Мощный блок питания 14 вольт 20 ампер на транзисторах КТ819 | РадиоДом - Сайт радиолюбителей. Стабилизатор напряжения 12 вольт 10 ампер своими руками

Стабилизированный источник питания 12В / 30А - Поделки для авто

Представляем мощный стабилизированный блок питания на 12 В. Он построен на микросхеме стабилизатора LM7812 и транзисторах TIP2955, что обеспечивает ток до 30 А. Каждый транзистор может давать ток до 5 А, соответственно 6 транзисторов обеспечат ток до 30 А. Можно изменением количества транзисторов и получить желаемое значение тока. Микросхема выдает ток около 800 мА.

На его выходе установлен предохранитель в 1 А для защиты от больших переходных токов. Нужно обеспечить хороший теплоотвод от транзисторов и микросхемы. Когда ток через нагрузку большой, мощность рассеиваемая каждым транзистором также увеличивается, так что избыточное тепло может привести к пробою транзистора.

В этом случае для охлаждения потребуется очень большой радиатор или вентилятор. Резисторы 100 Ом используются для стабильности и предотвращения насыщения, т.к. коэффициенты усиления имеют некоторый разброс у одного и того же типа транзисторов. Диоды моста рассчитаны не менее, чем на 100 А.

Примечания

Наиболее затратным элементом всей конструкции, пожалуй, является входной трансформатор, Вместо него возможно использование двух последовательно соединенных батарей автомобиля. Напряжение на входе стабилизатора должно быть на несколько вольт выше требуемого на выходе (12В), чтобы он мог поддерживать стабильный выход. Если используется трансформатор, то диоды должны выдерживать достаточно большой пиковый прямой ток, обычно, 100А или более.

Через LM 7812 будет проходить не более 1 А, остальная часть обеспечивается транзисторами.Так как схема рассчитана на нагрузку до 30А, то шесть транзисторов соединены параллельно. Рассеиваемая каждым из них мощность - это 1/6 часть общей нагрузки, но все же необходимо обеспечить достаточный теплоотвод. Максимальный ток нагрузки приведет к максимальному рассеиванию, при этом потребуется крупногабаритный радиатор.

Для эффективного отвода тепла от радиатора, может быть хорошей идеей применение вентилятора или радиатора с водяным охлаждением. Если блок питания нагружен на максимальную нагрузку, а силовые транзисторы вышли из строя, то весь ток пройдет через микросхему, что приведет к катастрофическому результату. Для предотвращения пробоя микросхемы на ее выходе стоит предохранитель в 1 А. Нагрузка 400 МОм только для тестирования и не входит в окончательную схему.

Вычисления

Данная схема отличная демонстрация законов Кирхгофа. Входящая в узел сумма токов, должна быть равна сумме токов выходящих из этого узла, а сумма падений напряжений на всех ветвях, любого замкнутого контура цепи должна быть равна нулю. В нашей схеме, входное напряжение 24 вольт, из них 4В падения на R7 и 20 В на входе LM 7812, т.е 24 -4 -20 = 0. На выходе суммарный ток нагрузки 30А, регулятор поставляет 0.866А и 4.855А каждый из 6 транзисторов: 30 = 6 * 4.855 + 0.866.

Ток базы составляет около 138 мА на транзистор, чтобы получить ток коллектора около 4.86А коэффициент усиления по постоянному току для каждого транзистора должен быть не менее 35.

TIP2955 удовлетворяет этим требованиям. Падение напряжения на R7 = 100 Ом при максимальной нагрузке будет 4В. Рассеиваемая на нем мощность, вычисляется по формуле P= (4 * 4) / 100, т.е 0.16 Вт. Желательно, чтобы этот резистор был мощностью 0.5 Вт.

Входной ток микросхемы поступает через резистор в цепи эмиттера и переход Б-Э транзисторов. Еще раз применим законы Кирхгофа. Входной ток регулятора состоит из тока 871 мА, протекающего по цепи базы, и 40.3мА через R = 100 Ом.871,18 = 40,3 + 830. 88. Входной ток стабилизатора всегда должен быть больше выходного. Мы видим, что он потребляет только около 5 мА и практически не должен греться.

Тестирование и ошибки

Во время первого испытании, не надо подключать нагрузку. Вначале измеряем вольтметром напряжение на выходе, оно должно быть 12 вольт, или не сильно отличающаяся величина. Затем подключаем сопротивление около100 Ом, 3 Вт в качестве нагрузки.Показания вольтметра не должны измениться. Если вы не видите 12 В, то, предварительно выключив питание, следует проверить корректность монтажа и качество пайки.

Один из читателей, получил на выходе 35 В, вместо стабилизированных 12 В. Это было вызвано коротким замыканием силового транзистора. Если есть КЗ любого из транзисторов, придется отпаять все 6 для проверки мультиметром переходов коллектор-эмиттер.

Зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов - незаменимая вещь, которая должна иметься у каждого автолюбителя, не зависимо от того, на сколько аккумулятор хорош, поскольку подводить он может в самую неудобную минуту.

