Блок питания 0-30 вольт с регулируемым током 0.002-3 А
Источник: smartkit



Описание

Это - высококачественный блок питания с переменным регулируемым напряжением от 0 и 30 вольт. Цепь также включает электронный ограничитель по току на выходе, который эффективно регулирует выходной ток 2 мА из максимально возможного в этой цепи (3 А). Данная характеристика делает этот блок питания незаменимым в лаборатории, так как она дает возможность регулировать мощность и ограничивать максимальный ток, который подключаемое устройство может потреблять, без боязни ее повреждения, если что-то пойдет не так.
Есть также визуальный признак того, что этот ограничитель действует, чтобы Вы могли видеть, что ваша цепь превышает допустимые пределы.

Технические данные, характеристика.
Входное напряжение: ................ 24 вольт
Входной ток: ................ 3 A (max)
Выходное напряжение: ............. 0-30 вольт (регулируемое)
Выходной ток: ............. 2 mA-3 A (регулируемый)
Пульсация выходного напряжения: . 0.01 % (max)
Характеристика.
- Небольшие размеры, легкая конструкция, прост в обращении.
- Выходное напряжение легко регулируется.
- Ограничение выходного тока с визуальным указанием.
- Полная защита подключаемого устройства от нагрузок и сбоя.


Принцип работы.

Начнем с того, что здесь используется трансформатор с вторичной обмоткой 24В/3А, который подключается через входные зажимы 1 и 2 (качество выходного сигнала пропорционально качеству трансформатора). Напряжение переменного тока с вторичной обмотки трансформатора выпрямляется диодным мостом, сформированным диодами D1-D4. Пульсации выпрямленного напряжения DC на выходе диодного моста сглаживает фильтр, образованный резистором R1 и конденсатором С1. Цепь имеет некоторые особенности, которые делают этот блок питания отличным от других блоков этого класса.
Вместо использования обратной связи для управления выходным напряжением, в нашей цепи используется операционный усилитель, чтобы обеспечивать необходимое напряжение для стабильной работы. Это напряжение падает на выходе U1. Цепь работает благодаря зенеровскому диоду D8 - 5.6 V, который здесь работает при нулевом температурном коэффициенте тока. Напряжение на выходе U1 падает на диоде D8 включая его. Когда это происходит цепь стабилизируется и напряжение диода (5.6) падает на резисторе R5. Ток который течет через опер. усилитель изменяется незначительно, а значит тот же ток будет течь через резисторы R5 и R6, и так как оба резистора имеют одинаковую величину напряжения, то общее напряжение будет суммироваться как при их последовательном соединении. Таким образом напряжение, полученное на выходе опер. усилителя будет равно 11.2 вольт. Цепь с опер. усилителем U3 имеет постоянный коэффициент усиления приблизительно равный 3, и согласно формуле A=(R11+R12)/R11 увеличивает напряжения 11.2 вольт приблизительно до 33 вольт. Триммер RV1 и резистор R10 использованы для установки выходных параметров напряжения, чтобы оно не уменьшилось до 0 вольт, независимо от величины других компонентов в цепи. Другая очень важная характеристика цепи - это возможность получить максимальный выходной ток, который можно получить из p.s.u. Чтобы сделать это возможным напряжение падает на резисторе (R7), который связан последовательно с нагрузкой. IC отвечающий за эту функцию цепи - U3. Инвертированный сигнал на вход U3 равный 0 вольт подается через R21. В то же самое время, не изменяя сигнала того же самого IC можно задать любое значение напряжения посредством P2. Допустим, что для данного выхода напряжение равно несколько вольт, P2 установлен так, чтобы на входе IC был сигнал в 1 вольт. Если нагрузку усилить выходное напряжение будет постоянным и наличие R7 последовательно соединенного с выходом будет иметь незначительный эффект из-за своей низкой величины и из-за своей позиции за пределами цикла обратной связи управляющей цепи. Пока нагрузка и выходное напряжение постоянны цепь стабильно работает. Если нагрузку увеличить, чтобы напряжение на R7 было больше, чем 1 вольт, U3 включен и стабилизируется в исходные параметры. U3 работает не изменяя сигнал к U2 через D9. Таким образом напряжение через R7 постоянно и не увеличивается выше заданной величины (1 вольт в нашем примере) уменьшая выходное напряжение цепи. Это под силу устройству - поддерживать выходной сигнал постоянным и точным, что дает возможность получать на выходе 2 mA. Конденсатор C8 делает цепь более устойчивой. Q3 необходим для управления LED всякий раз, когда вы используете индикатор ограничителя. Чтобы сделать это возможным для U2 (изменял выходное напряжение вплоть до 0 вольт) необходимо обеспечить отрицательную связь, которая делается посредством цепи C2 и C3. Та же отрицательная связь использована для U3. Отрицательное напряжение подается стабилизируясь посредством R3 и D7. Для избежания неконтролируемых ситуаций есть своеобразная цепь защиты, построенная вокруг Q1. IC имеет внутреннюю защиту и не может быть поврежден.
Конструкция

