Блок питания - незаменимая вещь в арсенале радиолюбителя. Обычно готовые регулируемые блоки питания стоят весьма приличные суммы, поэтому очень часто для домашней радиолаборатории блок питания изготавливается самостоятельно.

Итак, прежде всего нужно определиться с требованиями к блоку питания. Мои требования были таковыми:

1) Стабилизированный регулируемый выход 3-24 В с нагрузкой по току минимум 2 А для питания радиоаппаратуры и налаживаемых радиосхем.

2) Нерегулируемый выход 12/24 В с большой нагрузкой по току для опытов по электрохимии

Для удовлетворения первой части я решил использовать готовый интегральный стабилизатор, а для второй - сделать выход после диодного моста в обход стабилизатора.

Итак, после того как определились с требованиями начинаем поиски деталей. У себя в закромах я нашел мощный трансформатор ТС-150-1 (кажется от проектора), который как раз выдает 12 и 24 В, конденсатор на 10000 мкФ 50 В. Остальное пришлось закупать. Итак в кадре трансформатор, конденсатор, микросхема стабилизатора и обвязка:

После длительных поисков подходящего корпуса была куплена салфетница Ikea (299 руб) которая отлично подошла по габаритам и была выполнена из толстого пластика (2 мм) и с крышкой из нержавейки. В магазине радиодеталей также были куплены врезные выключатели, радиатор для стабилизатора, диодный мост (на 35А) и механический вольтметр для визуального контроля напряжения, что бы не прибегать каждый раз к услугам мультиметра. Детали на фото:

Итак, немного теории. В качестве стабилизатора было решено применить интегральный стабилизатор, который по принципу работы представляет собой линейный компенсационный стабилизатор. Промышленностью выпускаются множество микросхем-стабилизаторов, как на фиксированное напряжение, так и регулируемые. Микросхемы бывают разной мощности, как на 0,1 А так и на 5 А и более. Данные микросхемы обычно содержат в себе защиту от короткого замыкания в нагрузке. При конструировании блока питания нужно решить, какой мощности нужен стабилизатор, и должен он быть на фиксированное напряжение или регулируемым. Подобрать соответствующую микросхему можно в таблицах, например тут: http://promelec.ru/catalog_info/48/74/256/116/

Или тут: http://promelec.ru/catalog_info/48/74/259/119/

Схема включения регулируемого стабилизатора:

Нерегулируемые включаются еще проще, но на всякий случай поглядите в даташите. Для своего блока питания я взял стабилизатор КР142ЕН22А на 7.5А. Единственная тонкость, мешающая легко получать большие токи, это тепловыделение. Дело в том что мощность равная (Uвх-Uвых)*I будет рассеиваться стабилизатором виде тепла, а возможности по рассеянию тепла весьма ограничены, поэтому для получения больших стабилизированных токов нужно также менять Uвх, например коммутирую обмотки трансформатора. Что касается схемы. C1 выбирается исходя из 2000 мкФ на каждый ампер получаемого тока. С2-С4 желательно разместить непосредственно рядом со стабилизатором. Также рекомендуется параллельно со стабилизатором включить диод в обратном направлении для защиты от переполюсовки. В остальном схема блока питания классическая.

220 вольт подается на первичную обмотку трансформатора, со вторичной обмотки снятое напряжение идет на диодный мост, и выпрямленное поступает на сглаживающий конденсатор большой емкости. К конденсатору подключается стабилизатор, но напряжение можно снимать и напрямую с конденсатора, когда нужны большие токи и не важна стабилизация. Привести конкретную инструкцию что куда паять бессмысленно - всё решается исходя из имеющихся деталей.

Вот внешний вид платочки, припаянной к стабилизатору:

Детали скомпонованы в корпусе и сделаны все необходимые прорези в крышке. Во время обработки были заменены врезные выключатели на тумблеры т.к. для их установки нужно меньше труда, а нержавейка, из которой сделана крышка, очень плохо поддается обработке вручную.

Все детали установлены и соединены проводами. Сечение проводов выбирается исходя из максимальных токов. Чем сечение больше тем лучше.

Ну и фото получившегося блока питания:

Выключатель слева вверху - выключатель питания. Правее него выключатель режима «force» отключающего стабилизатор и дающего выход непосредственно с диодного моста (10А при 12/24В). Ниже выключатель 12/24 В коммутирующий части вторичной обмотки. Под вольтметром ручка переменного резистора регулировки. Ну и клеммы выхода.

