Цифрова панель індикації напруги і струму. Простий цифровий блок живлення. Про друкованій платі

Уявляю для вашої уваги перевірену схему хорошого лабораторного джерела живлення, опублікованого в журналі "Радіо" №3, з максимальною напругою 40 В і струмом до 10 А. Блок живлення оснащений цифровим блоком індикації, з мікроконтролерним управлінням. Схема БП показана на малюнку:

Опис роботи пристрою. Оптопара підтримує падіння напруги на лінійному стабілізаторі приблизно 1,5 В. Якщо падіння напруги на мікросхемі збільшується (наприклад, внаслідок збільшення вхідної напруги), світлодіод оптопари і, відповідно, фототранзистор відкриваються. ШИ-контролер вимикається, закриваючи коммутирующий транзистор. Напруга на вході лінійного стабілізатора зменшиться.

Для підвищення стабільності резистор R3 розміщують якомога ближче до мікросхеми стабілізатора DA1. Дроселі L1, L2 - відрізки феритових трубок, одягнутих на висновки затворів польових транзисторів VT1, VT3. Довжина цих трубок дорівнює приблизно половині довжини виведення. Дросель L3 намотують на двох складених разом кільцевих магнитопроводах К36х25х7,5 з пермаллоя МП 140. Його обмотка містить 45 витків, які намотані в два дроту ПЕВ-2 діаметром 1 мм, покладених рівномірно по периметру муздрамтеатру. Транзистор IRF9540 допустимо замінити на IRF4905, а транзистор IRF1010N - на BUZ11, IRF540.

Якщо буде потрібно з вихідним струмом, що перевищує 7,5 А, необхідно додати ще один стабілізатор DA5 паралельно DA1. Тоді максимальний струм навантаження досягне 15 А. У цьому випадку дросель L3 намотують джгутом, що складається з чотирьох проводів ПЕВ-2 діаметром 1 мм, і збільшують приблизно в два рази ємність конденсаторів С1-СЗ. Резистори R18, R19 підбирають по однаковій мірі нагріву мікросхем DA1, DA5. ШИ-контролер слід замінити іншим, допускає роботу на більш високій частоті, наприклад, КР1156ЕУ2.

Модуль цифрового вимірювання напруги і струму лабораторного БП

Основа пристрою - мікроконтролер PICI6F873. На мікросхемі DA2 зібраний стабілізатор напруги, яке використовується і як зразкове для вбудованого АЦП мікроконтролера DDI. Лінії порту RA5 і RA4 запрограмовані як входи АЦП для вимірювання напруги і струму відповідно, a RA3 - для управління польовим транзистором. Датчиком струму служить резистор R2, а датчиком напруги - резистивний дільник R7 R8. Сигнал датчика струму посилює ОУ DAI. 1. а ОУ DA1.2 використаний як буферний підсилювач.

Технічні характеристики:

• Вимірювання напруги, В - 0..50.
• Вимірювання струму, А - 0.05..9,99.
• Пороги спрацьовування захисту:
• - по току. А - від 0,05 до 9,99.
• - по напрузі. В - від 0,1 до 50.
• Напруга живлення, В - 9 ... 40.
• Максимальний споживаний струм, мА - 50.

Зазвичай, у хорошого лабораторного блоку живлення є вбудовані прилади, - вольтметр і амперметр. Вольтметр дозволяє точно встановити вихідну напругу, а амперметр покаже струм через навантаження. У старих лабораторних блоках харчування були стрілочні індикатори, Але зараз повинні бути цифрові. Зараз радіоаматори найчастіше роблять такі прилади на основі мікроконтролера або мікросхем АЦП зразок КР572ПВ2, КР572ПВ5

Але існують і інші мікросхеми аналогічної дії. Наприклад, є мікросхема СА3162Е, яка призначена для створення вимірювача аналогової величини з відображенням результату на Трехразрядное цифровому індикаторі. Мікросхема СА3162Е є АЦП з максимальним вхідною напругою 999 mV (при цьому свідчення «999») і логічною схемою, яка видає відомості про результат вимірювання у вигляді трьох по черзі мінливих двійковій-десяткових четирехразрядних кодів на паралельному виході і трьох виходах для опитування розрядів схеми динамічної індикації. Щоб отримати закінчений прилад потрібно додати дешифратор для роботи на семисегментний індикатор і складання з трьох семи залежить від схеми вихідного вузла на дешифраторі і ключах. Тут використовується індикація на табло з трьох семисегментних індикаторів з загальними анодами. Індикатор включені за схемою динамічної матриці, тобто, все їх сегментні (катодні) висновки включені паралельно. А для опитування, тобто, послідовного перемикання, використовуються загальні анодні висновки.

рис.1 Тепер ближче до схеми. на малюнку 1 показана схема вольтметра, що вимірює напругу від 0 до 100V (0 ... 99,9V). Вимірюється напруга надходить на висновки 11-10 (вхід) мікросхеми D1 через дільник на резисторах R1-R3. Конденсатор СЗ виключає вплив перешкод на результат вимірювання.
Резистором R4 встановлюють показання приладу на нуль, при відсутності вхідного напруги А резистором R5 виставляють межа вимірювання так щоб результат вимірювання відповідав реальному, тобто, можна сказати, їм калібрують прилад.
Тепер про виходах мікросхеми. Логічна частина СА3162Е побудована за логікою ТТЛ, а виходи ще й з відкритими колекторами. На виходах «1-2-4-8» формується двійковій-десятковий код, який періодично змінюється, забезпечуючи послідовну передачу даних про трьох розрядах результату вимірювання. Якщо використовується дешифратор ТТЛ, як, наприклад, КР514ІД2, то його входи безпосередньо підключаються до даних входів D1, якщо ж буде застосований дешифратор логіки КМОП або МОП, то його входи буде необхідно підтягнути до плюса за допомогою резисторів. Це потрібно буде зробити, наприклад, якщо замість КР514ІД2 буде використаний дешифратор К176ІД2 або CD4056.
Виходи дешифратора D2 через токоограні-Чіва резистори R7-R13 підключені до сегментним висновків світлодіодних індикаторів Н1-НЗ. Однойменні сегментні висновки всіх трьох індикаторів з'єднані разом. Для опитування індикаторів використовуються транзисторні ключі VT1-VT3, на бази яких подаються команди з виходів Н1-ІЗ мікросхеми D1. Ці висновки теж зроблені за схемою з відкритим колектором. Активний нуль, тому використовуються транзистори структури р-п-р.