Конструкции многочисленных зарядных устройств мы неоднократно рассматривали на страницах сайта. Зарядное устройство по идее ничто иное как блок питания со стабилизацией тока и напряжения. Работает просто - мы знаем, что напряжение заряженного автомобильного аккумулятора около 14-14,4 Вольт, на зарядном устройстве нужно выставить именно это напряжение, дальше выставить желаемый ток заряда, в случае кислотных стартерных АКБ это десятая часть емкости аккумулятора, например - аккумулятор 60 А/ч, заряжаем его током 6 Ампер.

В итоге по мере заряда аккумулятора ток будет падать и со временем примет нулевое значение - как только аккумулятор заряжен. Такая система используется во всех зарядных устройствах, процесс заряда не нужно постоянно контролировать, поскольку все выходные параметры зарядного устройства стабильны и не зависят от перепадов сетевого напряжения.

Исходя из того становиться ясно, что для постройки зарядного устройства нужно иметь три узла.

1) Понижающий трансформатор либо импульсный источник питания плюс выпрямитель2) Стабилизатор тока3) Стабилизатор напряжения

С помощью последнего задается порог напряжения, до которого будет заряжаться аккумулятор и сегодня мы поговорим именно о стабилизаторе напряжения.

Система прсота до безобразия, всего 2 активных компонентов, минимальные затраты, ну а сборка займет не более 10 минут при наличии всех компонентов.

Что мы имеем. полевой транзистор в качестве силового элемента, регулируемый стабилитрон, который задает напряжение стабилизации, это напряжение можно выставить вручную, с помощью переменного (а лучше подстроечного, многооборотного) резистора 3,3кОм. На вход стабилизатора можно подавать напряжение до 50 Вольт, на выходе уже получаем стабильное напряжение нужного номинала.

Минимальное возможное напряжение 3Вольт (зависит от полевого транзистора) дело в том, что для того, чтобы полевой транзистор открылся на его затворе нужно иметь напряжение выше 3-х вольт (в некоторых случаях и больше) кроме полевых транзисторов, которые предназначены для работы в цепях с логическим уровнем управления.

Стабилизатор может коммутировать токи до 10 Ампер в зависимости от условий, в частности от типа полевого транзистора, от наличия радиатора и активного охлаждения.

Регулируемый стабилитрон TL431 популярная штука и встречается в любом компьютерном блоке питания, на нем построен контроль выходного напряжения, стоит рядом с оптопарой.

Разобрал одно из своих зарядных устройств, чтобы показать как выглядит стабилизатор, за качество монтажа строго судить не нужно, зарядник 2 года работает у друга без нареканий, делал его на скорую руку особо не заморачивался.

И ещё хочу отметить один момент, если вы решили поменять масло в своём автомобиле, то хочу порекомендовать отличный торговый дом «Маслёнка», который занимается именно в этом направлении. Заходите и выбирайте индустриальное масло, здесь нет подделок…

xn----7sbgjfsnhxbk7a.xn--p1ai

Мощный блок питания 14 вольт 20 ампер на транзисторах КТ819 | РадиоДом

Описана схема небольшого, но мощного блока питания 14 вольт и до 10 ампер нагрузки, может использоваться и как зарядное устройство, или же как простой лабораторный блок питания для начинающего радиолюбителя. Для этого придется снабдить для удобства цифровым вольтметром и амперметром, благо их сейчас легко достать в любом радиолюбительском магазине.Конденсатор С1 очень большой емкости - от 200000 мкФ, для сглаживания импульсов. Резистор R1 и стабилитрон VD5 образуют параметрический стабилизатор постоянного напряжения на 10 вольт. Это напряжение, пульсации которого дополнительно сглаживаются конденсатором С2, подается на вывод 8 стабилизатора КР142ЕН5А с фиксированным выходным напряжением 5 вольт. С выхода (вывод 2) стабилизатора напряжение около 15 вольт поступает на базу эмиттерного повторителя, составленного из трех, соединенных параллельно мощных кремниевых транзисторов VT1 - VT3. Подбором стабилитрона VD5 с меньшим напряжением стабилизации можно устанавливать на выходе источника напряжение от 8 до 12 вольт. На диоде VD6 и конденсаторе СЗ собран одно полу периодный выпрямитель переменного напряжения обмотки с выводами 14 - 16 сетевого трансформатора, который питает светодиод HL1 - индикатор подключения устройства к сети. Резистор R2 ограничивает ток, текущий через светодиод. Сетевой трансформатор Т1 - унифицированный, марки ТН61. Заменить его можно трансформатором с двумя вторичными обмотками, каждая из которых обеспечивает переменное напряжение 14...16 вольт при токе нагрузки до 20 ампер.Все радиокомпоненты отечественные и возможно имеют зарубежные аналоги:FU1 - плавкий предохранитель рассчитанный на срабатывание от 5 амперSA1 - выключатель на 220 вольт 10 амперT1 - Сетевой трансформатор со вторичной обмоткой на 15 -15 вольтDA1 - КР142ЕН5АVT1 - КТ819БVT2 - КТ819БVT3 - КТ819БVD1 - Д305VD2 - Д305VD3 - Д305VD4 - Д305VD5 - КС210Б - стабилитронVD6 - КД103АC1 - 200000 мкФ х 20 вольтC2 - 1000 мкФ х 15 вольтC3 - 10 мкФ х 15 вольтHL1 - АЛ307БR1 - 300 ОмR2 - 680 Ом - подбираемый Похожие статьи:

radiohome.ru

Мощный блок питания с регулируемым напряжением от 5 до 14 вольт 15 ампер на КТ819 | РадиоДом