Прежде всего, давайте рассмотрим основы в построении электронных цепей на печатных платах. Плата сделана из тонкого изоляционного материала покрытого тонким проводящим слоем меди, которая формируется таким образом, чтобы элементы цепи можно было соединить проводниками как показано на принципиальной схеме. Необходимо правильно спроектировать печатную плату для избежания неправильной работы устройства. Для защиты платы в дальнейшем от окисления и сохранения ее в отличном состоянии ее необходимо покрыть специальным лаком, который защищает от окисления и облегчает пайку.
Пайка элементов в плату - единственный способ собрать это устройство и от того как вы это сделаете, будет зависеть успех вашей работы. Эта не очень сложно, если вы будете следовать нескольким правилам и тогда у вас не будет никаких проблем. Мощность паяльника, который вы используете, не должна превышать 25 Ватт. Жало должно быть тонким и чистым на протяжении всей работы. Для этого есть влажная своеобразная губка и время от времени вы можете очищать горячее жало, чтобы удалить все остатки, которые накапливаются на нем.
НЕ пытайтесь очистить напильником или наждачной бумагой грязное или изношенное жало. Если оно не может быть очищено, замените его. На рынке есть много разнообразных паяльников, и вы также можете купить хороший флюс, чтобы получить хорошее соединение элементов во время пайки.
НЕ используйте флюс если вы пользуетесь припоем, который уже содержит его. Большое количество флюса - одна из основных причин сбоя цепи. Если тем не менее вы должны использовать дополнительный флюс как при лужении медных проводов, необходимо очистить рабочую поверхность после окончания работы
Для того, чтобы припаять элемент правильно, вы должны делать следующее:
- Зачищать выводы элементов наждачной бумагой (желательно с небольшим зерном).
- Сгибать выводы компонентов на правильном расстоянии от выхода из корпуса для удобного расположения на плате.
- Вы можете встретить элементы, выводы которых толще, чем отверстия в плате. В этом случае необходимо немного расширить отверстия, но не делайте их слишком большими – это затруднит пайку.
- Вставить элемент необходимо так, чтобы его выводы немного выступали от поверхности платы.
- Когда припой расплавится, он равномерно растечется по всей области вокруг отверстия (добиться этого можно при правильной температуре паяльника).
- Пайка одного элемента должна быть не более 5 секунд. Удалите излишки припоя и дождитесь пока припой на плате остынет естественно (не дуя на него). Если все сделали правильно, поверхность должна иметь яркий металлический оттенок, края должны быть гладкими. Если припой выглядит тусклыми, с трещинами, или имеет форму капли, то это называется сухой пайкой. Вы должны удалить его и сделать все снова. Но будьте осторожны, чтобы не перегреть дорожки, иначе они будут отставать от платы и легко ломаться.
- Когда вы паяете чувствительный элемент, необходимо держать его металлическим пинцетом или щипцами, которые будут поглощать лишнее тепло, чтобы не сжечь элемент.
- Когда вы завершаете вашу работу, обрежьте избыток от выводов элемента и можете очистить плату спиртом, чтобы удалить все остатки флюса.



Перед началом работы необходимо найти все элементы и разделить их по группам. Для начала установите гнёзда для ICs и выводы для внешних связей и припаяйте их на свои места. Затем резисторы. Не забудьте разместить R7 на определенном расстоянии от печатной платы так как он очень сильно нагревается, особенно когда течет большой ток, и это может повредить её. Это также рекомендуется сделать для R1. затем размещайте конденсаторы не забывая про полярность электролитического и наконец припаивайте диоды и транзисторы, но будьте осторожны, чтобы не перегреть их и припаять их так как показано на схеме.
Установите силовой транзистор в heatsink. Чтобы делать это необходимо следить за диаграммой и не забывать использовать изолятор (слюда) между телом транзистора и heatsink и специальное очищающее волокно, чтобы изолировать винты от heatsink.
Подсоедините изолированный провод к каждому выводу, будьте осторожны, чтобы сделать хорошее качественное соединение, так как здесь течет большой ток, особенно между эмиттером и коллектором транзистора.
Также при сборке блока питания неплохо было бы прикинуть где какой элемент будет находиться, для того, чтобы вычислить длину проводов, которые будут между PCB и потенциометрами, силовым транзистором и для входной и выходной связей.
Соедините потенциометры, LED и силовой транзистор и подключайте две пары концов для входной и выходной связей. Убедитесь по диаграмме, что вы все делаете правильно, старайтесь ни чего не перепутать, так как в цепи 15 внешних связей и допустив ошибку ее потом сложно будет найти. Также было бы неплохо использовать провода разных цветов.
Обозначение клемм на схеме:
- 1 и 2 к трансформатору.
- 3 (+) и 4 (-) ВЫХОД DC.
- 5, 10 и 12 на P1.
- 6, 11 и 13 на P2.
- 7 (E), 8 (B), 9 (E) к транзистору Q4.
- LED нужно установить на внешней стороне платы.

