстроечные резисторы с увеличенным в 1,5 раза номиналом. По окончании настройки БП их можно заменить на постоянные.

Блок питания 1…20 В  с защитой по току

Фото 5. Монтажная плата

4. Сборка платы и выносных элементов электронной схемы в полном объеме для испытания, настройки и регулировки выходных параметров.

Блок питания 1…20 В  с защитой по току

Фото 6. Узел управления БП

5. Изготовление и подгонка шунта и дополнительного сопротивления для использования микроамперметра в качестве амперметра или вольтметра БП. Дополнительное сопротивление состоит из последовательно соединенных постоянного и подстроечного резисторов (на фото сверху). Шунт (на фото ниже) включается в основную цепь тока и состоит из провода с малым сопротивлением. Сечение провода определяется максимальным выходным током. При измерении силы тока, прибор подключается параллельно шунту.

Блок питания 1…20 В  с защитой по току

Фото 7. Микроамперметр, шунт и дополнительное сопротивление

Подгонка длины шунта и величины дополнительного сопротивления производится при соответствующем подключении к прибору с контролем на соответствие по мультиметру. Переключение прибора в режим Амперметр/Вольтметр выполняется тумблером в соответствии со схемой:

Блок питания 1…20 В  с защитой по току

Фото 8. Схема переключения режима контроля

6. Разметка и обработка лицевой панели БП, монтаж выносных деталей. В данном варианте на лицевую панель вынесен микроамперметр (тумблер переключения режима контроля A/V справа от прибора), выходные клеммы, регуляторы напряжения и тока, индикаторы режима работы. Для уменьшения потерь и в связи с частым использованием, дополнительно выведен отдельный стабилизированный выход 5 в. Для чего напряжение, от обмотки трансформатора на 8в, подается на второй выпрямительный мост и типовую схему на 7805 имеющую встроенную защиту.

Блок питания 1…20 В  с защитой по току

Фото 9. Лицевая панель

7. Сборка БП. Все элементы БП устанавливаются в корпус. В данном варианте, радиатором управляющего транзистора VT1 служит алюминиевая пластина толщиной 5 мм, закрепленная в верхней части крышки корпуса, служащего дополнительным радиатором. Транзистор закреплен на радиаторе через электроизолирующую прокладку.

Блок питания 1…20 В  с защитой по току

Фото 10. Сборка БП без крышки

Блок питания 1…20 В  с защитой по току

Фото 11. Общий вид БП.

Детали:

Операционный усилитель LM358N имеет в своем составе два ОУ.

Транзистор VT1 можно заменить на любой из серий КТ827, КТ829. Транзистор VT2 любой из серии КТ315. Стабилитрон VD1 можно использовать любой, с напряжением стабилизации 6,8…8,0в и током 3…8 мА. Диоды VD2-VD4 из серии КД521 или КД522Б. Конденсаторы С3, C4 - пленочные или керамические. Оксидные конденсаторы: C1 - К50-18 или аналогичный импортный, остальные — из серии К50-35. Постоянные резисторы серии МЛТ, переменные — СП3-9а.

Налаживание блока питания - движок переменного резистора R2 перемещают в верхнее по схеме положение и измеряют максимальное выходное напряжение, устанавливают его равным 20 В, подбирая резистор R10. После этого подключают к выходу нагрузку и производят замеры тока срабатывания защиты. Для уменьшения уровня срабатывания защиты, уменьшить сопротивление резистора R6. Для увеличения максимального уровня срабатывания защиты - уменьшить сопротивление резистора R13 — датчика тока нагрузки.
Чтобы написать комментарий необходимо войти на сайт через соц. сети (или зарегистрироваться):
Обычная регистрация
19 комментариев
  1. Иван_Похмельев
    1. Кнопка сброса расположена не эргономично.
    2. Для чего второй шунт?
  2. lihvin Автор
    Цитата: Иван_Похмельев

    1. Кнопка сброса расположена не эргономично.
    2. Для чего второй шунт?


    1. Другое расположение кнопки сброса требует использование второй руки для удержания БП от сдвига при нажатии на кнопку, что неудобно. Нажатие вниз это исключает. Расположение кнопки на лицевой панели будет мешать другим элементам. Так как кнопка используется редко, она вынесена из рабочей зоны.
    2. На доп. схеме только один шунт - для амперметра. Других шунтов в схемах нет.
    1. Иван_Похмельев
      1. Да ладно, "второй руки" - там ширина блока не больше 80 мм, прекрасно одной рукой жмётся, если бы кнопка была справа, к тому же кто-то сказал:
      кнопка используется редко

      2. Как это "один шунт", а это? R13 - что это по-Вашему? С него и надо снимать напряжение для амперметра.
  3. Pronin
    Давно тоже аналогичную схему ИП хотел сделать. Только с разбивкой на 2 диапазона напряжения, чтобы уменьшить падение напряжения на регулирующем транзисторе и соответственно рассеив.мощности.
    По этой схеме можно отметить, что неудачно сделана регулировка защиты по току. На вход ОУ LM358 подаются напряжения возле 0 (при однополярном питании ОУ). Для такого режима нужно применять ОУ типа Rail-to-Rail, а не общего применения. И резистор R5 нужно порядка едениц кОм.
  4. Делаюсам
    Много вопросов у меня к этой самоделки и по дизайну, и по схеме (уже часть озвучили), и ...
    К примеру, рациональность использование напряжения 20 вольт при токе 2А?!
    Встречается ли вообще такое сочетание? Лично для себя я решил сделать из готового блока питания (промышленный образец), расширив его возможности. Блок выдает регулируемое напряжение до 15 вольт, при токе отсечки 1,5 А.