рис.2Схема амперметра показана на малюнку 2. Схема практично така ж. за винятком входу. Тут замість подільника варто шунт на пятіваттном резисторі R2 опором 0,1 Від. При такому шунт прилад вимірює струм до 10А (0 ... 9.99А). Установка на нуль і калібрування, як і в першій схемі, здійснюється резисторами R4 і R5.
Вибравши інші подільники та шунти можна задати інші межі вимірювання, наприклад, 0 ... 9.99V, 0 ... 999mA, 0 ... 999V, 0 ... 99.9А, це залежить від вихідних параметрів того лабораторного блоку живлення, в який буде встановлено ці індикатори. Так само, на основі даних схем можна зробити і самостійний вимірювальний прилад для вимірювання напруги і струму (настільний мультиметр). При цьому потрібно врахувати, що навіть використовуючи рідкокристалічні індикатори прилад буде споживати істотний струм, так як логічна частина СА3162Е побудована по ТТЛ-логіки. Тому, хороший прилад з автономним живленням навряд чи вийде. А ось автомобільний вольтметр (рис.4) вийде непоганий.
Харчуються прилади постійним стабілізованою напругою 5V. У джерелі живлення, в який будуть вони встановлені, необхідно передбачити напічіе такого напруження при струмі не нижче 150mA.

на малюнку 3 показана схема підключення вимірювачів в лабораторному джерелі.
Тепер про деталі. Мабуть, саме важко-діставати, це мікросхеми СА3162Е. З аналогів мені відома лише NTE2054. Можливо є й інші аналоги, про яких мені не відомо.
З рештою значно простіше. Як уже сказано, вихідну схему можна зробити на будь-якому дешифраторі і відповідних індикаторах. Наприклад, якщо індикатори будуть із загальним катодом, то потрібно КР514ІД2 замінити на КР514ИД1 (цоколевка така ж), а транзистори VT1-VT3 перетягнути вниз, приєднавши їх колектора до мінуса харчування, а емітери до загальних катодам індикаторів. Можна використовувати дешифратори КМОП-логіки, підтягнувши їх входи до плюса харчування за допомогою резисторів.
Тепер про налагодження. В общем-то воно зовсім нескладне. Почнемо з вольтметра. Спочатку замкнемо між собою висновки 10 і 11 D1, і підстроюванням R4 виставимо нульові показання. Потім, прибираємо перемичку, замикаючу висновки 11-10 і підключаємо до клем «навантаження» зразковий прилад, наприклад, мультіметр- Регулюючи напругу на виході джерела, резистором R5 налаштовуємо калібрування приладу так, щоб його показання збігалися з показаннями мульти-метра.
Далі, налагоджуємо амперметр. Перш за все, не підключаючи навантаження, регулюванням резистора R5 встановлюємо його свідчення на нуль. Тепер потрібно постійний резистор опором 20 Від і потужністю не нижче 5W. Встановлюємо на блоці живлення напруга 10V і підключаємо цей резистор в якості навантаження. Підстроюємо R5 так щоб амперметр показав 0,50 А.
Можна виконати калібрування і по зразковому амперметрі, але мені здалося зручніше з резистором, хоча звичайно на якість калібрування дуже впливає похибка опору резистора.
рис.4
За цією ж схемою можна зробити і автомобільний вольтметр. Схема такого приладу показана на малюнку 4. Схема від показаної на малюнку 1 відрізняється тільки входом і схемою живлення. Цей прилад тепер живиться від вимірюваної напруги, тобто, вимірює напругу, що надходить на нього як живить. Напруга від бортової мережі автомобіля через дільник R1-R2-R3 надходить на вхід мікросхеми D1. Параметри цього дільника такі ж як в схемі на малюнку 1, тобто для вимірювання в межах 0 ... 99.9V. Але в автомобілі напруга рідко буває більше 18V (більше 14,5V вже несправність). І рідко опускається нижче 6V, хіба тільки падає до нуля при повне відключення. Тому прилад реально працює в інтервалі 7 ... 16V.
Харчування 5V формується з того ж джерела, за допомогою стабілізатора А1 Розділ.

Багато хто вже знає, що я маю слабкість до всяких блоків живлення, тут же огляд два в одному. Цього разу буде огляд радіоконструктора, що дозволяє зібрати основу для лабораторного блоку живлення і варіант його реальної реалізації.
Попереджаю, буде багато фото і тексту, так що запасайтеся кави :)

Для початку я трохи поясню що це таке і навіщо.
Практично всі радіоаматори використовують в своїй роботі таку річ як лабораторний блок харчування. Будь то складний з програмним управлінням або зовсім простий на LM317, але він все одно виконує майже одне і те ж, живить різні навантаження в процесі роботи з ними.
Лабораторні блоки живлення діляться на три основних типи.
З імпульсної стабілізацією.
З лінійної стабілізацією
Гібридні.