Источник выдает регулируемое постоянное напряжение от 5 до 14 вольт, при токе до 15 ампер. Предназначен для питания как и в лабораторных так и в домашних условиях для разработки собственных самодельных устройств, наладки преобразователей напряжения, магнитофоны, радиоприемники, мощные автомобильные УЗМЧ, и просто незаменимая вещь для начинания радиолюбительским делом. Трансформатор вполне можно применить отечественный от телевизоров ТС-180, Удаляем все заводские вторичные обмотки кроме сетевой, а поверх мотаем на каждый каркас по 57 витков медным проводом диаметром не тоньше 1,2 мм, тем самым получим нужное нам напряжение 17-19 вольт.Стабилизатор напряжения собран на отечественной микросхеме КР142ЕН5А, рассчитанная на 5 вольт. Резистором R2 изменяется в диапазоне 0...9 вольт, и тем самым регулируем напряжение на выходе D1 в диапазоне 5...14 вольт.Блок питания укомплектован в небольшой корпус размерами 28x16x21 см. Задней частью служит алюминиевый ребристый теплоотвод для VT1 и VT2. Для надёжности при длительной работе на полную мощность то общая площадь теплоотвода должна быть более 380 кв.см. Микросхема D1 установлена на листовом медном теплоотводе.Технические данные устройства:Вход - 220 вольтВыход - регулируемое от 5 до 14 вольтМаксимальный ток в нагрузке - не более 15 амперКПД - 85 %Радиокомпоненты устройства отечественные и возможно замена на аналогичные зарубежные:D1 - КР142ЕН5А - зарубежный аналог LM7805T1 - ТС-180VD1 - Д243 - на схеме опечатка (написано КД243)VD2 - Д243VD3 - Д243VD4 - Д243VD5 - стабилитрон КС210Б - зарубежный аналог - 1N1985AC1 - 4000 мкФ х 25 вольт...можно и больше если позволяют габариты корпусаC2 - 4000 мкФ х 25 вольтC3 - 1000 мкФ х 15 вольтVT1 - КТ819Б - кремниевый транзисторVT2 - КТ819БR1 - 300 Ом - 0,5 Вт - постоянный резисторR2 - 2 кОм - переменный резистор.

Светодиодная подсветка все глубже внедряется в нашу жизнь. Капризные лампочки выходят из строя и красота сразу меркнет. И все потому, что светодиоды не могут работать просто от включения в электросеть. Они обязательно подключаются через стабилизаторы (драйверы). Последние препятствуют перепадам напряжения, выходу из строя компонентов, перегреву и т. п. Об этом и о том, как собрать простую схему своими руками, и пойдёт речь в статье.

Выбор стабилизатора

В бортовой сети автомашины рабочее питание составляет примерно от 13 В, большинству же светодиодов подходит 12 В. Поэтому обычно ставят стабилизатор напряжения, на выходе которого 12 В. Таким образом, обеспечиваются нормальные условия для работы светотехники без ЧП и преждевременного выхода из строя.

На этом этапе любители сталкиваются с проблемой выбора: конструкций опубликовано множество, но не все хорошо работают. Выбрать нужно тот, что достоин любимого транспортного средства и, кроме того:

• действительно будет работать;
• обеспечит безопасность и защищенность светотехнике.

Самый простой стабилизатор напряжения, сделанный своими руками

Если у вас нет желания покупать готовое устройство, тогда стоит узнать, как сделать простенький стабильник самому. Импульсный стабилизатор в авто сложно изготовить своими руками. Именно поэтому стоит присмотреться к подборке любительских схем и конструкций линейных стабилизаторов напряжения. Самый простой и распространенный вариант стабильника состоит из готовой микросхемы и резистора (сопротивления).

Сделать стабилизатор тока для светодиодов своими руками проще всего на микросхеме . Сборка деталей (см. рисунок ниже) осуществляется на перфорированной панели или универсальном печатном плато.

Схема 5 амперного блока питания с регулятором напряжения от 1,5 до 12 В.

Для самостоятельной сборки такого устройства понадобятся детали:

• плато размером 35*20 мм;
• микросхема LD1084;
• диодный мост RS407 или любой небольшой диод для обратного тока;
• блок питания, состоящий из транзистора и двух сопротивлений. Предназначен для отключения колец при включении дальнего или ближнего света.

При этом светодиоды (в количестве 3 шт.) соединяются последовательно с токоограничивающим резистором, выравнивающим ток. Такой набор, в свою очередь, параллельно соединяется со следующим таким же набором светодиодов.

