Оглавление
Представляем новый большой проект по изготовлению специального универсального блока питания для макетной платы, чтоб удобнее было проводить радиолюбительские эксперименты и тестирование схем.
Проектировка схемы стабилизаторов
Была разработана плата стабилизатора с несколькими выходами. Первоначальный замысел предполагал подачу на вход каждой микросхемы отдельного, оптимального напряжения, что обеспечило бы максимальную мощность и эффективность. Исходя из этой концепции, была спроектирована соответствующая схема и печатная плата.
На первых этапах использовались толстые кабели, но позже стало очевидно, что для макетных схем такие меры избыточны, ведь тестирование на высоких мощностях проводится совсем другими способами. В результате было принято решение отказаться от чрезмерного запаса по току и упростить конструкцию. Выход LM7812 (12 В) был подключён к LM7805 (5 В), и далее напряжение 5 В, 3,3 В и 1,8 В стабилизировалось отдельными микросхемами. Был использован провод от Ethernet-кабеля, сечения которого оказалось более чем достаточно для поставленных задач. Все нужные для проекта детали имелись в запасе, пришлось только купить конденсаторы электролитические.
Печатная плата и конструкция
Для охлаждения регуляторов LM317, LM337, LM7812, LM7805, LM1117-3.3 и LM1117-1.8 использовалась сама печатная плата: верхняя её часть оставалась компактной, а нижняя полностью покрывалась медным слоем.
Так как проект не требовал значительной мощности, большого выделения тепла не ожидалось. Тем не менее, для дополнительного охлаждения плата была закреплена на массивной алюминиевой пластине (25×15 см) и оснащена небольшим кулером (отключаемым).
Переключатели и их установка
Наибольшую сложность вызвал подбор и установка выключателей. Подходящие компактные модели были найдены, но их монтаж в алюминиевой панели оказался непростым: требовалось высверливать отверстия и придавать им точную прямоугольную форму. Маленькие кнопочные переключатели с гайками в продаже отсутствовали, что усложняло процесс установки.
В итоге был выбран 6-контактный кнопочный переключатель 8×8. Однако возникли сомнения относительно допустимого тока: разные продавцы указывали расходящиеся значения – 300 мА, 500 мА, 1 А, 1,5 А и т. д. Чтобы прояснить ситуацию, один из переключателей был разобран и проанализирован. Оказалось, что конструкция выдерживает примерно 1 А, а за счёт параллельного соединения контактов удалось увеличить допустимую мощность. Для монтажа переключателей использовалась пластинка, на которой также размещены светодиодные индикаторы. Это не только улучшило внешний вид, но и повысило удобство использования.
Проектирование источника питания
Теперь от чего всё это питать. Разработанный БП представляет собой импульсный источник (SMPS), построенный на базе микросхемы IR2153. В качестве силового трансформатора использована модель EI28, извлечённая из блока питания ATX старого поколения. Хотя исходная схема была рассчитана на 300 Вт, в данном проекте мощность снижена, поэтому номиналы конденсаторов, параметры трансформатора и системы охлаждения были подобраны соответствующим образом.
Стабилизатор на Mosfet и TL431
Для снижения выходного напряжения +25 В до 15 В применён стабилизатор на основе MOSFET с регулировкой через TL431.
Схема содержит:
- МОП-транзистор Q1, подключённый к положительной линии,
- Источник опорного напряжения на TL431,
- Делитель напряжения R2, R3, R4 для задания выходного напряжения.
Формула расчёта выходного напряжения:
Vout = Vref x (1 + R2/R4) — Vgs
где:
- Vref – опорное напряжение TL431 (2,5 В),
- Vgs – пороговое напряжение затвор-исток (1…2 В).
МОП-транзистор устанавливается на радиатор, рассчитанный по формуле:
Pq = (Vin — Vout) x Iload
где:
- Pq – мощность рассеивания,
- Vin, Vout – входное и выходное напряжения,
- Iload – ток нагрузки.
Характеристики регулятора Mosfet TL431:
- Входное напряжение: 6…50 В DC
- Выходное напряжение: 3…27 В DC
- Максимальный выходной ток: 10 А
❗ Важно! Для индуктивных нагрузок (двигатели, нагреватели) необходимо параллельное подключение защитного диода. Выходные конденсаторы подбираются из расчёта 1000 мкФ на 1 А тока.
БП 300 Вт SMPS с защитой
В проекте также применен БП на микросхеме IR2153, дополненной защитой от короткого замыкания.
Основные характеристики:
- Входное напряжение: 210-240 В
- Выходное напряжение (холостой ход): +38/-38 В
- Мощность: 300 Вт
- Плавный пуск: да (10 мс)
- Защита от КЗ: да
Принцип защиты основан на контроле тока через шунт R10. При превышении 7 А включается 2N5551, который разряжает управляющие элементы MOSFET, моментально отключая питание.
В новой версии схемы также добавлен транзистор VT4 (датчик тока) и триггеры VT1, VT3. При перегрузке по току или коротком замыкании происходит блокировка ИБП через вывод CT IR2153.
❗ Внимание! Схема работает под высоким напряжением. Неправильное подключение конденсаторов (+/-) может привести к сильным взрывам. Обязательно используйте защитные предохранители и очки при работе с устройством.
В итоге получилось вот такое удобное устройство, где сразу имеется масса нужных, для экспериментов со схемами, напряжений.