Перші мають в своєму складі імпульсний керований блок живлення, або просто імпульсний блок харчування із знижуючим ШІМ перетворювачем. Я вже оглядав кілька варіантів цих блоків живлення. ,.
Переваги - велика потужність при невеликих габаритах, відмінний ККД.
Недоліки - ВЧ пульсації, наявність ємних конденсаторів на виході

Другі не мають на борту ніяких ШІМ перетворювачів, вся регулювання здійснюється лінійним способом, де надлишок енергії розсіюється просто на регулюючому елементі.
Плюси - Практично повна відсутність пульсацій, немає необхідності в конденсаторах на виході (майже).
Мінуси - ККД, маса, габарит.

Треті є поєднанням або першого типу з другим, тоді лінійний стабілізатор живиться від веденого понижуючого ШІМ перетворювача (напруга на виході ШІМ перетворювача завжди підтримується на рівні трохи вище ніж вихідна, решта регулюється транзистором працюючим в лінійному режимі.
Або це лінійний БП, але трансформатор має кілька обмоток, які перемикаються в міру необхідності, тим самим зменшуючи втрати на регулюючому елементі.
Мінус у цієї схеми тільки один, складність, вона вище ніж у перших двох варіантів.

Сьогодні ми поговоримо про другий вид блоків живлення, з регулюючим елементом, що працює в лінійному режимі. Але розглянемо цей блок живлення на прикладі конструктора, мені здається, що так повинно бути навіть цікавіше. Адже на мій погляд це гарний початок для початківця радіоаматора, зібрати собі один з основних приладів.
Ну або як то кажуть, правильний блок живлення повинен бути важким :)

Даний огляд більше орієнтований на початківців, досвідчені товариші врядли знайдуть в ньому що-небудь корисне.

Замовив я для огляду конструктор, який дозволяє зібрати основну частину лабораторного блоку живлення.
Основні характеристики такі (із заявлених магазином):
Вхідна напруга - 24 Вольта змінного струму
Вихідна напруга регульоване - 0-30 Вольт постійного струму.
Вихідний струм регульований - 2мА - 3А
Пульсації вихідної напруги - 0.01%
Розміри друкованої плаи - 80х80мм.

Трохи про упаковку.
Прийшов конструктор в звичайному поліетиленовому пакеті, замотаний в м'який матеріал.
Усередині в антистатичному пакеті з засувкою лежали всі необхідні компоненти, включаючи друковану плату.

Усередині все було насипом, але при цьому нічого не постраждало, друкована плата частково захищала радіокомпоненти.

Я не буду перераховувати все, що входить в комплект, простіше це зробити потім по ходу огляду, скажу лише що мені всього вистачило, навіть дещо залишилося.

Трохи про друкованої плати.
Якість на відмінно, схема в комплекті не йде, але все номінали на платі позначені.
Плата двостороння, покрита захисною маскою.

Покриття плати, лудіння, та й сама якість текстоліту відмінне.
У мене вийшло тільки в одному місці відірвати п'ятачок з друку, і то, після того, коли я спробував впаяти нерідну деталь (чому, буде далі).
На мій погляд саме те для початківця радіоаматора, зіпсувати буде важко.

Перед монтажем я накреслив схему даного боки харчування.

Схема досить продумана, хоча і не без недоліків, але про них розповім в процесі.
У схемі проглядаються кілька основних вузлів, я їх відділив кольором.
Зелений - вузол регулювання і стабілізації напруги
Червоний - вузол регулювання і стабілізації струму
Фіолетовий - вузол індикації переходу в режим стабілізації струму
Синій - джерело опорного напруги.
Окремо є:
1. Вхідний діодний міст і фільтруючий конденсатор
2. Силовий регулювальний вузол на транзисторах VT1 і VT2.
3. Захист на транзисторі VT3, яка відключає вихід, поки харчування операційних підсилювачів не буде нормальної
4. Стабілізатор живлення вентилятора, побудований на мікросхемі 7824.
5. R16, R19, C6, C7, VD3, VD4, VD5, вузол формування негативного полюса живлення операційних підсилювачів. Через наявність цього вузла БП не буде працювати просто від постійного струму, необхідний саме вхід змінного струму з трансформатора.
6. С9 вихідний конденсатор, VD9, вихідний захисний діод.

Спочатку розпишу переваги і недоліки схемного рішення.
плюси -
Радує наявність стабілізатора для живлення вентилятора, але вентилятор потрібен на 24 Вольта.
Дуже радує наявність джерела живлення негативної полярності, це сильно покращує роботу БП на токах і напружених близьких до нуля.
У зв'язку з наявністю джерела негативної полярності в схему ввели захист, поки немає цієї напруги, вихід БП буде відключений.
БП містить джерело опорного напруга 5.1 Вольта, це дозволило не тільки коректно регулювати вихідну напругу і струм (при такій схемі напруга і струм регулюються від нуля до максимуму лінійно, без «горбів» і «провалів» на крайніх значеннях), а й дає можливість управляти блоком живлення ззовні, просто змінюю напруга управління.
Вихідний конденсатор дуже маленькою ємності, що дозволяє безпечно перевіряти світлодіоди, нічого очікувати кидка струму, поки вихідний конденсатор не розрядиться і БП не увійде в режим стабілізації струму.
Вихідний діод необхідний для захисту БП від подачі на його вихід напруги зворотної полярності. Правда діод занадто слабкий, краще замінити на інший.