Изготовить блок питания 12В своими руками несложно, но для этого вам потребуется изучить немного теории. В частности, из каких узлов состоит блок, за что отвечает каждый элемент изделия, основные параметры каждого. Также важно знать, какие трансформаторы необходимо использовать. Если нет подходящего, то можно перемотать вторичную обмотку самостоятельно для получения нужного напряжения на выходе. Нелишним будет узнать о методах травления печатных плат, а также про изготовление корпуса блока питания.

Компоненты блока питания

Основной элемент любого блока питания - это При его помощи происходит снижение напряжения в сети (220 Вольт) до 12 В. В конструкциях, рассмотренных ниже, можно использовать как самодельные трансформаторы с перемотанной вторичной обмоткой, так и готовые изделия, без модернизации. Нужно только учитывать все особенности и проводить правильный расчет сечения провода и количества витков.

Второй элемент по важности - это выпрямитель. Изготовляется он из одного, двух либо четырех полупроводниковых диодов. Все зависит от типа схемы, по которой собирается самодельный блок питания. Например, для реализации удвоения напряжения нужно использовать два полупроводника. Для выпрямления без увеличения достаточно одного, но лучше применить мостовую схему (все пульсации тока сглаживаются). После выпрямителя обязательно наличие электролитического конденсатора. Желательна установка стабилитрона с подходящими параметрами, он позволяет на выходе сделать стабильное напряжение.

Что такое трансформатор

Трансформаторы, используемые для выпрямителей, имеют следующие компоненты:

1. Сердечник (магнитопровод, изготовленный из металла либо ферромагнетика).
2. Сетевую обмоту (первичная). Запитывается от 220 Вольт.
3. Вторичную обмотку (понижающую). Служит для подключения выпрямителя.

Теперь обо всех элементах более подробно. Сердечник может иметь любую форму, но наиболее распространены Ш-образные и U-образные. Реже встречаются тороидальные, но у них специфика иная, чаще применяются в инверторах (преобразователях напряжения, например, из 12 в 220 Вольт), нежели в обычных выпрямительных устройствах. Блок питания 12В 2А целесообразнее делать с использованием трансформатора, имеющего Ш-образный или U-образный сердечник.

Обмотки могут располагаться как друг на друге (сначала первичная, а после вторичная), на одном каркасе, так и на двух катушках. В качестве примера можно привести трансформатор с U-образным сердечником, на котором имеются две катушки. На каждой из них произведена намотка половины первичной и вторичной обмоток. При подключении трансформатора требуется соединять выводы последовательно.

Как произвести расчет трансформатора

Допустим, вы решили намотать вторичную обмотку трансформатора самостоятельно. Для этого вам надо будет узнать величину главного параметра - напряжения, которое можно будет снять с одного витка. Это самый простой способ, которым можно воспользоваться при изготовлении трансформатора. Намного сложнее вычислить все параметры, если требуется намотка не только вторичной, но и первичной обмотки. Необходимо для этого знать сечение магнитопровода, его проницаемость и свойства. Если рассчитывать блок питания 12В 5А самому, то этот вариант получается более точным, нежели подстраиваться под готовые параметры.

Первичную обмотку наматывать сложнее, чем вторичную, так как в ней может быть несколько тысяч витков тонкого провода. Можно упростить задачу и самодельный блок питания изготовить при помощи специального станка.

Чтобы рассчитать вторичную обмотку, нужно намотать 10 витков тем проводом, который планируете использовать. Соберите трансформатор и, соблюдая технику безопасности, подключите его первичную обмотку к сети. Проведите замер напряжения на выводах вторичной обмотки, полученное значение разделите на 10. Теперь число 12 разделите на полученное значение. И получаете количество витков, необходимое для вырабатывания 12 Вольт. Можно добавить немного, чтобы компенсировать (достаточно увеличить на 10%).

Диоды для блока питания

Выбор полупроводниковых диодов, используемых в выпрямителе блока питания, напрямую зависит от того, какие значения параметров трансформатора необходимо получить. Чем больше сила тока на вторичной обмотке, тем мощнее диоды необходимо использовать. Предпочтение стоит отдавать тем деталям, которые изготовлены на основе кремния. Но не стоит брать высокочастотные, так как они не предназначены для использования в выпрямительных устройствах. Их основное предназначение - детектирование высокочастотного сигнала в радиоприемных и передающих устройствах.