    Расширил его возможности, установил токовый делитель. Вывел показания А на прибор
  5. Делаюсам
    На сегодня комплектую (нашел корпусок) новый. Электронные блоки решил использовать готовые с Али.
    Индикатор в одном,
    ток и напряжение...
    Блок регулировки 0,8-30 V 12A.

    Трансформаторный вариант. Будет установлен кулер для охлаждения, в автоматическом режиме. Все уже приготовил, осталось найти время для реализации проекта.
  6. lihvin Автор
    Цитата: Иван_Похмельев

    2. Как это "один шунт", а это? R13 - что это по-Вашему? С него и надо снимать напряжение для амперметра.

    Резистор R13 является датчиком тока и подбирается - (*) ! для стабильной работы узла защиты от превышения по току в диапазоне 0,03...2,0А. (Описание работы БП. - всего 17 строк).
    А шунт, как известно, подгоняется под имеющийся микроамперметр.
    Разные цели - разные резисторы.
    1. Иван_Похмельев
      Если Вы не понимаете, о чём идёт речь, ответьте хотя бы на эти вопросы: каково сопротивление Rш и головки микроамперметра.
      А подбирается R13 из-за, как Вам справедливо указал Pronin, неверного выбора операционника.
  7. lihvin Автор
    [quote=Иван_Похмельев]Если Вы не понимаете, о чём идёт речь, ответьте хотя бы на эти вопросы: каково сопротивление Rш и головки микроамперметра.

    Благодарю за предложение, но я также смогу посчитать Rш по формуле, но после расчета всё равно требуется подгонять шунт под микроамперметр (проверено неоднократно). Мне просто повезло и расчеты не потребовались, так как за 10 минут смог подобрать ( контролируя по тестеру) нужную длину шунта из старого большей длины (см. фото 7). А вешать прибор на датчик тока (с доп. обвесом) не рискнул, опасаясь взаимного влияния прибора, доп. сопротивлений и регулятора защиты по току.
  8. Иван_Похмельев
    Цитата: lihvin
    А вешать прибор на датчик тока (с доп. обвесом) не рискнул, опасаясь взаимного влияния прибора, доп. сопротивлений и регулятора защиты по току.

    И зря. Именно так и надо было поступать.
  9. Делаюсам
    Цитата: Иван_Похмельев
    Цитата: lihvin
    А вешать прибор на датчик тока (с доп. обвесом) не рискнул, опасаясь взаимного влияния прибора, доп. сопротивлений и регулятора защиты по току.

    И зря. Именно так и надо было поступать.

    А в чем собственно проблема? Что это дает, в чем преимущество?
    1. Иван_Похмельев
      Меньше потери на токосъёме, точнее поддержание выходного напряжения.
  10. Делаюсам
    Цитата: Иван_Похмельев
    Меньше потери на токосъёме, точнее поддержание выходного напряжения.

    Да ладно?! Это так важно для этого прибора? Да и вообще плюс-минус 75мВ сыграют существенную роль в деле?
    1. Иван_Похмельев
      Важны не потери электроэнергии, они действительно несущественны, а увеличение выходного сопротивления источника напряжения, а, стало быть, увеличение зависимости выходного напряжения от тока.
      Простой пример. Установили выходное напряжение 10 В без нагрузки, потом подключили нагрузку, забирающую 1А, например, резистор 10 Ом.
      Если Rвых=0, то выходное напряжение не изменилось.
      Если Rвых=0,33 (добавка от токоизмерительного шунта), то выходное напряжение стало 9, 67 В.
      Если есть простая возможность сделать прибор точнее, то почему бы ей не воспользоваться?
      Каждое изменение тока нагрузки приводит к реакции источника и изменению его напряжения, что, в свою очередь, ведёт к соответствующему изменению тока, то есть, происходит небольшое колебание напряжения питания до успокоения.
  11. Делаюсам
    Хотя, если перенести точки подключения прибора за шунт (в режиме напряжения), то и это " проблема" решится.
  12. lihvin Автор
    Хотя, если перенести точки подключения прибора за шунт (в режиме напряжения), то и это " проблема" решится.
    В этом случае стрелка прибора в режиме (Амперметр) пойдет в отрицательную сторону.
  13. Делаюсам
    Цитата: lihvin
    Хотя, если перенести точки подключения прибора за шунт (в режиме напряжения), то и это " проблема" решится.
    В этом случае стрелка прибора в режиме (Амперметр) пойдет в отрицательную сторону.

    Да ни куда она не пойдет, я думал вы сможете это решить сам. Поставить немного посложнее переключатель и всего делов то. Вместо 3 ножек, 6 контактов, средние на прибор. Такого же типа можно, только 6.
  14. Делаюсам
    Вот так, кое-как начертил. Думаю поймете.
    1. lihvin Автор
      Благодарю за предложение, согласен с Вами.
Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.

Онлайн чат

Опрос
Сколько по времени, чаше всего, Вы делаете самоделку?

Последние комментарии

Все комментарии

Комментаторы месяца

Делаюсам
Комментариев: 1067 Публикаций: 32
1
Иван_Похмельев
Комментариев: 1062 Публикаций: 0
2
Валерий
Комментариев: 1250 Публикаций: 35
3
Кудеяр
Комментариев: 180 Публикаций: 46
4
pogranec
Комментариев: 415 Публикаций: 171
5