Мінуси.
Струмовимірювальні шунт має занадто високий опір, через це при роботі зі струмом навантаження 3 Ампера на ньому виділяється близько 4.5 Ватта тепла. Резистор розрахований на 5 Ватт, але нагрів дуже великий.
Вхідний діодний міст набраний з 3 Ампера діодів. По хорошому повинні стояти діоди мінімум на 5 Ампер, так як струм через діоди в такій схемі дорівнює 1.4 від вихідного, відповідно в роботі струм через них може бути 4.2 Ампера, а самі діоди розраховані на 3 Ампера. Полегшує ситуацію тільки те, що пари діодів в мосту працюють поперемінно, але все одно це не зовсім правильно.
Великий мінус в тому, що китайські інженери, при підборі операційних підсилювачів вибрали ОУ з максимальною напругою в 36 Вольт, але не подумали, що в схемі є джерело негативної напруги і вхідний напруга в такому варіанті обмежена на рівні 31 Вольт (36-5 \u003d 31 ). При вхідних 24 Вольта змінного струму, постійне буде близько 32-33 Вольта.
Тобто ОУ працюватимуть в позамежному режимі (36 це максимум, штатний 30).

Я ще розповім про плюси і мінуси, а так само про модернізацію пізніше, а зараз перейду до власне збірці.

Для початку розкладаємо все те, що входить в комплект. Це полегшить складання, та й просто буде наочніше видно, що вже встановили, а що ще залишилося.

Я рекомендую починати збірку з найнижчих елементів, так як якщо спочатку встановити високі, то низькі потім буде незручно ставити.
Також краще почати з установки тих компонентів, яких більше однакових.
Почну я з резисторів, і це будуть резистори номіналом 10 КОм.
Резистори якісні і мають точність 1%.
Кілька слів про резисторах. Резистори мають кольорове маркування. Багатьом це може здатися незручним. Насправді це краще ніж цифробуквене маркування, так як маркування видно в будь-якому положенні резистора.
Не варто лякатися кольорового маркування, на початковому етапі можна користуватися, а згодом буде виходити визначати її вже і без нього.
Для розуміння і зручної роботи з такими компонентами треба лише запам'ятати дві речі, які починаючому радіоаматорові знадобляться в житті.
1. Десять основних кольорів маркування
2. Номінали ряду, вони не сильно знадобляться при роботі з точними резисторами ряду Е48 і Е96, але такі резистори зустрічаються куди рідше.
Будь-радіоаматор з досвідом перерахує їх просто по пам'яті.
1, 1.1, 1.2, 1.3, 1.5, 1.6, 1.8, 2, 2.2, 2.4, 2.7, 3, 3.3, 3.6, 3.9, 4.3, 4.7, 5.1, 5.6, 6.2, 6.8, 7.5, 8.2, 9.1.
Всі інші номінали є множенням цих на 10, 100 і т.п. Наприклад 22к, 360к, 39Ом.
Що дає ця інформація?
А дає вона те, що якщо резистор ряду Е24, то наприклад комбінація кольорів -
Синій + зелений + жовтий в ньому неможлива.
Синій - 6
Зелений - 5
Жовтий - х10000
тобто за розрахунками виходить 650к, але такого номіналу в ряду Е24 немає, є або 620 або 680, значить або колір розпізнано неправильно, або колір змінений, або резистор НЕ ряду Е24, але останнє буває рідко.

Гаразд, вистачить теорії, перейдемо далі.
Висновки резисторів перед монтажем я формую, зазвичай за допомогою пінцета, але деякі використовують для цього невелику саморобний пристрій.
Обрізки висновків не поспішаємо викидати, буває що вони можуть стати в нагоді для перемичок.

Встановивши основну кількість я дійшов до одиночних резисторів.
Тут може бути важче, розбиратися з номіналами доведеться частіше.

Компоненти я відразу не паяю, а просто обкушує і загинаю висновки, причому саме спочатку обкушує, а потім загинаю.
Робиться це дуже легко, плата слід тримати у лівій руці (якщо ви правша), одночасно притискається встановлюється компонент.
У правій руці знаходяться бокорізи, обкушує висновки (іноді навіть відразу декількох компонентів), і бічною гранню бокорезов відразу загинаємо висновки.
Робиться це все дуже швидко, через деякий час вже на автоматизмі.

Ось і дійшли до останнього дрібного резистора, номінал необхідного і того що залишився збігається, вже непогано :)

Встановивши резистори переходимо до діодів і стабілітронів.
Дрібних діодів тут чотири, це популярні 4148, стабілітронів два на 5.1 Вольта кожен, так що заплутатися дуже важко.
Їм також формуючи висновки.

На платі катод позначений смугою, також як на діодах і стабілітронах.

Хоч плата і має захисну маску, але я все одно рекомендую загинати висновки так, щоб вони не потрапляли на поруч йдуть доріжки, на фото висновок діода відігнуть в сторону від доріжки.

Стабілітрони на платі відзначені також як маркування на них - 5V1.

Керамічних конденсаторів в схемі не дуже багато, але їх маркування може заплутати початківця радіоаматора. До речі вона також підпорядковується ряду Е24.
Перші дві цифри - номінал в пікофарад.
Третя цифра - кількість нулів, які треба додати до номіналу
Тобто для прикладу 331 \u003d 330пФ
101 - 100пФ
104 - 100000пФ або 100нФ або 0.1мкФ
224 - 220000пФ або 220нФ або 0.22мкФ

Основна кількість пасивних елементів встановлено.

Після цього переходимо до установки операційних підсилювачів.
Напевно я б порекомендував купити до них панельки, але я упаяв як є.
На платі, як і на самій мікросхемі, відзначений перший висновок.
Решта висновки вважаються проти годинникової стрілки.
На фото видно місце під операційний підсилювач і то, як він повинен ставитися.

У мікросхем я загинаю не всі висновки, а тільки пару, зазвичай це крайні висновки по діагоналі.
Ну і краще обкусив їх так, щоб вони стирчали приблизно на 1 мм над платою.

