Блок питания от 1,5 до 35 вольт

Автор: Buster333
Опубликовано 29.02.2016
Создано при помощи КотоРед.

Периодически возникающая потребность запитать всевозможные устройства, имеющие как правило разные требования к величине питающего напряжения, побудило наконец создать универсальный блок питания на нагрузку до 1,5 А.
В инете масса схем подобного рода устройств. Я взял за основу одну простую и подходящую для меня (radioskot.ru/publ/bp/blok…tanija_na_lm317/7-1-0-721) на основе стабилизатора LM317, решил несколько доработать ее и воплотить в жизнь.
Дело в том, что в этой схеме регулировка выходного напряжения осуществляется переменным резистором 4,7 ком. Собрав схему на макетной плате, я понял, что такая регулировка уж очень неудобна, — очень сложно точно выставить нужное напряжение вращая движок резистора. Слишком большая чувствительность, и любое прикосновение к ручке вызывает значительное изменение напряжения на выходе. Я его заменил на дискретный галетный переключатель вот такого типа: www.chipdip.ru/product/rcl371-1-2-6/. В результате нужное напряжение выбирается положением этого переключателя, коммутирующего соответствующие постоянные резисторы. Получилась вот такая схема ( Рис 1).

Линейный регулируемый стабилизатор LM317 позволяет регулировать напряжения в диапазоне от 1,2 до 35 вольт. Мне нужен был следующий ряд — 1,5; 5; 9; 12; 15в. Это было выполнено путем подбора сопротивлений резисторов соответствующих положению переключателя на напряжения этого ряда. Правда один вывод переключателя я оставил не задействованным ( фактически разрыв в управляющей цепи микросхемы). Это я оставил сознательно (пусть будет), так как в этом положении на выходе появляется входное напряжение за минусом незначительного падения на микросхеме. У меня это — 33 вольта. Может когда пригодится.
Теперь о питании. У меня применен тороидальный трансформатор ТТП-40 с действующим напряжением вторичной обмотки 25в. После входного фильтра (конденатор С1) напряжение на входе микросхемы 35в. Это почти предел по входному напряжению данного стабилизатора, больше подавать на него не желательно.
При работе микросхемы на нагрузках с низким напряжением на ней выделяется значительное тепло. Поэтому она помещена на ребристый радиатор с площадью поверхности около 300 см2. Но его нужно чем-то охлаждать в закрытом корпусе. Решил поставить вентилятор, не очень злобный, 60х60мм. Но желательно, чтобы он работал, когда на то есть основания, то есть соответствующая температура радиатора, иначе зачем гонять зря воздух с пылью.
Появилась схема управления кулером, Рис.2.

Подстроечным резистором Р1 настраивается температура срабатывания реле на включение вентилятора. Я настроил примерно на 40 градусов по замеру пирометром Fluke. Но питание схемы – 12в. . Значит нужно где-то его брать. После диодной сборки выпрямителя и конденсаторя фильтра основной схемы блока питания – 35в. Можно конечно его подать на микросхемный стабилизатор типа L7812 и получить на выходе вожделенные 12в, но в таком режиме стабилизатор будет успешно работать еще и нагревателем воздуха, просаживая на себе эту дельту. Что ж городить и под него ацкий радиатор с гектар? Нет конечно. Нужно делать еще одну обмотку на трансформаторе с выходом примерно 15в.
А это вторая часть моего марлезонского балета. Трансформатор тороидальный и намотать на него очень не просто. Но начнем. Ибо глаза бояться, а руки чешутся.
Для начала нужно определить, сколько витков мотать. Ведь количество витков на первичной обмотке мне не известно. Делаем следующее. Наматываем поверх обмоток 10-20-30 (кто на сколько сподобится) витков любого провода и замеряем напряжение на получившейся новой миниобмотке. Я намотал 10 витков и получил 1, 28в. Следовательно, чтобы получить 15в нужно 15 разделить на 1,28 и умножить на 10. Результат – 117 витков. Это не десять и не двадцать, козьи пляски на лугу гарантированы!
Несмотря на предстоящий ужас делаем следующее приспособление, — челнок типа рыбацкого мотовильца (Рис.3).

