Лабораторный блок питания с защитой от КЗ

Здравствуйте, друзья! Лабораторный блок питания является прибором первой необходимости для начинающего радиолюбителя и по этому я хочу представить вашему вниманию свою новую самоделку. Очень простой и надежный лабораторный блок питания с регулятором напряжения от 1,5 до 30 вольт, максимальной силой тока 5А и защитой от короткого замыкания с звуковой сигнализацией. Источником питания для приведенной ниже схемы может служить любой трансформатор или импульсный блок питания, например от ноутбука с выходным напряжением от 16 до 40 вольт и максимальной силой тока до 5А.

Схема лабораторного блока питания 1,5-30В 5А с защитой от КЗ

Схема лабораторного блока питания 1,5-30В 5А с защитой от КЗ

Скачать схему лабораторного блока питания 5А Скачать

Как работает блок питания?

Напряжение от источника питания проходя через диодный мост Br1 выпрямляется и поступает на регулятор напряжения состоящий из транзистора Т1, резистора R1 и переменного резистора Р1. На выходе из регулятора получается 12 вольт. Этим напряжением постоянно питается вентилятор, реле К1 и вольт амперметр V/A1.

В режиме ожидания от диодного моста Br1 через постоянно замкнутые контакты реле К1 подается напряжение на звуковой сигнализатор короткого замыкания в результате чего в бипере SP1 раздается постоянный звуковой сигнал, что свидетельствует о исправной системе защиты от короткого замыкания.

При кратковременном нажатии кнопки START S1 подается напряжение через резистор R2 на базу транзистора Т2 в результате, чего транзистор Т2 открывается и подает питание на обмотку реле К1, контакты реле К1 переключаются и происходит самоблокировка реле К1.  В момент срабатывания реле К1 отключается звуковой сигнализатор короткого замыкания, а в место него подключается регулятор напряжения на микросхеме LM338T. Далее напряжение через шунтирующий диод D2 поступает на выход блока питания. Регуляция напряжения на выходе из блока питания выполняется переменным резистором Р2. Контроль напряжения и силы тока осуществляется вольт амперметром V/A1. В случае короткого замыкания происходит падение напряжения на базе транзистора Т2, транзистор закрывается в следствии чего, контакты реле переключаются. Нагрузка отключается, а на звуковой сигнализатор короткого замыкания подается питание и раздается звуковой сигнал. После устранения короткого замыкания следует кратковременно нажать кнопку START S1 и блок питания снова перейдет в рабочий режим. И так может продолжаться до бесконечности.

Список радиодеталей для сборки лабораторного блока питания:

  • Источник питания любой подходящий трансформатор или импульсный блок питания от 16 до 40 вольт
  • Транзисторы Т1, Т2 TIP41C, КТ819Г и их аналоги
  • Микросхема LM338T на 5А или LM350T на 3А, LM317T на 1,5А все зависит от мощности источника питания
  • Микросхема NE555
  • Диодный мост Br1 любой не менее 6А можно заменить диодами.
  • Диоды любые D1 0,5А, D2 от 1,5А до 10А зависит от нагрузки возможно параллельное соединение диодов
  • Конденсаторы С1, С2, С4 100нф, С3 470мкф 35в, С5 1000мкф 50в
  • Резисторы R1, R4 1k, R2 5,1k, R3 270, R5 10k, R6 330, R7 150, R8 200
  • Переменные резисторы Р1 10К, Р2 5К
  • Реле SRD12VDC-SL-C  12В 10А
  • Кнопка START S1 без фиксации на замыкание
  • Вентилятор М1 от компьютера
  • Бипер SP1 от компьютера или маленький динамик
  • Вольт амперметр китайский универсальный с Alliexpress

Внимание: При сборке лабораторного блока питания не изменяйте номиналы конденсаторов С1, С4, С5 иначе не будет срабатывать система защиты от короткого замыкания!!!

Цоколевка применяемых транзисторов

Возможно вам это пригодиться…

Распиноавка регулятора напряжения LM338T, транзисторов MJE13009, TIP41C, КТ819Г

Все детали следует разместить на печатной плате изготовленной по лазерно-утюжной технологии.

Печатная плата лабораторного блока питания 1,5-30В 5А с защитой от КЗ

Печатная плата лабораторного блока питания 1,5-30В 5А с защитой от КЗ

Скачать печатную плату лабораторного блока питания 5А в формате lay Скачать

Как настроить блок питания?
Схема лабораторного блока очень простая, но все равно требуется небольшая настройка. Поставьте переменный резистор Р1 в среднее положение. Включите блок питания в сеть, подключите мультиметр параллельно вентилятору, резистором Р1 установите напряжение 12 вольт. Резистором R3 регулируется напряжение питания звукового сигнализатора короткого замыкания, смотрите по схеме напряжение на входе сигнализатора должно быть 12 вольт.