Все, ось тепер можна перейти до пайки.
Я використовую самий звичайний паяльник з контролем температури, але цілком достатньо і звичайного паяльника потужністю приблизно 25-30 Ватт.
Припій діаметром 1мм з флюсом. Я спеціально не вказую марку припою, так як на котушці нерідний припій (рідні котушки 1кг вагою), а назва його мало кому буде знайоме.

Як я вище писав, плата якісна, паяется дуже легко, ніякі флюси я не застосовував, вистачає тільки того, що є в припої, треба тільки не забувати іноді струшувати зайвий флюс з жала.

Тут я зробив фото з прикладом гарної пайки і не дуже.
Хороша пайка повинна виглядати як невелика крапелька обволікає висновок.
Але на фото є пара місць, де припою явно мало. Таке пройде на двосторонній платі з металізацією (там припій затікає ще й всередину отвору), але так не можна робити на односторонній платі, з часом така пайка може «відвалитися».

Висновки транзисторів також треба попередньо відформувати, робити це треба так, щоб висновок не деформувався близько підстави корпусу (аксакали згадають легендарні КТ315, у яких любили відламуватися висновки).
Потужні компоненти я формую трохи по іншому. Формування проводиться так, щоб компонент стояв над платою, в такому випадку тепло менше буде переходить на плату і не буде її руйнувати.

Так виглядають відформовані потужні резистори на платі.
Всі компоненти паялісь тільки знизу, припой який ви бачите на верхній частині плати проник крізь отвір завдяки капілярному ефекту. Бажано паяти так, щоб припій трохи проникав на верхню частину, це збільшить надійність пайки, а в разі важких компонентів їх кращу стійкість.

Якщо до цього висновки компонентів я формував за допомогою пінцета, то для діодів вже знадобляться невеликі плоскогубці з вузькими губками.
Формуються висновки приблизно також як у резисторів.

Але ось при установці є відмінності.
Якщо у компонентів з тонкими висновками спочатку відбувається установка, потім обкушування, то у діодів все навпаки. Ви просто не загнеться після обкушування такий висновок, тому спочатку загинаємо висновок, потім обкушує зайве.

Силовий вузол зібраний із застосуванням двох транзисторів включених по схемі Дарлінгтона.
Один з транзисторів встановлюється на невеликий радіатор, краще через термопасту.
У комплекті було чотири гвинтика М3, один йде сюди.

Пара фото майже згуртованою плати. Установку клемників і інших компонентів я розписувати не буду, це інтуїтивно зрозуміло, та й видно по фотографії.
До речі щодо клемників, на платі встановлені клемники для підключення входу, виходу, харчування вентилятора.

Плату я поки не промивав, хоча часто роблю це на цьому етапі.
Обумовлено це тим, що буде ще невелика частина з доопрацювання.

Після основного етапу зборки у нас залишилися такі компоненти.
потужний транзистор
Два змінних резистора
Два роз'єму для установки на плату
Два роз'єму з проводами, до речі дроти дуже м'які, але невеликого перерізу.
Три гвинтика.

Спочатку виробник задумував розмістити змінні резистори на самій платі, але так вони ставляться настільки незручно, що я навіть не став їх паяти і показав просто для прикладу.
Вони стоять дуже близько і регулювати буде вкрай незручно, хоча і реально.

Але спасибі що не забули дати в комплекті дроти з роз'ємами, так набагато зручніше.
У такому вигляді резистори можна винести на передню панель приладу, а плату встановити в зручному місці.
Попутно запаяв потужний транзистор. це звичайний біполярний транзистор, Але він має максимальну рассеиваемую потужність до 100 Ватт (природно при установці на радіатор).
Залишилося три гвинтика, я не зрозумів куди їх навіть застосувати, якщо по кутах плати, то треба чотири, якщо кріпити потужний транзистор, то вони короткі, в загальному загадка.

Живити плату можна від будь-якого трансформатора з вихідним напругою до 22 Вольт (в характеристиках заявлено 24, але я вище пояснив чому таку напругу застосовувати не можна).
Я вирішив використовувати давно лежить у мене трансформатор для підсилювача Романтика. Чому для, а не від, так тому, що він ще ніде не стояв :)
Цей трансформатор має дві вихідні силові обмотки по 21 Вольту, дві допоміжні по 16 Вольт і екранує обмотку.
Напруга вказано для вхідного 220, але так як у нас зараз вже стандарт 230, то і вихідні напруги будуть трохи вище.
Розрахункова потужність трансформатора близько 100 Ватт.
Вихідні силові обмотки я Запаралеленими, щоб отримати більше струм. Можна було звичайно використовувати схему випрямлення з двома діодами, але краще з нею не буде, тому залишив так як є.

Для тих, хто не знає як визначити потужність трансформатора, я зняв невелике відео.

Перше пробне включення. На транзистор я встановив невеликий радіатор, але навіть в такому вигляді був досить великий нагрів, так як БП лінійний.
Регулювання струму і напруги відбувається без проблем, все запрацювало відразу, тому я вже цілком можу рекомендувати цей конструктор.
Перше фото - стабілізація напруги, друге - струму.

Для початку я перевірив, що видає трансформатор після випрямлення, так як це визначає максимальна вихідна напруга.
У мене вийшло близько 25 Вольт, не густо. Ємність фільтруючого конденсатора 3300мкФ, я б радив його збільшити, але навіть в такому вигляді пристрій цілком працездатний.

Так як для подальшої перевірки треба було вже застосовувати нормальний радіатор, то я перейшов до збірки усією майбутньої конструкції, так як установка радіатора залежала від задуманого конструктиву.
Я вирішив застосувати лежить у мене радіатор Igloo7200. За заявою виробника такий радіатор здатний розсіювати до 90 Ватт тепла.