Стабилизатор для светодиодов на микросхеме L7812 в авто

Стабилизатор тока для светодиодов может быть собран на базе 3-контактного регулятора напряжения постоянного тока (серии L7812). Устройство навесного исполнения отлично подходит для питания, как светодиодных лент, так и отдельных лампочек в автомобиле.

Необходимые компоненты для сборки такой схемы:

• микросхема L7812;
• конденсатор 330 мкф 16 В;
• конденсатор 100 мкф 16 В;
• диод выпрямительный на 1 ампер (1N4001, к примеру, или аналогичный диод Шоттки);
• провода;
• термоусадка 3 мм.

Вариантов на самом деле может быть много.

Схема подключения на базе LM2940CT-12.0

Корпус стабилизатора можно выполнить практически из любого материала, кроме дерева. При использовании более десяти светодиодов, рекомендуется к стабильнику приделать алюминиевый радиатор.

Может кто-то пробовал и скажет, что можно запросто обойтись без лишних заморочек, напрямую подключив светодиоды. Но в этом случае последние большую часть времени будут находиться в неблагоприятных условиях, посему прослужат недолго или вовсе сгорят. А ведь тюнинг дорогих авто выливается в довольно крупную сумму.

А по поводу описанных схем, их главное достоинство – простота. Для изготовления не требуется особых навыков и умений. Впрочем, если схема слишком сложная, то собирать её своими руками становится не рационально.

Заключение

Идеальный вариант подключения светодиодов – через . Устройство уравновешивает колебания сети, с его использованием уже не будут страшны броски тока. При этом необходимо соблюдать требования к электропитанию. Это позволит подстроить свой стабилизатор под сеть.

Аппарат должен обеспечивать максимальную надежность, устойчивость и стабильность, желательно на долгие годы. Стоимость собранных устройств зависит от того, где все необходимые детали будут покупаться.

На видео — для светодиодов.

Схемы самодельных импульсных DC-DC преобразователей напряжения на транзисторах, семь примеров.

Благодаря высокому КПД импульсные стабилизаторы напряжения получают в последнее время все более широкое распространение, хотя они, как правило, сложнее и содержат большее число элементов.

Поскольку в тепловую энергию преобразуется лишь малая доля подводимой к импульсному стабилизатору энергии, его выходные транзисторы меньше нагреваются, следовательно, за счет снижения площади теплоотводов снижаются масса и размеры устройства.

Ощутимым недостатком импульсных стабилизаторов является наличие на выходе высокочастотных пульсаций, что заметно сужает область их практического использования — чаще всего импульсные стабилизаторы используют для питания устройств на цифровых микросхемах.

Понижающий импульсный стабилизатор напряжения

Стабилизатор с выходным напряжением, меньшим входного, можно собрать на трех транзисторах (рис. 1), два из которых (VT1, VT2) образуют ключевой регулирующий элемент, а третий (ѴТЗ) является усилителем сигнала рассогласования.

Рис. 1. Схема импульсного стабилизатора напряжения с КПД 84%.

Устройство работает в автоколебательном режиме. Напряжение положительной обратной связи с коллектора составного транзистора ѴТ1 через конденсатор С2 поступает в цепь базы транзистора ѴТ2.

Элементом сравнения и усилителем сигнала рассогласования является каскад на транзисторе ѴТЗ. Его эмиттер подключен к источнику опорного напряжения — стабилитрону VD2, а база — к делителю выходного напряжения R5 — R7.

В импульсных стабилизаторах регулирующий элемент работает в ключевом режиме, поэтому выходное напряжение регулируется изменением скважности работы ключа.

Включением/выключением транзистора VT1 по сигналу транзистора ѴТЗ управляет транзистор ѴТ2. В моменты, когда транзистор ѴТ1 открыт, в дросселе L1, благодаря протеканию тока нагрузки, запасается электромагнитная энергия.

После закрывания транзистора запасенная энергия через диод VD1 отдается в нагрузку. Пульсации выходного напряжения стабилизатора сглаживаются фильтром L1, СЗ.

Характеристики стабилизатора целиком определяются свойствами транзистора ѴТ1 и диода VD1, быстродействие которых должно быть максимальным. При входном напряжении 24 В, выходном — 15 В и токе нагрузки 1 А измеренное значение КПД было равно 84%.

Дроссель L1 имеет 100 витков провода диаметром 0,63 мм на кольце К26х16х12 из феррита с магнитной проницаемостью 100. Его индуктивность при токе подмагничивания 1 А — около 1 мГн.

Step-down DC-DC преобразователь напряжения на +5В

Схема простого импульсного стабилизатора показана на рис. 2. Дроссели L1 и L2 намотаны на пластмассовых каркасах, помещенных в броневые магнитопроводы Б22 из феррита М2000НМ.

Дроссель L1 содержит 18 витков жгута из 7 проводов ПЭВ-1 0,35. Между чашками его магнитопровода вложена прокладка толщиной 0,8 мм.