Тональность сигнализатора изменяется резистором R4 и конденсатором С2. Громкость регулируется подбором резистора R6. Порог срабатывания системы защиты от короткого замыкания подбирается резистором R2. Напряжение на выходе из блока питания изменяется переменным резистором Р2 его ручка выведена на лицевую панель блока питания.

Настройка лабораторного блока питания

В процессе работы транзистор Т1, микросхема LM338T и диодный мост будут сильно нагреваться, поэтому их следует установить на радиатор, перед установкой обязательно изолировать от радиатора. Как это сделать читайте здесь: Как изолировать транзисторы от радиатора?

Установка транзисторов на радиатор

Для контроля напряжения и силы тока лучше всего установить вот такой универсальный вольт амперметр.

Универсальный вольт амперметр

Кстати, его надо откалибровать. С обратной стороны прибора находится два маленьких переменных резистора один отвечает за вольтаж, второй за ампераж. Делаем так, подключаем параллельно к выходу блока питания мультиметр, включаем в режим вольтметра и сравниваем показания приборов, если показания не соответствуют крутим переменный резистор в разные стороны, чтобы добиться наиболее точных показаний прибора. Чтобы откалибровать амперметр переключите мультиметр в режим амперметра. К блоку питания подключите лампочку последовательно с мультиметром и сверьте показания приборов.

Настройка вольт амперметра

Все компоненты лабораторного блока питания легко помещаются в корпусе от компьютерного блока питания.

Все компоненты лабораторного блока питания легко помещаются в корпусе от компьютерного блока питания

Так выглядит готовое устройство. Для чего я установил два выключателя и кнопку на крыше блока питания? Красный выключатель сеть, он отключает трансформатор от сети 220В. Синяя кнопка START предназначена для перевода блока питания в рабочий режим.

Черный выключатель линия, чтобы отключать потребители от блока питания без откручивания проводов от разъемов. Справа два разъема типа «Banana» для подключения потребителей. На передней панели находится переменный резистор Р2 для регулировки выходного напряжения. И очень важная деталь это универсальный вольт амперметр.

Лабораторный блок питания в корпусе от компьютерного блока питания

В своем лабораторном блоке питания я установил трансформатор на 1,5 ампера. Его мощности вполне хватает, чтобы зарядить небольшой 12 вольтовый аккумулятор от бесперебойника емкостью 7А, его я установил на аккумуляторный шуруповерт. Если вы хотите собрать мощное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками, тогда надо увеличить мощность лабораторного блока питания до 10 ампер.

Как увеличить мощность лабораторного блока питания до 10 ампер?

Чтобы увеличить мощность лабораторного блока питания достаточно параллельно микросхеме LM388T подключить мощный 12 амперный транзистор MJE13009. И соответственно заменить источник питания на более мощный трансформатор или импульсный блок питания. Схема будет выглядеть так.

Схема лабораторного блока питания 1,5-30В 10А с защитой от КЗ

Схема лабораторного блока питания 1,5-30В 10А с защитой от КЗ

Скачать схему лабораторного блока питания 10А Скачать

Печатная плата будет выглядеть так.

Печатная плата лабораторного блока питания 1,5-30В 10А с защитой от КЗ

Печатная плата лабораторного блока питания 1,5-30В 10А с защитой от КЗ

Скачать схему лабораторного блока питания 10А в формате lay Скачать

А для любителей чего либо измерять, я решил снять пару осциллограмм  в разных режимах работы блока питания.

На этой осциллограмме напряжение на выходе из блока питания снижено до 12 вольт.

Осциллограмма трансформаторного лабораторного блока питания. Напряжение на выходе 12 вольт.

Осциллограмма трансформаторного лабораторного блока питания. Напряжение на выходе 12 вольт.

А здесь максимальное напряжение на выходе из блока питания 25 вольт.

Осциллограмма трансформаторного лабораторного блока питания. Напряжение на выходе 25 вольт.

Осциллограмма трансформаторного лабораторного блока питания. Напряжение на выходе 25 вольт.

P. S. Все схемы и печатные платы в этой статье я разработал самостоятельно. И прежде чем написать я убедился в 100% работоспособности лабораторного блока питания во всех режимах. Если у вас, что то не получилось, проверьте все ли вы сделали правильно…

Друзья, желаю вам удачи и хорошего настроения! До встречи в новых статьях!

Рекомендую посмотреть видеоролик о том, как работает лабораторный блок питания.

260 comments on “Лабораторный блок питания с защитой от КЗ

  1. Михаил

    Здравствуйте. Собрал вашу схему и заметил очень интересное явление. При питании схемы от импульсника от ноута защита срабатывает отлично, но при подключении к трансформатору 18В 3А на вторичке, защита не срабатывает. Ставил переменник на 10к вместо R2, защита срабатывает через раз, и если сработает, то вновь схема не запускается. Реле лишь еле слышно щелкает. Есть какие-нибудь мысли данному поводу?