У пристрої буде застосований корпус Z2A по ідеї польського виробництва, ціна близько 3 доларів.

Спочатку я хотів відійти від приївся моїм читачам корпусу, в якому я збираю всякі електронні штучки.
Для цього я вибрав трохи менший корпус і купив до нього вентилятор з сіточкою, але всунути в нього всю начинку не виходило і був придбаний другий корпус і відповідно другий вентилятор.
В обох випадках я купував вентилятори Sunon, мені дуже подобається продукція цієї фірми, також в обох випадках купувалися вентилятори на 24 Вольта.

Ось так за задумом у мене повинен був встановлюватися радіатор, плата і трансформатор. Залишається навіть трохи місця на розширення начинки.
Всунути вентилятор всередину не виходило ніяк, тому було прийнято рішення розмістити його зовні.

Розмічаємо кріпильні отвори, нарізаємо різьблення, пригвинчуємо для примірки.

Так як обраний корпус має внутрішню висоту 80мм, а плата також має такий розмір, то я закріпив радіатор так, щоб плата виходила симетрично по відношенню до радіатора.

Висновки потужного транзистора також треба трохи відформувати щоб вони не деформувалися при прижатии транзистора до радіатора.

Невеликий відступ.
Виробник чому то задумав місце для установки досить невеликого радіатора, через це при установці нормального виходить так, що стабілізатор живлення вентилятора і роз'єм для його підключення заважають.
Мені довелося їх випаять, а місце де вони були, заклеїти скотчем, щоб не було з'єднання з радіатором, так як на ньому присутня напруга.

Зайвий скотч із зворотного боку я обрізав, інакше виходило як то зовсім неакуратно, будемо робити по феншуй :)

Так виглядає друкована плата з остаточно встановленим радіатором, транзистор встановлюється через термопасту, і краще застосувати хорошу термопасту, Так як транзистор розсіює потужністю можна порівняти з потужним процесором, Тобто близько 90 Ватт.
Заодно я відразу зробив отвір для установки плати регулятора обертів вентилятора, яке в підсумку все одно довелося пересвердлювати :)

Для установки нуля і викрутив обидва регулятора в крайнє ліве положення, відключив навантаження і виставив на виході нуль. Тепер вихідна напруга буде регулюватися від нуля.

Далі кілька тестів.
Я перевіряв точність підтримки вихідної напруги.
Холостий хід, напруга 10.00 Вольт
1. Струм навантаження 1 Ампер, напруга 10,00 Вольт
2. Струм навантаження 2 Ампера, напруга 9.99 Вольта
3. Струм навантаження 3 Ампера, напруга 9.98 Вольта.
4. Струм навантаження 3,97 Ампера, напруга 9.97 Вольта.
Характеристики досить непогані, при бажанні їх можна ще трохи поліпшити, змінивши точку підключення резисторів зворотнього зв'язку по напрузі, але як на мене, досить і так.

Також я перевірив рівень пульсацій, перевірка проходила при струмі 3 Ампера і вихідній напрузі 10 Вольт

Рівень пульсацій склав близько 15мВ, що дуже добре, правда подумав, що насправді пульсації, показані на скріншоті, швидше за пролазили від електронної навантаження, ніж від самого БП.

Після цього я приступив до збірки самого пристрою в цілому.
Почав з установки радіатора з платою блоку живлення.
Для цього розмітив місце установки вентилятора і роз'єму для підключення живлення.
Отвір розмічають не зовсім круглим, з невеликими «зрізами» вгорі і внизу, вони потрібні для збільшення міцності задній панелі після вирізання отвору.
Найбільшу складність зазвичай представляють отвори складної форми, наприклад під роз'єм живлення.

Великий отвір вирізається з великої купи маленьких :)
Дрелька + свердло діаметром 1мм іноді творять дива.
Свердлимо отвори, багато отворів. Може здатися що це довго і нудно. Ні, навпаки, це дуже швидко, повна сверловка панелі займає близько 3 хвилин.

Після цього я зазвичай ставлю свердло трохи більше, наприклад 1.2-1.3мм і проходжу їм як фрезою, виходить такий ось проріз:

Після цього беремо в руки невеликий ніж і зачищаємо отримані отвори, заодно трохи підрізаємо пластмасу, якщо отвір вийшло трохи менше. Пластмаса досить м'яка, тому працювати зручно.

Останнім етапом підготовки свердлимо кріпильні отвори, можна сказати що основна робота над задньою панеллю закінчена.

Встановлюємо радіатор з платою і вентилятор, приміряємо вийшов результат, при необхідності «допрацьовуємо за допомогою напилка».

Майже на самому початку я згадав про доопрацювання.
Допрацьовувати я буду трохи.
Для початку я вирішив замінити рідні діоди у вхідному діодному мосту на діоди Шотткі, я купив для цього чотири штуки 31DQ06. і тут я повторив помилку розробників плати, купивши за інерцією діоди на той же струм, а треба було на більший. Але все одно нагрів діодів буде менше, так як падіння на діодах Шотткі менше, ніж на звичайних.
У другу чергу я вирішив замінити шунт. Мене не влаштовувало не тільки те, що він гріється як праска, а й те, що на ньому падає близько 1.5 Вольта, які можна пустити в справу (в сенсі в навантаження). Для цього я взяв два вітчизняних резистора 0.27Ома 1% (це ще й поліпшить стабільність). Чому так не зробили розробники, незрозуміло, ціна рішення абсолютно та ж сама що і в варіанті з рідним резистором на 0.47 Ома.
Ну і вже швидше як доповнення я вирішив замінити рідний конденсатор фільтра 3300мкФ більш якісний і ємний Capxon 10000 мкФ ...