Когда все внешние связи сделаны необходимо проверить плату и почистить ее, чтобы удалить остатки припоя. Убедитесь, что нет соединения между смежными дорожками которое может привести к короткому замыканию и если все хорошо - подсоедините трансформатор. И подключите вольтметр .
НЕ КАСАЙТЕСЬ ЛЮБОГО УЧАСТКА ЦЕПИ ПОКА ОН ПОД НАПРЯЖЕНИЕМ.
Вольтметр должен показывать напряжение от 0 до 30 вольт в зависимости от того, в каком положении P1. Поворот P2 против часовой стрелки должен включать LED, показывая, что наш ограничитель работает.

Настройка.
Если Вы хотите, чтобы на выходе вашего блока напряжение было регулируемым между 0 и 30 вольт, то вы должны отрегулировать RV1 так, чтобы когда P1 установлен на минимуме, то напряжение на выходе действительно равно 0 вольт.

Предупреждение
При использовании электрических элементов, блока питания и прочего оборудования будьте осторожны, следите за стандартами нормами безопасности.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ.
В некоторых участках этой цепи падает напряжение 220 вольт.
Напряжение 50 вольт ТРАВМООПАСНО и также может привести ЛЕТАЛЬНОМУ ИСХОДУ.
Во избежание несчастного случая, вы и члены вашей семьи должны соблюдать следующие правила:
- НЕ работать если вы устали или торопитесь, дважды проверьте ваш блок прежде чем подключать к сети.
- НЕ касаться любой из частей цепи когда она под напряжением.
- НЕ оставлять оголенными провода. Все силовые провода должны быть хорошо изолированы.
- НЕ заменять предохранители.
- НЕ работать с мокрыми руками.
- Если Вы носите цепь, ожерелье или что-нибудь, что может касаться незащищенной части цепи БЫТЬ ОСТОРОЖНЫ.
- ВСЕГДА используйте соответствующий силовой провод с необходимым разъемом.
- Если корпус вашего блока сделан из металла убедитесь, что он правильно заземлен.
- Если вы примите все вышеуказанные меры предосторожности, то вы снизите риск получения травмы к минимуму и защитите себя и своих окружающих
- Тщательно смонтированный и хорошо изолированный прибор не представляет опасности
- ОСТОРОЖНО: Поражение электричеством может быть смертельным!

Если прибор не работает:
Проверьте вашу плату на наличие сухой или некачественной пайки, соединений через смежные дорожки или остатки флюса, которые обычно вызывают проблемы.
Проверьте снова все внешние связи.
- Убедитесь, что припаяли все элементы на свои места правильно.
- Убеждаться, что все полярные элементы припаяны правильно. Убедитесь, что вы подаете нужное напряжение к цепи
- Проверьте ваш блок на наличие неисправных или поврежденных элементов.

Электронная Диаграмма.
schem.gif (14,8 KB)

Список элементов.
R1 = 2,2 кОм 1W
R2 = 82 Ом 1/4W
R3 = 220 Ом 1/4W
R4 = 4,7 кОм 1/4W
R5, R6, R13, R20, R21 = 10 кОм 1/4W
R7 = 0,47 Ом 5W
R8, R11 = 27 кОм 1/4W
R9, R19 = 2,2 кОм 1/4W
R10 = 270 кОм 1/4W
R12, R18 = 56кОм 1/4W
R14 = 1,5 кОм 1/4W
R15, R16 = 1 кОм 1/4W
R17 = 33 Ом 1/4W
R22 = 3,9 кОм 1/4W
RV1 = 100K триммер
P1, P2 = 10KOhm линейный потенциометр
C1 = 3300 uF/50V электролитический
C2, C3 = 47uF/50V электролитический
C4 = 100нФ полиэстр
C5 = 200нФ полиэстр
C6 = 100пФ керамический
C7 = 10uF/50V электролитический
C8 = 330пФ керамический
C9 = 100пФ керамический
D1, D2, D3, D4 = 1N5402,3,4 диод 2A - RAX GI837U
D5, D6 = 1N4148
D7, D8 = 5,6V зенеревский
D9, D10 = 1N4148
D11 = 1N4001 диод 1A
Q1 = BC548, NPN транзистор или BC547
Q2 = 2N2219 NPN транзистор
Q3 = BC557, PNP транзистор или BC327
Q4 = 2N3055 NPN силовой транзистор
U1, U2, U3 = TL081, опер. усилитель
D12 = LED диод












[/IMG][IMG]





Конструкция от sega





Печатная плата 1к1

Печатная плата на SMD компонентах от airman84