Активное сопротивление обмотки дросселя L1 27 мОм. Дроссель L2 имеет 9 витков жгута из 10 проводов ПЭВ-1 0,35. Зазор между его чашками — 0,2 мм, активное сопротивление обмотки — 13 мОм.

Прокладки можно изготовить из жесткого теплостойкого материала — текстолита, слюды, электрокартона. Винт, скрепляющий чашки магнитопровода, должен быть из немагнитного материала.

Рис. 2. Схема простого ключевого стабилизатора напряжения с КПД 60%.

Для налаживания стабилизатора к его выходу подключают нагрузку сопротивлением 5...7 Ом и мощностью 10 Вт. Подбором резистора R7 устанавливают номинальное выходное напряжение, затем увеличивают ток нагрузки до 3 А и, подбирая величину конденсатора С4, устанавливают такую частоту генерации (примерно 18...20 кГц), при которой высокочастотные выбросы напряжения на конденсаторе СЗ минимальны.

Выходное напряжение стабилизатора можно довести до 8...10В, увеличив величину резистора R7 и установив новое значение рабочей частоты. При этом мощность, рассеиваемая на транзисторе ѴТЗ, также увеличится.

В схемах импульсных стабилизаторов желательно использовать электролитические конденсаторы К52-1. Необходимую величину емкости получают параллельным включением конденсаторов.

Основные технические характеристики:

• Входное напряжение, В — 15...25.
• Выходное напряжение, В — 5.
• Максимальный ток нагрузки, А — 4.
• Пульсации выходного напряжения при токе нагрузки 4 А во всем диапазоне входных напряжений, мВ, не более — 50.
• КПД, %, не ниже — 60.
• Рабочая частота при входном напряжении 20 б и токе нагрузки 3А, кГц--20.

Улучшенный вариант импульсного стабилизатора на +5В

В сравнении с предыдущим вариантом импульсного стабилизатора в новой конструкции А. А. Миронова (рис. 3) усовершенствованы и улучшены такие его характеристики, как КПД, стабильность выходного напряжения, длительность и характер переходного процесса при воздействии импульсной нагрузки.

Рис. 3. Схема импульсного стабилизатора напряжения.

Оказалось, что при работе прототипа (рис. 2) возникает так называемый сквозной ток через составной ключевой транзистор. Этот ток появляется в те моменты, когда по сигналу узла сравнения ключевой транзистор открывается, а коммутирующий диод еще не успел закрыться. Наличие такого тока вызывает дополнительные потери на нагревание транзистора и диода и уменьшает КПД устройства.

Еще один недостаток — значительная пульсация выходного напряжения при токе нагрузки, близком к предельному. Для борьбы с пульсациями в стабилизатор (рис. 2) был введен дополнительный выходной LC-фильтр (L2, С5).

Уменьшить нестабильность выходного напряжения от изменения тока нагрузки можно только уменьшением активного сопротивления дросселя L2.

Улучшение динамики переходного процесса (в частности, уменьшение его длительности) связано с необходимостью уменьшения индуктивности дросселя, но при этом неизбежно увеличится пульсация выходного напряжения.

Поэтому оказалось целесообразным исключить этот выходной фильтр, а емкость конденсатора С2 увеличить в 5... 10 раз (параллельным соединением нескольких конденсаторов в батарею).

Цепь R2, С2 в исходном стабилизаторе (рис. 6.2) практически не изменяет длительности спада выходного тока, поэтому ее можно удалить (замкнуть резистор R2), а сопротивление резистора R3 увеличить до 820 Ом.

Но тогда при увеличении входного напряжения с 15 6 до 25 6 ток, протекающий через резистор R3 (в исходном устройстве), будет увеличиваться в 1,7 раза, а мощность рассеивания — в 3 раза (до 0,7 Вт).

Подключением нижнего по схеме вывода резистора R3 (на схеме доработанного стабилизатора это резистор R2) к плюсовому выводу конденсатора С2 этот эффект можно ослабить, но при этом сопротивление R2 (рис. 3) должно быть уменьшено до 620 Ом.

Один из эффективных путей борьбы со сквозным током — увеличение времени нарастания тока через открывшийся ключевой транзистор.

Тогда при полном открывании транзистора ток через диод VD1 уменьшится почти до нуля. Этого можно достигнуть, если форма тока через ключевой транзистор будет близка к треугольной.

Как показывает расчет, для получения такой формы тока индуктивность накопительного дросселя L1 не должна превышать 30 мкГч.

Еще один путь — применение более быстродействующего коммутирующего диода VD1, например, КД219Б (с барьером Шотки). У таких диодов выше быстродействие и меньше падение напряжения при одном и том же значении прямого тока по сравнению с обычными кремниевыми высокочастотными диодами. Конденсатор С2 типа К52-1.

Улучшение параметров устройства может быть получено и при изменении режима работы ключевого транзистора. Особенность работы мощного транзистора ѴТЗ в исходном и улучшенном стабилизаторах состоит в том, что он работает в активном режиме, а не в насыщенном, и поэтому имеет высокое значение коэффициента передачи тока и быстро закрывается.