Так виглядає вийшла конструкція з заміненими компонентами і встановленою платою термоконтроля вентилятора.
Вийшло трохи колгоспно, і до того ж я випадково зірвав один п'ятачок на платі при установці потужних резисторів. Взагалі можна було спокійно застосувати менш потужні резистори, наприклад один резистор на 2 Ватта, просто у мене такого не було в наявності.

Знизу також додалося трохи компонентів.
Резистор на 3.9к, паралельно крайнім контактам роз'єму для підключення резистора регулювання струму. Він потрібен для зменшення напруги регулювання так як напруга на шунт у нас тепер інше.
Пара конденсаторів на 0.22мкФ, один паралельно виходу з резистора регулювання струму, для зменшення наведень, другий просто по виходу блоку живлення, він не особливо потрібен, просто я випадково дістав відразу пару і вирішив застосувати обидва.

Вся силова частина з'єднана, на трансформатор попутно встановлена \u200b\u200bплата з доданими мостом і конденсатором для харчування індикатора напруги.
За великим рахунком ця плата є обов'язковою в поточному варіанті, але живити індикатор від граничних для нього 30 Вольт у мене рука не піднялася і я вирішив використовувати додаткову обмотку на 16 Вольт.

Для організації передньої панелі були використані наступні компоненти:
Клеми для підключення навантаження
Пара металевих ручок
вимикач живлення
Червоний світлофільтр, заявлений як світлофільтр для корпусів КМ35
Для індикації струму і напруги я вирішив використовувати плату залишилася у мене після написання одного з оглядів. Але мене не влаштовували маленькі індикатори і тому були куплені більші з висотою цифри 14мм, а до них була виготовлена \u200b\u200bдрукована плата.

взагалі дане рішення тимчасове, але хотілося навіть тимчасово зробити акуратно.

Кілька етапів підготовки передній панелі.
1. Креслимо макет передній панелі в натуральну величину (я використовую звичайний Спринт Лайаут). Перевага застосування однакових корпусів в тому, що підготувати нову панель дуже просто, так як вже відомі необхідні розміри.
Докладаємо роздруківку до передньої панелі і в кутах квадратних / прямокутних отворів свердлимо розмічальні отвори діаметром 1мм. Тим же свердлом насверливаем центри інших отворів.
2. За отриманим отворів розмічаємо місця різу. Міняємо інструмент на тонку дискову фрезу.
3. Прорізаємо прямі лінії, спереду чітко за розмірами, ззаду трохи більше, щоб проріз був максимально повним.
4. Виламу вирізані шматки пластмаси. Я зазвичай їх не викидаю, так як вони ще можуть стати в нагоді.

Аналогічно підготовці задній панелі обробляємо отримані отвори за допомогою ножа.
Отвори великого діаметра я рекомендую свердлити, воно не «закушує» пластмасу.

Приміряємо те, що у нас вийшло, при необхідності допрацьовуємо за допомогою надфіля.
Мені довелося трохи розширювати отвір під вимикач.

Як я вище писав, для індикації я вирішив використовувати плату, що залишилася від одного з минулих оглядів. Взагалі це дуже погане рішення, але для тимчасового варіанта більш ніж підходяще, я пізніше поясню чому.
Випаюємо з плати індикатори та роз'єми, продзвонювати старі індикатори та нові.
Я розписав собі цоколевку обох індикаторів, щоб не заплутатися.
У рідному варіанті були застосовані чотирирозрядні індикатори, я застосував Трехразрядное. так як більше у мене не влазив у вікно. Але так як четвертий розряд потрібен лише для відображення літери A або U, то їх втрата не критична.
Світлодіод індикації режиму обмеження струму я розташував між індикаторами.

Підготовляю все необхідне, зі старою плати випаюю резистор на 50мОм, який буде використовуватися як і раніше, як струмові шунта.
Ось з цим шунтом і пов'язана проблема. Справа в тому, що в такому варіанті у мене буде падіння напруги на виході на 50мВ на кожен 1 Ампер струму навантаження.
Позбутися від цієї проблеми можна двома способами, застосувати два окремих вимірювача, на струм і напруга, при цьому живити вольтметр від окремого джерела живлення.
Другий спосіб - встановити шунт в плюсовом полюсі БП. Обидва варіанти мені не підходили під тимчасове рішення, тому я вирішив наступити на горло своєму перфекціонізму і зробити спрощений варіант, але далеко не найкращий.

Для конструкції я використовував монтажні стійки, що залишилися від плати DC-DC перетворювача.
З ними у мене вийшла дуже зручна конструкція, Плата індикатора кріпиться до плати ампервольтметра, яка в свою чергу кріпиться до плати силових клем.
Вийшло навіть краще ніж я очікував :)
Також на платі силових клем я розташував Струмовимірювальні шунт.

Отримана в результаті конструкція передньої панелі.

А потім я згадав, що забув встановити більш потужний захисний діод. довелося допаювати його потім. Я використовував діод, що залишився після заміни діодів у вхідному мосту плати.
Звичайно по хорошому треба би ще додати запобіжник, але це вже не в цій версії.

А ось резистори регулювання струму і напруги я вирішив поставити краще, ніж ті, які запропонував виробник.
Рідні цілком якісні, і мають плавний хід, але це звичайні резистори і як на мене лабораторний блок живлення повинен мати можливість більш точного підстроювання вихідної напруги і струму.
Ще коли я думав замовити плату БП, то я побачив в магазині і замовив на огляд і їх, тим більше що вони мали той же номінал.

Взагалі я зазвичай застосовую для таких цілей інші резистори, вони поєднують в собі відразу два резистора, для грубої і плавного регулювання, але в останнім часом не можу знайти їх у продажу.
Може хто небудь знає їх імпортні аналоги?