    1. Сергей Автор записи

      Добрый день! Данная схема немного грубовата, поэтому добиться четкости срабатывания защиты сложно. Есть закономерность чем меньше сила тока у источника питания, тем чувствительнее защита.

  2. Иван

    Собрал блок питания по вашей схеме только на 10А. Включил нет ни какой ригулировки и задымилось сопротивление R7 на 150 ом. В чем может быть проблема.

  3. Юрий

    Не было времени сразу спросить, я не пойму откуда берется падение напряжения на базе Т2 , шунта ведь нет ? Или данная защита основана на просадке напряжения на фильтрах и трансформаторе под нагрузкой, если да то эта система очень грубая (ток срабатывания зависит и сильно от колебаний напряжения сети).

  4. Юрий

    Здравствуйте, объясните пожалуйста как работает защита от перегрузки и кз ?

    1. Сергей Автор записи

      Добрый вечер! При коротком замыкании или перегрузке происходит падение напряжения на базе транзистора Т2, транзистор закрывается в следствии чего, контакты реле отключат нагрузку. Чувствительность защиты регулируется ограничивающим напряжение резистором R2 на базе транзистора Т2. Источник питания например трансформатор выдает максимальной ток 3А. Чтобы настроить защиту надо подключить к выходу блока питания нагрузку пару лампочек в сумме составляющую 2,8А изменяя сопротивление резистора R2 надо подобрать момент срабатывания защиты. Защита должна срабатывать при токе нагрузки 2,8А. Теперь при КЗ или превышении нагрузки более 2,8А будет срабатывать защита.

  5. Роман

    Доброго времени суток! Огромное спасибо за схему, очень понравилась. Есть одно но, при регулировки напряжения ниже 16.5 вольта срабатывает защита, без нагрузки и реле при повторном запуске начинает трещать, как звонок дверной. Подскажите в чём может быть причина. От ноутбучного блока питания работает идеально. Трансформатор тп61 советский на 18 вольт. Заранее спасибо!

    1. Сергей Автор записи

      Добрый вечер, Роман! Разные источники питания и разный выходной ток. Надо правильно настроить защиту от КЗ. Допустим трансформатор выдает максимальной ток 2А. Подключаем к выходу блока питания нагрузку на 1,8А далее заменяем резистор R2 переменным на 10К и подбираем момент срабатывания защиты. Защита должна срабатывать при токе нагрузки 1,8А. Теперь при КЗ или превышении нагрузки более 1,8А будет срабатывать защита. Таким образом можно настроить схему под любой источник питания для 5А отсечка должна быть при 4,8А и так далее.

  6. сергей

    ( Далее настроить резистором R2 момент срабатывания защиты от КЗ.) Я ТАК ПОНЯЛ НАДО КРУТИТЬ ПОКА НЕ СРАБОТАЕТ ЗАШИТА?

    1. Сергей Автор записи

      Совершенно верно. Ставите на место R2 подстроечный резистор на 10К и крутите, пока не сработает защита. К выходу БП должна быть подключена нагрузка при которой будет срабатывать защита. Допустим трансформатор на 2А вы подключаете нагрузку 1,5А настраиваете защиту под нее. После этого защита будет срабатывать при превышении нагрузки более 1,5А и при КЗ. Потом резистор R2 можно заменить постоянным с таким же сопротивлением, как на подстроечном или оставить как есть.

  7. сергей

    Все собрал вроде работает. Только одно меня неустраевает: при снижения напряжения переменником Р2 оно без нагрузки не падает быстро. Так в этой схеме и должно?

    1. Сергей Автор записи

      Нагрузите выход БП резистором на 10К 0,25Вт. Еще можно подключить параллельно выходу светодиод с резистором на 3 кОм.

      1. сергей

        Подгрузил ему 4 ампера на пару секунд задымил 13009. Был с радиатором. скорее всего китайское г……….но. Вырвал его. Базу с эмиттером спаял регулировка стала нормальной. Ставил 2SC2625 не пошло. Подскажи, какой вместо него можно поставить?

        1. Сергей Автор записи

          Из советских КТ819 выдерживает до 10А. Не в транзисторе у вас дело, теперь надо правильно настроить защиту. Допустим трансформатор выдает 2А, к выходу блока питания надо подключить нагрузку в 1,5А. На место R2 надо поставить подстроечный резистор на 10К. Далее настроить резистором R2 момент срабатывания защиты от КЗ. После настройки можно коротить выход, будет срабатывать защита.

          1. Сергей

            Не успел твой комментарий. проверил на КЗ. Пару раз срабатывала отлично. Потом защита срабатывает но регулировки питания нет. думаю и лмка тоже ушла в мир иной. В субботу поеду на рынок куплю детали и попробую его заново собрать

          2. Сергей Автор записи

            Да. LM317 тоже навернулась. Настройте защиту. Я вам ниже про настройку писал.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.