Идеальное решение для маломощных блоков питания - это применение диодных сборок, блок питания 12В 5А с их помощью можно разместить в гораздо меньшем корпусе. Диодные сборки - это набор из четырех полупроводниковых диодов. Используются они исключительно для выпрямления переменного тока. Работать с ними гораздо удобней, не нужно делать много соединений, достаточно на два вывода подать напряжение от вторичной обмотки трансформатора, а с оставшихся снять постоянное.

Стабилизация напряжения

После изготовления трансформатора обязательно проведите замер напряжения на выводах его вторичной обмотки. Если оно превышает значение 12 Вольт, то необходимо провести стабилизацию. Даже самый простой блок питания 12В плохо будет работать без этого. Следует учесть, что в питающей сети величина напряжения непостоянна. Подключите вольтметр к розетке и проведите замеры в разное время. Так, например, днем оно может подскочить до 240 Вольт, а вечером опуститься даже до 180. Все зависит от нагрузки на линию электропередач.

Если у вас в первичной обмотке трансформатора изменяется напряжение, то оно будет нестабильно и во вторичной. Чтобы компенсировать это, нужно применить устройства, называемые стабилизаторами напряжения. В нашем случае можно использовать стабилитроны с подходящей величиной параметров (тока и напряжения). Стабилитронов множество, подберите необходимые элементы до того, как делать 12В блок питания.

Существуют и более «продвинутые» элементы (типа КР142ЕН12), которые представляют собой комплект из нескольких стабилитронов и пассивных элементов. Их характеристики намного лучше. Также встречаются и зарубежные аналоги подобных устройств. Необходимо познакомиться с этими элементами до того, как сделать12В блок питания вы решите самостоятельно.

Особенности импульсных блоков питания

Блоки питания такого типа нашли широкое применение в персональных компьютерах. У них на выходе имеется два значения напряжения: 12 Вольт - для питания приводов дисководов, 5 Вольт - для функционирования микропроцессоров и иных устройств. Отличие от простых блоков питания состоит в том, что на выходе сигнал не постоянный, а импульсный - по форме похож на прямоугольники. В первый период времени сигнал появляется, во второй он равен нулю.

Также имеются отличия и в схеме устройства. Для нормального функционирования самодельный импульсный блок питания нуждается в выпрямлении сетевого напряжения без предварительного понижения его значения (на входе отсутствует трансформатор). Использовать импульсные блоки питания можно как самостоятельные устройства, так и их модернизированные аналоги - аккумуляторные батареи. В итоге можно получить простейший бесперебойник, причем его мощность будет зависеть от параметров блока питания и типа используемых батарей.

Как получить бесперебойное питание?

Блок питания достаточно подключить параллельно аккумуляторной батарее, чтобы при выключении электричества все устройства продолжили работать в нормальном режиме. При подключенной сети блок питания производит зарядку батареи, принцип схож с работой электроснабжения автомобиля. А когда бесперебойный блок питания 12В отключаете от сети, происходит подача напряжения на всю аппаратуру от аккумулятора.

Но бывают случаи, когда необходимо на выходе получить сетевое напряжение 220 Вольт, например, для питания персональных компьютеров. В этом случае потребуется внедрение в схему инвертора - устройства, которое преобразует постоянное напряжение 12 Вольт в переменное 220. Схема оказывается сложнее, нежели у простого блока питания, но собрать его можно.

Фильтрация и отсечение переменной составляющей

Важное место в выпрямительной технике занимают фильтры. Взгляните на блок питания 12В, схема которого наиболее распространена. Она состоит из конденсатора, сопротивления. Фильтры отсекают все лишние гармоники, оставляя на выходе блока питания постоянное напряжение. Например, простейший фильтр - это электролитический конденсатор с большой емкостью. Если взглянуть на его работу при постоянном и переменном напряжениях, то становится ясен его принцип функционирования.

В первом случае он имеет определенное сопротивление и в схеме замещения он может быть заменен на постоянный резистор. Актуально это для проведения расчетов по теоремам Кирхгофа.

Во втором случае (при протекании переменного тока) конденсатор становится проводником. Другими словами, его можно заменить перемычкой, у которой нет сопротивления. Она соединит оба выхода. При более подробном изучении можно увидеть, что переменная составляющая уйдет, ведь выходы замыкаются во время протекании тока. Останется только постоянное напряжение. Кроме того, для быстрого разряда конденсаторов собираемый блок питания 12В своими руками необходимо на выходе укомплектовать резистором с большим сопротивлением (3-5 МОм).