Его я сделал из того, что было под рукой – вырезал из блистерной упаковки и для жесткости примотал изолентой к получившемуся челноку небольшой гаечный ключ (если бы был ключ рожковый с двух сторон, то можно было бы использовать его в качестве челнока). При этом, когда вырезал ножницами по концам блистерного челнока пазы для укладки провода, я не стал отрезать средние части, а просто их загнул, чтобы было за что закрепить начало провода. Длина челнока по средним вырезам получилась 15 см, то есть 30 см – один виток на челноке. Замерил длину одного витка провода на самом трансформаторе. Пересчитал, сколько витков намотать на челнок, чтобы гарантированно хватило намотать на трансформатор 117 витков плюс запас процентов 5, который как известно, что-то там не трет и не делает и того хуже, прости господи. Это не сложно. Намотал на челнок необходимую длину провода, Рис.4 ( сечение провода рассчитывается из предполагаемой нагрузки на обмотку и мощности трансформатора, я мотал диаметром 0,4мм).

И, собственно, закрепив изолентой начало обмотки, начал аккуратно мотать 117 витков. Вот что получилось (Рис.5).

В процессе намотки я решил не доматывать 10 витков, чтобы получить напряжение где-то около14в, учитывая, что входной фильтр поднимет его до 15-16в, что мне и нужно. Лишние вольты на входе – лишние калории тепла на микросхеме стабилизатора. После намотки закрепил обмотку изолентой, сделал отводы и замерил напряжение – 14,08в. Ок! Не зря старался! Рис.6.

Да, забыл. Когда собирал схему, чтобы не искать клеммы Vago ( на фото) дабы соединить щупы тестера и концы обмотки трансформатора, в дурном порыве соединил их зажимами типа "крокодил" от выключенного лабораторного блока питания. Смотрю, что такое?! Напряжение чуть выше 6 вольт и транс начал греться, как конфорка стремительно. Отключил. Секунды чесал репу, а потом догнал, — я же нагрузил его потрохами выключенного лабораторника. Чуть не спалил. Нашел клеммы, соединил, как положено, без дурного фанатизма. Результат на фото. Мораль — никогда не делай быстрее, чем думаешь.

Быстро собрал схему стабилизатора на микросхеме L7812 по типовой схеме его включения, установив на входе элетролит 2200мкф 35в, а на выходе 100мкф 35в, предварительно на макетной плате (Рис.7), чтобы проверить его работу от новой обмотки. В качестве нагрузки подключил 5 ваттный резистор 51 ом. Ток нагрузки в результате получился 235ма, что примерно соответствует потреблению вентилятора охлаждения.

Дальше собрал схему стабилизатора питания блока управления вентилятором на плате и установил в корпус устройства, чтобы проверить работу всего в целом. Универсальный блок питания работал штатно. В качестве нагрузки использовался резистор 25вт 10 ом. На напряжениях от 9 до 15вольт ток изменялся от 1 до 1,5А в строгом соответствии с законом Ома. L317-я благополучно грелась в своем седалище на радиаторе, но под контролем блока управления кулером, который включал вентилятор при нагреве в зоне микросхемы свыше 40 градусов и отключал его при остывании ниже оного предела с небольшим гистерезисом(Рис.8).

В качестве индикации напряжения и тока я применил цифровой китайский вольтамперметр. Очень удобная фишка. Единственно, что при выставлении переключателя на 1,5в индикация пропадает. Девайс рассчитан на минимальное напряжение 4 в.
Предварительно я откалибровал его на лабораторном блоке питания. Для этого в его схеме предусмотрено два подстроечных резистора.
Хочу обратить внимание на один важный момент касательно тороидальных трансформаторов. В основном они предусматривают их крепление посредством центрального болта и верхней шайбы. Так вот, очень легко создать короткозамкнутый ацкий типа виток, крепя его в стальном или любом корпусе из магнитного материала со всеми вытекающими из этого гнусными последствиями. Ток, индуцируемый в этом витке пойдет через центральный болт, корпус и вернется, откуда пришел с офигительным эффектом.
У меня применен стальной корпус. Я не стал крепить тор штатно через центральный болт, дабы не гневить судьбу и не думать, а вдруг верхний торец болта коснется верхней крышки, когда на нее поставишь бутылку или еще чего прижмешь не дай боже ( за нижнюю то ведь он надежно с изумительным контактом закреплен!). Поступил по другому. Просверлил в днище отверстия и закрепил тор четырьмя диаметрально противоположными кабельными полиэтиленовыми хомутами (Рис.9). И держит хорошо, и «козы» не будет.

Вот в общем-то и все. Теперь есть и что питать, и чем питать. На переднюю панель корпуса изготовил в программе Front Desinger лицевую часть с учетом расположения элементов, распечатал на бумаге, заламинировал и наклеил. А это готовое изделие (Рис.10).

Все вопросы в Форум.