Двухканальный лабораторный блок питания своими руками

Собираем двухканальный лабораторный блок питания на основе универсальных преобразователей PW841 от Мастер Кит

В радиолюбительской практике нельзя обойтись одним стандартным блоком питания с фиксированным напряжением, так как электронные схемы необходимо питать от разного напряжения. Хороший лабораторный источник питания должен также иметь индикацию установленного напряжения и регулируемую защиту по току, чтобы в случае каких-либо проблем не вывести из строя подключенную конструкцию и не перегореть самому.

Такой универсальный блок питания можно приобрести, однако интереснее, а иногда и выгоднее собрать его самостоятельно. Тем более, что сейчас можно серьёзно сэкономить время разработки, взяв за основу универсальный преобразователь напряжения PW841 (см. Рисунок 1).

Это идеальное решение для реализации лабораторного блока питания, PW841 позволяет:

• устанавливать необходимое выходное напряжение в диапазоне 1…30 В;
• регулировать максимальный потребляемый ток от 0 до 5 А;
• индицировать на двух четырёхразрядных индикаторах одновременно напряжение и потребляемый ток;
• защищать от превышения выходного тока и от короткого замыкания в нагрузке.

Рисунок 1.	Модуль Мастер Кит PW841.

В качестве источника входного напряжения для PW841 можно применить готовый адаптер питания от бытовой техники. Удобно использовать сетевой адаптер от ноутбука: как правило, они имеют выходное напряжение 19 В и ток нагрузки 3 А и более. Нельзя получить на выходе готовой конструкции напряжение выше входного значения, но для большинства задач этого напряжения будет вполне достаточно. Чтобы сохранить возможность использовать адаптер ноутбука по прямому назначению, необходимо подобрать подходящее к его разъёму гнездо питания. 

Но можно не искать лёгких путей и собрать силовую часть блока питания самостоятельно. Схема самого простого линейного источника питания приведена на Рисунке 2.

Рисунок 2.	Простейший трансформаторный блок питания.

Схема содержит трансформатор, диодный мост и конденсатор. Трансформатор понижает высокое сетевое напряжение 220 В до необходимого безопасного уровня. Трансформатор можно приобрести или найти в старой технике (телевизорах, усилителях и т.п.). Но учтите, что в большинстве современных электронных конструкций применяются импульсные трансформаторы, а для сборки линейного источника питания подойдут именно классические трансформаторы: они обычно большие и тяжёлые.

Мне удалось найти трансформатор серии ТТП (трансформатор тороидальный). В этой серии очень много трансформаторов разных типов, отличающихся выходным напряжением, мощностью и количеством выходных обмоток. В моём случае у трансформатора одна первичная обмотка 220 В (чёрные провода) и две одинаковые вторичные обмотки (выводы красных и белых проводов). Каждый из независимых выходов выдаёт переменное напряжение 15 В с максимальным током нагрузки до 2 А.

Раз уж мне повезло раздобыть трансформатор с двумя вторичными обмотками, я решил собрать двухканальный лабораторный блок питания на базе двух модулей PW841. В некоторых случаях электронной схеме для работы требуются два разных напряжения: например, 5 В и 12 В; и для наладки таких схем гораздо удобнее пользоваться двухканальным блоком питания.

Трансформатор выдаёт переменное напряжение, поэтому потребуется дополнить схему диодным выпрямителем. Удобнее использовать сборку из четырёх диодов в одном корпусе, которую можно приобрести или выпаять из неисправного блока питания. Я применил диодные мосты типа RS405, которые рассчитаны на ток до 4 А, но больше в моём случае и не нужно. Также в схему необходимо включить конденсаторы фильтра, которые уберут пульсации напряжения после выпрямления переменного тока. Подойдут конденсаторы ёмкостью в несколько тысяч микрофарад. На Рисунке 3. показаны компоненты, которые я использовал для сборки источника питания.

Рисунок 3.	Компоненты для сборки трансформаторного блока питания.

При выборе трансформатора и расчёте элементов схемы надо понимать, что после выпрямления постоянное напряжение становится выше переменного примерно в 1.4 раза. В моём случае из 15 В переменного напряжения на выходе выпрямителя получилось 15×1.4=21 В постоянного напряжения. Рабочее напряжение конденсатора необходимо выбирать с некоторым запасом, то есть в данном случае не менее 25 В. Я нашёл конденсаторы ёмкостью 6800 мкФ на рабочее напряжение 50 В.

Осталось смонтировать всю конструкцию в корпусе подходящих размеров. Желательно подобрать более свободный корпус, чтобы трансформатор и электронные компоненты лучше охлаждались. Для этой же цели рекомендуется просверлить в корпусе вентиляционные отверстия, если они не были предусмотрены конструкцией изначально.

Рисунок 4.	Монтаж блока питания в корпусе.

Трансформатор я притянул пластиковыми стяжками ко дну корпуса. Конденсаторы фильтров закрепил термоклеем из клей-пистолета, диодные мосты распаял прямо на выводах конденсаторов навесным монтажом. Параллельно выводам конденсаторов припаяны резисторы сопротивлением 6.8 МОм: это необязательные компоненты, они служат для более быстрой разрядки конденсаторов после отключения блока питания от сети.

Для монтажа модулей PW841 пришлось их доработать: выпаял неиспользуемые белые разъёмы с лицевой части рядом с дисплеями и подстроечные резисторы регулировки тока и напряжения, их я заменил переменными резисторами соответствующего номинала (50 кОм).

Большинство компонентов блока питания я смонтировал на передней пластиковой панели корпуса (см. Рисунок 5.).

Рисунок 5.	Монтаж передней панели.

В передней панели я просверлил четыре отверстия диаметром 7 мм для переменных резисторов, выпилил два прямоугольных отверстия для индикаторов PW841, сами модули приклеил к передней панели клей-пистолетом. В качестве выходных клемм питания применил колодку аудиовыхода, выпаянную из сломанного музыкального центра. Под неё тоже пришлось выпилить окно. На боковой стенке установил сетевой выключатель питания.

Новые переменные резисторы и клеммы питания я соединил с соответствующими монтажными точками PW841 проводами. Для минимизации потерь тока желательно использовать гибкие проводники минимальной длины и сечением не менее 1.5 мм².

Рисунок 6.	Резистор, выключатель, разъём питания.

На Рисунке 7. демонстрируется работа собранного блока питания. На левом канале установлено напряжение 5.03 В, потребляемый ток – 90 мА, в качестве нагрузки используется резистор общим сопротивлением 50 Ом. Левый канал в этом примере работает в режиме классического источника питания; если же ток нагрузки превысит установленный порог, блок перейдёт в режим работы с ограничением тока, при этом на плате PW841 загорится соответствующий светодиод. На правом канале установлено напряжение 12 В, он не нагружен. При токах нагрузки до 2 А нагрев элементов схемы минимальный и дополнительного охлаждения не требуется. Если же Вы будете работать с более высокими токами и заметите перегрев компонентов схемы, обеспечьте активный обдув трансформатора и модуля PW841, установив в корпус блока питания компьютерный кулер.

Рисунок 7.	Блок питания в сборе.

Мастер Кит