Изготовление корпуса

Для изготовления корпуса блока питания идеально подойдут алюминиевые уголки и пластины. Сначала необходимо сделать своеобразный скелет конструкции, который впоследствии можно обшить листами из алюминия подходящей формы. Для уменьшения веса блока питания можно в качестве обшивки использовать более тонкий металл. Изготовить блок питания 12В своими руками из таких подручных материалов несложно.

Идеально подойдет корпус от микроволновой печи. Во-первых, металл достаточно тонкий и легкий. Во-вторых, если сделать все аккуратно, то лакокрасочное покрытие не повредится, поэтому внешний вид останется привлекательным. В-третьих, размер обшивки микроволновой печи довольно большой, что позволяет сделать практически любой корпус.

Изготовление печатной платы

Подготовьте фольгированный текстолит, для этого обработайте металлический слой раствором соляной кислоты. Если такового нет, то можно использовать электролит, заливаемый в аккумуляторные батареи автомобилей. Эта процедура позволит обезжирить поверхность. Работайте в чтобы исключить попадание растворов на кожу, ведь можно получить сильнейший ожог. После этого промойте водой с добавлением соды (можно мыла, чтобы нейтрализовать кислоту). И можно наносить рисунок

Сделать рисунок можно как с помощью специальной программы для компьютеров, так и вручную. Если вы изготовляете обычный блок питания 12В 2А, а не импульсный, то количество элементов минимально. Тогда при нанесении рисунка можно обойтись без программ для моделирования, достаточно нанести его на поверхность фольги Желательно сделать два-три слоя, дав предыдущему высохнуть. Неплохие результаты может дать применение лака (например, для ногтей). Правда, рисунок может выйти неровным из-за кисти.

Как протравить плату

Подготовленную и просушенную плату поместите в раствор Насыщенность его должна быть такой, чтобы медь как можно быстрее разъедалась. Если процесс идет медленно, то рекомендуется увеличить концентрацию хлорного железа в воде. Если и это не помогает, то попробуйте нагреть раствор. Для этого наберите в емкость воду, установите в нее банку с раствором (не забывайте о том, что его желательно хранить в пластиковой или стеклянной таре) и нагревайте на медленном огне. Теплая вода будет нагревать раствор хлорного железа.

Если у вас много времени либо нет хлорного железа, то воспользуйтесь смесью из соли и медного купороса. Плата подготавливается аналогичным образом, после чего помещается в раствор. Недостаток способа - плата блока питания травится очень медленно, потребуются почти сутки для полного исчезновения всей меди с поверхности текстолита. Но за неимением лучшего, можно использовать и такой вариант.

Монтаж компонентов

После процедуры травления вам потребуется ополоснуть плату, очистить от защитного слоя дорожки, обезжирить их. Наметьте расположение всех элементов, просверлите отверстия для них. Больше 1,2-мм сверло не стоит применять. Установите все элементы и припаяйте их к дорожкам. После этого необходимо все дорожки покрыть слоем олова, т. е. произвести их лужение. Изготовленный блок питания 12В своими руками с лужением монтажных дорожек прослужит вам намного дольше.

Тип блока питания, как уже заметили — импульсный. Такое решение резким образом уменьшает вес и размеры конструкции, но работает не хуже обыкновенного сетевого трансформатора, к которому мы привыкли. Схема собрана на мощном драйвере IR2153. Если микросхема в DIP корпусе, то диод нужно ставить обязательно. На счет диода — обратите внимание, он не обычный, а ультрабыстрый, поскольку рабочая частота генератора составляет десятки килогерц и обычные выпрямительные диоды тут не подойдут.

В моем случае вся схема была собрана на «рассыпухе», поскольку собирал только для проверки работоспособности. Мной схема практически не настраивалась и сразу заработала как швейцарские часы.

Трансформатор — желательно взять готовый, от компьютерного блока питания (подойдет буквально любой, я взял трансформатор с косичкой от блока питания АТХ 350 ватт). На выходе трансформатора можно использовать выпрямитель из диодов ШОТТКИ (тоже можно найти в компьютерных блоках питания), или любые быстрые и ультрабыстрые диоды с током 10 Ампер и более, также можно ставить наши КД213А.

Схему подключайте в сеть через лампу накаливания 220 Вольт 100 ватт, в моем случае все тесты делал инвертором 12-220 с защитой от КЗ и перегруза и только после точной настройки решился подключить в сеть 220 Вольт.