Резистори цілком якісні, кут повороту 3600 градусів, або по простому - 10 повних обертів, що забезпечує перебудову 3 Вольта або 0.3 Ампера на 1 оборот.
З такими резисторами точність регулювання виходить приблизно в 11 разів точніше ніж зі звичайними.

Нові резистори в порівнянні з рідними, габарит звичайно вражає.
Попутно я трохи вкоротив дроти до резисторам, це повинно поліпшити стійкість.

Упакував все в корпус, в принципі навіть залишилося небагато місця, є куди рости :)

Екранує обмотку я поєднав із заземлюючим провідником роз'єму, плата додаткового харчування розташована прямо на клемах трансформатора, це звичайно не дуже акуратно, але іншого варіанту я поки не придумав.

Перевірка після складання. Все завелося майже з першого разу, я випадково переплутав два розряду на індикаторі і довго не міг зрозуміти що не так ст регулюванням, після перемикання все стало як треба.

Останній етап - вклеювання світлофільтру, установка ручок та збирання корпусу.
Світлофільтр має по периметру потоншення, основна частина топиться в вікно корпусу, а більш тонка частина приклеюється двостороннім скотчем.
Ручки спочатку були розраховані під діаметр вала 6.3мм (якщо не плутаю), у нових резисторів вал тонше, довелося одягнути на вал пару шарів термоусадки.
Передню панель я вирішив поки ніяк не оформляти і тому є дві причини:
1. Управління настільки інтуїтивно зрозуміло, що немає поки особливого сенсу в написах.
2. Я планую допрацьовувати цей блок живлення, тому можливі зміни в дизайні передньої панелі.

Пара фото вийшла конструкції.
Вид спереду:

Вид ззаду.
Уважні читачі напевно помітили, що вентилятор стоїть так, що видуває гаряче повітря з корпусу, а не нагнітає холодне між ребер радіатора.
Я вирішив так зробити тому, що радіатор по висоті трохи менше корпусу, І щоб гаряче повітря не потрапляло всередину, я поставив вентилятор навпаки. Це звичайно помітно знижує ефективність відведення тепла, але дозволяє трохи вентилювати і простір усередині БП.
Додатково я рекомендував би зробити кілька отворів знизу нижньої половини корпусу, але це вже скоріше доповнення.

Після всіх переробок у мене утворювався струм трохи менше, ніж в початковому варіанті, і склав близько 3.35 Ампера.

І так, спробую розписати плюси і мінуси даної плати.
плюси
Відмінна якість виготовлення.
Майже правильна схемотехніка пристрою.
Повний комплект деталей для зборки плати стабілізатора блоку живлення
Добре підходить початківцям радіоаматорам.
У мінімальному вигляді додатково вимагає тільки трансформатор і радіатор, в більш розширеному ще й ампервольтметр.
Повністю працездатний після складання, хоча і з деякими нюансами.
Відсутність ємних конденсаторів на виході БП, безпечний при перевірці світлодіодів і т.п.

мінуси
Неправильно обраний тип операційних підсилювачів, через це діапазон вхідної напруги повинен бути обмежений на рівні 22 Вольта.
Не дуже підходить номінал резистора вимірювання струму. Він працює в нормальному для нього тепловому режимі, але краще його замінити, так як нагрів дуже великий і може нашкодити оточуючим компонентів.
Вхідний діодний міст працює на максимумі, краще замінити діоди на більш потужні

Моя думка. У процесі складання у мене склалося враження, що схему розробляли дві різні людини, один застосував правильний принцип регулювання, джерело опорного напруги, джерело напруги негативної полярності, захист. Другий неправильно підібрав під цю справу шунт, операційні підсилювачі і діодний міст.
Схемотехніка пристрої дуже сподобалася, а розділі доопрацювання я спочатку хотів замінити операційні підсилювачі, навіть купив мікросхеми з максимальним робочим напругою в 40 Вольт, але потім передумав допрацьовувати. але в решті рішення досить правильне, регулювання плавна і лінійна. Нагрівання звичайно є, без нього нікуди. Взагалі як на мене, то для початківця радіоаматора це дуже непоганий і корисний конструктор.
Напевно знайдуться люди, які напишуть що простіше купити готовий, але я думаю що самому зібрати і цікавіше (напевно це найголовніше) і корисніше. Крім того у багатьох цілком спокійно вдома знайдеться і трансформатор і радіатор від старого процесора, і якась коробочка.

Уже в процесі написання огляду у мене ще більше посилилося почуття, що цей огляд буде початком в серії оглядів присвячених лінійному блоку живлення, є думки з доопрацювання -
1. Переклад схеми індикації і управління в цифровий варіант, можливо з підключенням до комп'ютера
2. Заміна операційних підсилювачів на високовольтні (поки не знаю на які)
3. Після заміни ОУ хочу зробити дві автоматично перемикаються ступені і розширити діапазон вихідної напруги.
4. Змінити принцип вимірювання струму в пристрої індикації так, щоб не було осідання напруги під навантаженням.
5. Додати можливість відключення вихідної напруги кнопкою.

На цьому напевно і все. Можливо я ще що то згадаю і доповню, але більше я чекаю коментарів з питаннями.
Також в планах присвятити ще кілька оглядів конструкторам для початківців радіоаматорів, можливо у кого небудь будуть пропозиції з приводу певних конструкторів.

Чи не для людей зі слабкими нервами

Спочатку не хотів показувати, але потім вирішив все таки зробити фото.
Зліва блок живлення, яким я користувався багато років до цього.
Це простенький лінійний БП з виходом 1-1.2 Ампера при напрузі до 25 Вольт.
Ось його я і захотів замінити на щось більш потужне і правильне.

Товар надано для написання огляду магазином. Огляд опублікований відповідно до п.18 Правил сайту.