Как сделать настольный блок питания: 20 шагов (с иллюстрациями)

2025 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2025-01-23 15:05

Настольный источник питания - чрезвычайно удобный комплект для любителей электроники, но он может быть дорогим при покупке на рынке. В этом руководстве я покажу вам, как сделать переменный лабораторный настольный источник питания с ограниченным бюджетом. Это отличный проект DIY для начинающих, а также всех, кто интересуется электроникой.

[Проиграть видео]

Вы можете найти все мои проекты на:

Основная цель проекта - узнать, как работает линейный блок питания. Вначале, чтобы объяснить принцип работы линейного блока питания, я взял пример блока питания на основе LM 317. Для создания окончательного блока питания., Я купил комплект блока питания на Banggood и собрал его.

Это высококачественный стабилизированный источник напряжения, с помощью которого можно непрерывно регулировать напряжение, а диапазон регулирования составляет 0-30 В. Он даже содержит схему ограничения тока, которая может эффективно контролировать выходной ток от 2 мА до 3 А с возможностью непрерывного регулирования тока, и эта уникальная особенность делает это устройство незаменимым мощным инструментом в лаборатории схем.

Характерная черта:

Входное напряжение: 24 В переменного тока

Входной ток: максимум 3А

Выходное напряжение: от 0 до 30 В, плавное регулирование

Выходной ток: 2 мА - 3 А, плавная регулировка

Пульсации выходного напряжения: минимум 0,01%

Шаг 1. Необходимые инструменты и детали

Список деталей:

1. Понижающий трансформатор - 24 В, 3 А (Jaycar)

2. Комплект блока питания DIY (Banggood / Amazon)

3. Радиатор и вентилятор (Banggood)

4. панельный измеритель вольт-ампер (Amazon)

5. Ручка потенциометра (Banggood)

6. Бак-конвертер (Amazon)

7. Порт USB (Amazon)

8. Банановый штекер Binding Post (Amazon)

9. Разъем питания IEC3 (Banggood)

10. рокер-переключатель (Banggood)

11. Зеленый светодиод (Amazon)

12. Держатель светодиода (Banggod)

13. Термоусадочная трубка (Banggood)

14. Самоклеющиеся резиновые ножки (Amazon).

15. 3D печать филамент-PLA (GearBest)

Инструменты / используемая машина

1. 3D-принтер - Creality CR-10 (Creality CR10S) или Creality CR-10 Mini

2. паяльник (Amazon)

3. ДСО-РИГОЛ (Amazon)

4. Клеевой пистолет (Amazon)

Шаг 2: Базовая блок-схема

Прежде чем приступить к процессу изготовления, вы должны знать основные компоненты линейного источника питания.

Основными элементами линейного источника питания являются:

Трансформатор: трансформатор изменяет сетевое напряжение переменного тока до желаемого значения. Он используется для понижения напряжения, а также для изоляции источника питания от сетевого входа в целях безопасности.

Выпрямитель: выходная мощность трансформатора находится в переменном токе, его необходимо преобразовать в постоянный ток. Мостовой выпрямитель преобразует переменный ток в постоянный.

Входной сглаживающий конденсатор / фильтр: выпрямленное напряжение от выпрямителя представляет собой пульсирующее напряжение постоянного тока с очень высоким содержанием пульсаций. Но это не то, что мы хотим, нам нужна чистая форма волны постоянного тока без пульсаций. Схема фильтра используется для сглаживания колебаний переменного тока (пульсаций) выпрямленного напряжения. Для этого используются большие резервуарные конденсаторы.

Линейный регулятор: выходное напряжение или ток будут колебаться при изменении входного сигнала от сети переменного тока или из-за изменения тока нагрузки на выходе источника питания. Эту проблему можно устранить, используя регулятор напряжения. Он будет поддерживать выходной сигнал. постоянна, даже когда на входе происходят изменения или любые другие изменения.