Как должна работать собранная схема?

• Ключи холодные, без выходной нагрузки (у меня даже с выходной нагрузкой 50 ватт ключи оставались ледяными) .
• Микросхема не должна перегреваться в ходе работы.
• На каждом конденсаторе должно быть напряжение порядка 150 Вольт, хотя номинал этого напряжение может откланяться на 10-15 Вольт.
• Схема должна работать бесшумно.
• Резистор питания микросхемы (47к) должен чуть перегреваться во время работы, возможен также ничтожный перегрев резистора снаббера (100 Ом).

Основные проблемы, которые возникают после сборки

Проблема 1. Собрали схему, при подключении контрольная лампочка, которая подключена на выход трансформатора мигает, а сама схема издает непонятные звуки.

Решение. Скорее всего не хватает напряжения для питания микросхемы, попробуйте снизить сопротивление резистора 47к до 45, если не поможет, то до 40 и так (с шагом 2-3кОм) до тех пор, пока схема не заработает нормально.

Проблема 2. Собрали схему, при подаче питания ничего не греется и не взрывается, но напряжение и ток на выходе трансформатора мизерные (почти ровны нулю)

Решение. Замените конденсатор 400Вольт 1мкФ на дроссель 2мГн.

Проблема 3. Один из электролитов сильно греется.

Решение. Скорее всего он нерабочий, замените на новый и заодно проверьте диодный выпрямитель, может именно из-за нерабочего выпрямителя на конденсатор поступает переменка.

Импульсный блок питания на ir2153 можно использовать для питания мощных, высококачественных усилителей, или же использовать в качестве зарядного устройства для мощных свинцовых аккумуляторов, можно и в качестве блока питания — все на ваше усмотрение.

Мощность блока может доходить до 400 ватт , для этого нужно будет использовать трансформатор от АТХ на 450 ватт и заменить электролитические конденсаторы на 470мкФ — и все!

В целом, импульсный блок питания своими руками можно собрать всего за 10-12 $ и то если брать все компоненты из радиомагазина, но у каждого радиолюбителя найдется больше половины радиодеталей, использованных в схеме.

Самодельный лабораторный блок питания должен был быть простой в сборке, двухканальный, с возможностью измерения индикации силы тока, напряжения и мощности. И желательно чтоб он был мощный, очень мощный! Никогда не знаешь сколько может в радиолюбительской практике понадобится ампер тока и сотен ватт на выходе)) Сайт Радиосхемы уже опубликовал полно самодельных , но идеально в эту концепцию вписываются готовые модули с Алиэкспресс типа DPS5015 + любой импульсный силовой источник питания. Как раз кстати попался неисправный импульсный БП на 400W с выходом 40 В и максимальным током на нагрузке 14 А. После небольшого ремонта купили 2 модуля DPS5015 и входной сетевой фильтр - из-за немалых помех, которые создает импульсный блок питания.

Сборка устройства продолжалась 3 дня и больше всего времени заняло проектирование элементов в корпусе и изготовление передней панели. Она напечатана на фотобумаге и покрыта лаком-спреем.

Расходы самые большие ушли на 2 x DPS5015 - это примерно 4000 рублей. Найти самое дешёвое предложение можно с помощью .

Технические параметры модулей DPS5015

• Диапазон входного напряжения: 6-60 В
• Диапазон выходного напряжения: 0-50 В
• Выходной ток: 0-15 A
• Выходная мощность: 0-750 Вт
• Вес модуля: около 220 г
• Размер модуля: 79х43х41 мм (LхWхH)
• Выходное напряжение разрешение: 0.01 В
• Выходной ток разрешение: 0.01 A
• Точность измерения напряжения: ± (0.5% + 1 цифра)
• Точность тока: ± (0.5% + 2 цифры)

Все в итоге работает отлично. Только есть недостаток - один источник питания. Нельзя будет замкнуть плюс первого и минус второго канала для общей массы, чтобы получить напряжение отрицательные и положительные по отношению к массе, как это требуется, например, в блоках питания усилителей.

Ещё один недостаток - пульсация переменной составляющей на выходе имеет относительно большую амплитуду. Вот испытание на нагрузке 360 Вт для тока 15 А.

Решено было поставить на выход дроссель 2x300 мкГн и конденсатор 220 мкФ, что значительно улучшило чистоту напряжения на выходе. Второй вариант такого БП описан