Однако из-за повышенного напряжения на нем в открытом состоянии рассеиваемая мощность в 1,5...2 раза превышает минимально достижимое значение.

Уменьшить напряжение на ключевом транзисторе можно подачей положительного (относительно плюсового провода питания) напряжения смещения на эмиттер транзистора ѴТ2 (см. рис. 3).

Необходимую величину напряжения смещения подбирают при налаживании стабилизатора. Если он питается от выпрямителя, подключенного к сетевому трансформатору, то для получения напряжения смещения можно предусмотреть отдельную обмотку на трансформаторе. Однако при этом напряжение смещения будет изменяться вместе с сетевым.

Схема преобразователя со стабильным напряжением смещения

Для получения стабильного напряжения смещения стабилизатор надо доработать (рис. 4), а дроссель превратить в трансформатор Т1, намотав дополнительную обмотку II. Когда ключевой транзистор закрыт, а диод VD1 открыт, напряжение на обмотке I определяется из выражения: U1=UBыx + U VD1.

Поскольку напряжение на выходе и на диоде в это время меняется незначительно, то независимо от значения входного напряжения на обмотке II напряжение практически стабильно. После выпрямления его подают на эмиттер транзистора VT2 (и VT1).

Рис. 4. Схема модифицированного импульсного стабилизатора напряжения.

Потери на нагрев снизились в первом варианте доработанного стабилизатора на 14,7%, а во втором — на 24,2%, что позволяет им работать при токе нагрузки до 4 А без установки ключевого транзистора на теплоотвод.

В стабилизаторе варианта 1 (рис. 3) дроссель L1 содержит 11 витков, намотанных жгутом из восьми проводов ПЭВ-1 0,35. Обмотку помещают в броневой магнитопровод Б22 из феррита 2000НМ.

Между чашками нужно заложить прокладку из текстолита толщиной 0,25 мм. В стабилизаторе варианта 2 (рис. 4) трансформатор Т1 образован намоткой поверх катушки дросселя L1 двух витков провода ПЭВ-1 0,35.

Вместо германиевого диода Д310 можно использовать кремниевый, например, КД212А или КД212Б, при этом число витков обмотки II нужно увеличить до трех.

DC стабилизатор напряжения с ШИМ

Стабилизатор с широтно-импульсным управлением (рис. 5) по принципу действия близок к стабилизатору, описанному в, но, в отличие от него, имеет две цепи обратной связи, соединенные таким образом, что ключевой элемент закрывается при превышении напряжения на нагрузке или увеличении тока, потребляемого нагрузкой.

При подаче питания на вход устройства ток, текущий через резистор R3, открывает ключевой элемент, образованный транзисторами VT.1, VT2, в результате чего в цепи транзистор VT1 — дроссель L1 — нагрузка — резистор R9 возникает ток. Происходит заряд конденсатора С4 и накопление энергии дросселем L1.

Если сопротивление нагрузки достаточно большое, то напряжение на ней достигает 12 Б, и стабилитрон VD4 открывается. Это приводит к открыванию транзисторов VT5, ѴТЗ и закрыванию ключевого элемента, а благодаря наличию диода VD3 дроссель L1 отдает накопленную энергию нагрузке.

Рис. 5. Схема стабилизатора с широтно-импульсным управлением с КПД до 89%.

Технические характеристики стабилизатора:

• Входное напряжение — 15...25 В.
• Выходное напряжение — 12 В.
• Номинальный ток загрузки — 1 А.
• Пульсации выходного напряжения при токе нагрузки 1 А — 0,2 В. КПД (при UBX =18 6, Ін=1 А) — 89%.
• Потребляемый ток при UBX=18 В в режиме замыкания цепи нагрузки — 0,4 А.
• Выходной ток короткого замыкания (при UBX =18 6) — 2,5 А.

По мере уменьшения тока через дроссель и разряда конденсатора С4 напряжение на нагрузке также уменьшится, что приведет к закрыванию транзисторов VT5, ѴТЗ и открыванию ключевого элемента. Далее процесс работы стабилизатора повторяется.

Конденсатор С3, снижающий частоту колебательного процесса, повышает эффективность стабилизатора.

При малом сопротивлении нагрузки колебательный процесс в стабилизаторе происходит иначе. Нарастание тока нагрузки приводит к увеличению падения напряжения на резисторе R9, открыванию транзистора ѴТ4 и закрыванию ключевого элемента.

Во всех режимах работы стабилизатора потребляемый им ток меньше тока нагрузки. Транзистор ѴТ1 следует установить на теплоотводе размерами 40x25 мм.

Дроссель L1 представляет собой 20 витков жгута из трех проводов ПЭВ-2 0,47, помещенных в чашечный магнитопровод Б22 из феррита 1500НМЗ. Магнитопровод имеет зазор толщиной 0,5 мм из немагнитного материала.

Стабилизатор несложно перестроить на другое выходное напряжение и ток нагрузки. Выходное напряжение устанавливают выбором типа стабилитрона VD4, а максимальный ток нагрузки — пропорциональным изменением сопротивления резистора R9 или подачей на базу транзистора ѴТ4 небольшого тока от отдельного параметрического стабилизатора через переменный резистор.