Нагрузка: загрузка приложения

Шаг 3: трансформатор

Входной переменный ток высокого напряжения, поступающий в трансформатор, который обычно понижает переменный ток высокого напряжения от сети до переменного тока низкого напряжения, необходимого для нашего приложения. Для проектирования источника питания вторичное напряжение трансформатора выбирается с учетом выходного напряжения источника питания, потери в диодном мосту и линейном регуляторе. Типичная форма сигнала трансформатора 24 В. Как правило, мы допускаем падение на 2–3 В. для конфигурации мостового выпрямителя. Таким образом, вторичное напряжение трансформатора можно рассчитать, как показано ниже.

Пример:

Допустим, мы хотим сделать блок питания с выходным напряжением 30В и 3А.

Перед мостовым выпрямителем напряжение должно быть = 30 + 3 = 33В (пиковое).

Таким образом, среднеквадратичное напряжение = 33 / квадратный корень (2) = 23,33 В.

Ближайший трансформатор номинального напряжения, доступный на рынке, составляет 24 В. Итак, наш номинал трансформатора составляет 230 В / 24 В, 3 А.

Примечание. Приведенный выше расчет является приблизительной оценкой для покупки трансформатора. Для точного расчета необходимо учитывать падение напряжения на диодах, падение напряжения на регуляторе, пульсации напряжения и КПД выпрямителя.

Шаг 4: мостовой выпрямитель

Выпрямительный мост преобразует переменное напряжение или ток в соответствующую величину постоянного тока (DC). На вход выпрямителя подается переменный ток, а на выходе - однонаправленный пульсирующий постоянный ток.

Падение напряжения на диоде общего назначения составляет около 0,7 В, а на диоде Шоттки - 0,4 В. В любой момент два диода в выпрямительном мосту работают, но поскольку диод проводит большую проводку, его значение может быть выше. Хорошее безопасное значение - вдвое больше стандартного, или 0,7 x 2 = 1,4 В.

Выходной сигнал постоянного тока после мостового выпрямителя приблизительно равен вторичному напряжению, умноженному на 1,414, за вычетом падения напряжения на двух проводящих диодах.

Vdc = 24 x 1,414 - 2,8 = 31,13 В

Шаг 5: сглаживающий конденсатор / фильтр

Выпрямленное напряжение выпрямителя представляет собой пульсирующее напряжение постоянного тока с очень высокой степенью пульсации. Большая рябь на выходе делает его практически невозможным для использования в каких-либо источниках питания. Следовательно, используется фильтр. Наиболее распространенный фильтр - конденсатор большой емкости.

Результирующая форма выходного сигнала после сглаживающего конденсатора показана выше.

Шаг 6: Регулятор

Выходное напряжение или ток будут изменяться или колебаться при изменении входа от сети переменного тока или из-за изменения тока нагрузки на выходе регулируемого источника питания или из-за других факторов, таких как изменения температуры. Эту проблему можно устранить, используя микросхему стабилизатора или подходящую схему, состоящую из нескольких компонентов. Регулятор будет поддерживать постоянный выход даже при изменениях на входе или любых других изменениях.

ИС, такие как 78XX и 79XX, используются для получения фиксированных значений напряжения на выходе. В то время как микросхемы LM 317 могут регулировать выходное напряжение до необходимого постоянного значения. LM317T представляет собой регулируемый 3-контактный стабилизатор положительного напряжения, способный подавать различные Выходы постоянного напряжения, отличные от источника питания с фиксированным напряжением. В приведенной выше примерной схеме используется ИС регулятора напряжения LM3 17. Выпрямленный выходной сигнал двухполупериодного мостового выпрямителя подается на микросхему регулятора LM317. Изменяя значение потенциометра, используемого в этой схеме, можно легко контролировать выходное напряжение.

До сих пор я объяснил, как работает линейный блок питания. На следующих этапах я объясню сборку настольного блока питания, собрав комплект DIY.