Для снижения уровня пульсаций выходного напряжения целесообразно применить LC-фильтр, аналогичный используемому в схеме на рис. 2.

Импульсный стабилизатор напряжения с КПД преобразования 69...72%

Импульсный стабилизатор напряжения (рис. 6) состоит из узла запуска (R3, VD1, ѴТ1, VD2), источника опорного напряжения и устройства сравнения (DD1.1, R1), усилителя постоянного тока (ѴТ2, DD1.2, ѴТ5), транзисторного ключа (ѴТЗ, ѴТ4), индуктивного накопителя энергии с коммутирующим диодом (VD3, L2) и фильтров — входного (L1, С1, С2) и выходного (С4, С5, L3, С6). Частота переключения индуктивного накопителя энергии в зависимости от тока нагрузки находится в пределах 1,3...48 кГц.

Рис. 6. Схема импульсного стабилизатора напряжения с КПД преобразования 69...72%.

Все катушки индуктивности L1 — L3 одинаковы и намотаны в броневых магнитопроводах Б20 из феррита 2000НМ с зазором между чашками около 0,2 мм.

Номинальное выходное напряжение 5 В при изменении входного от 8 до 60 б и КПД преобразования 69...72%. Коэффициент стабилизации — 500.

Амплитуда пульсаций выходного напряжения при токе нагрузки 0,7 А — не более 5 мВ. Выходное сопротивление — 20 мОм. Максимальный ток нагрузки (без теплоотводов для транзистора VT4 и диода VD3) — 2 А.

Импульсный стабилизатор напряжения на 12В

Импульсный стабилизатор напряжения (рис. 6.7) при входном напряжении 20...25 В обеспечивает на выходе стабильное напряжение 12 В при токе нагрузки 1,2 А.

Пульсации на выходе до 2 мВ. Благодаря высокому КПД в устройстве не используются теплоотводы. Индуктивность дросселя L1 — 470 мкГч.

Рис. 7. Схема импульсного стабилизатора напряжения с малыми пульсациями.

Аналоги транзисторов: ВС547 — КТ3102А] ВС548В — КТ3102В. Приблизительные аналоги транзисторов ВС807 — КТ3107; BD244 — КТ816.

Стабилизаторы напряжения являются важнейшей частью всех электронных схем, они дают непрерывное, устойчивое питание компонентам системы, обеспечивая стабильность её параметров и защиту при неисправностях в схеме или в первичном источнике напряжения. 12 вольт постоянного напряжения – наиболее востребованное, применяется для питания множества устройств, используемых отдельно или встроенных в различные конструкции.

Классический стабилизатор

Большинство систем питания построено по схеме линейного стабилизатора напряжения на 12 вольт, которая может иметь несколько вариантов исполнения:

• Параллельный – регулировка с помощью включённого параллельно управляющего элемента;
• Последовательный – включение элемента регулировки последовательно с нагрузкой.

Простейшим стабилизатором напряжения является стабилитрон, также называемый диодом Зенера – это диод, работающий постоянно в режиме пробоя. Напряжение, при котором наступает пробой, – это напряжение стабилизации, основной параметр стабилитрона. При параллельном включении нагрузки получается элементарный стабилизатор напряжения, примерно равного напряжению стабилизации.

Балластное сопротивление R определяет ток стабилитрона, указанный в спецификации. Такое решение отличается низким коэффициентом стабилизации, зависимостью от температуры и применяется при малых токах нагрузки для питания отдельных компонентов основной схемы. Возможно значительно увеличить выходной ток, если последовательно с нагрузкой установить мощный транзистор.

В этой схеме транзистор подключён последовательно с нагрузкой как эмиттерный повторитель, весь ток течёт через его переход. Уровнем на базе управляет стабилитрон: при возрастании тока на выходе на базу подаётся большее напряжение, проводимость транзистора увеличивается, и выходное напряжение восстанавливается. Мощность такого стабилизатора определяется типом транзистора и может достигать десятков ватт.

Важно отметить! В таком виде стабилизатор не защищён от перегрузки и короткого замыкания, при котором мгновенно выходит из строя. Для практического применения схема значительно усложняется: вводятся элементы ограничения тока и различные защитные функции.

Интегральный стабилизатор

Стабилизатор напряжения 12 вольт легко может быть реализован, если применить специализированный интегральный линейный стабилизатор из серии 78ХХ с фиксированным выходным напряжением. Для выходного напряжения 12 вольт выпускаются микросхемы 7812, у разных производителей они носят наименование LM7812, L7812, K7812 и т.д.

Отечественный аналог – КР142ЕН8Б. Производятся в корпусах TO – 220, TO – 3, D2PAK с тремя выводами. Эти микросхемы можно найти в блоках питания любой аппаратуры, они практически вытеснили стабилизаторы на дискретных элементах.

Основные характеристики стабилизатора в широко распространённом корпусе TO – 220:

• Выходное стабилизированное напряжение – от 11,5 до 12,5 В;
• Входное напряжение – до 30 В;
• Выходной ток – до 1А;
• Встроенная защита от перегрузки и короткого замыкания.

Входное напряжение должно превышать выходное (12 вольт) минимум на 3 вольта во всём диапазоне выходного тока. На выходной ток до 100 мА выпускается вариант микросхемы –78L12. Типовая схема включения позволяет своими руками собрать надёжный стабилизатор напряжения 12 вольт с характеристиками, подходящими для многих задач.

Схема имеет параметры стабилизации, аналогичные применённой микросхеме.

В некоторых случаях целесообразно использование микросхем серии 1083/84/85. Это интегральные стабилизаторы с выходным током 3, 5, и 7, 5 ампер. Устройства относятся к типу Low Dropout (с низким падением напряжения) – для них разница между входным и выходным напряжением может быть 1 вольт. Схема включения полностью соответствует микросхемам типа 7812.

Видео

Блок питания 1-30V на LM317 + 3 х TIP41C
или 3 х 2SC5200.

В статье рассмотрена схема простого регулируемого источника питания, реализованная на микросхеме-стабилизаторе LM317, которая управляет мощными, включенными в параллель тремя транзисторами структуры NPN. Пределы регулировки выходного напряжения 1,2...30 Вольт с током нагрузки до 10 Ампер. В качестве мощных выходников применены транзисторы TIP41C в корпусе TO220, ток коллектора у них 6 Ампер, рассеиваемая мощность 65 Ватт. Принципиальная схема блока питания показана ниже:

В качестве выходников так же можно применить TIP132C, корпус TO220, ток коллектора у этих транзисторов 8 Ампер, рассеиваемая мощность 70 Ватт согласно datasheet.

Расположение выводов у транзисторов TIP132C, TIP41C следующее:

Расположение выводов у регулируемого стабилизатора LM317:

Транзисторы в корпусе TO220 впаиваются непосредственно в печатную плату и крепятся к одному общему радиатору с применением слюды, термопасты и изолирующих втулок. Но можно и применить транзисторы в корпусе TO-3, из импортных подойдут, например, 2N3055, ток коллектора которых до 15 Ампер, рассеиваемая мощность 115 Ватт, или транзисторы отечественного производства КТ819ГМ, они 15 Амперные с рассеиваемой мощностью 100 Ватт. В этом случае выводы транзисторов соединяются с платой проводами.

Как вариант, можно рассмотреть применение импортных 15-ти амперных транзисторов TOSHIBA 2SC5200 с рассеиваемой мощностью 150 Ватт. Именно этот транзистор я использовал при переделке KIT-набора блока питания, купленного на Алиэкспресс.

На принципиальной схеме клеммы PAD1 и PAD2 предназначены для подключения амперметра, на клеммы X1-1 (+) и X1-2 (-) подается входное напряжение с выпрямителя (диодного моста), X2-1 (-) и X2-2 (+) это выходные клеммы блока питания, к клеммнику JP1 подключается вольтметр.

Первый вариант печатной платы рассчитан на установку силовых транзисторов в корпусе TO220, вид LAY6 формата следующий:

Фото-вид платы LAY6 формата:

Второй вариант печатной платы под установку транзисторов типа 2SC5200, вид LAY6 формата ниже:

Фото-вид второго варианта печатной платы блока питания:

Третий вариант печатной платы такой же, но без диодной сборки, найдете в архиве с остальными материалами.

Список элементов схемы регулируемого блока питания на LM317:

Резисторы:

R1 – потенциометр 5K – 1 шт.
R2 – 240R 0,25W – 1 шт.
R3, R4, R5 – керамические резисторы 5W 0R1 – 3 шт.
R6 – 2K2 0,25W – 1 шт.

Конденсаторы:

С1, С2 – 4700...6800mF/50V – 2 шт.
С3 – 1000...2200mF/50V – 1 шт.
С4 – 150...220mF/50V – 1 шт.
С5, С6, С7 – 0,1mF = 100n – 3 шт.

Диоды:

D1 – 1N5400 – 1 шт.
D1 – 1N4004 – 1 шт.
LED1 – светодиод – 1 шт.
Диодная сборка – у меня не было в наличии сборок на чуть меньший ток, поэтому плата нарисована под использование KBPC5010 (50 Ампер) – 1 шт.

Транзисторы, микросхемы:

IC1 – LM317MB – 1 шт.
Q1, Q2, Q3 – TIP132C, TIP41C, КТ819ГМ, 2N3055, 2SC5200 – 3 шт.

Остальное:

Разъемы 2 Pin с болтовым зажимом (вход, выход, амперметр) – 3 шт.
Разъем 2 Pin 2,54mm (светодиод, регулирующий переменник) – 2 шт.
В принципе разъемы можно и не ставить.
Внушительный радиатор для выходников – 1 шт.
Трансформатор, вторичка на 22...24 Вольта переменки, способная дежать ток порядка 10...12 Ампер.

Размер файла архива с материалами по блоку питания на LM317 10A – 0,6 Mb.