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 LM388T 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.

166 comments on “Лабораторный блок питания с защитой от КЗ

  1. Артём

    Здравствуйте Сергей. Вообщем ситуация такая. Если нет т3 то кз звучит постоянно не зависимо от регулировки р2 и регулировки переменника (вместо r2). Если ставлю т3 (уже новый) то регулировка происходит от 29 до 14в дальше уходит в защиту. Уже всю голову сломал

    1. Сергей Автор записи

      Добрый вечер, Артём проверьте регулятор напряжения LM338, похоже пробило. Схему я вам раньше размещал в комментарии. Работу защиты можно проверить отдельно удалите LM и Т3. Точка in 3 LM388 будет + выходом БП. Если замыкать на минус должна срабатывать защита. В этой схеме всего два элемента которые выходят из строя из за неправильной регулировки защиты. Это LM и Т3, больше ломаться нечему. При настройке защиты лучше использовать нагрузку из нескольких лампочек. После точной настройки можно коротить.

      1. Артём

        Сергей, будьте добры, разъясните пожалуйста про резисторы, как то спросил на схем.нет там все заумные и напышенные аж обидно за них. Больше на их сайт ни ногой! , у меня остались от отца супруги (царство небесное) очень много СССРовских резюков на которых 10% +- я так понимаю это разница. Но не пойму если пределы выходят за эти рамки то резистор не исправен?

        1. Сергей Автор записи

          Артём, на резисторах +- 10% указывается допустимое отклонение от номинала. Если сопротивление выходит за допуски незначительно, например указано +- 10% а у резистора +15% то резистор исправен. У неисправного резистора или вообще нет сопротивления или оно значительно отличается. Но прежде чем ставить резистор на плату лучше проверить мультиметром. Например если резистор на 200 ом, а реальное сопротивление 220 ом, то для блока питания пойдет, а вот для усилителя или радио нет. Также на сопротивление влияет температура воздуха, обычно в паспорте на резисторы указано, что при +25С у этого резистора будет такое сопротивление. Самые точные резисторы китайские +- 1%. У советских +- 5, 10, 15 и вообще до 30%.

      2. Артём

        Сергей, ни чего не получается… Поменял лм и транзистор точно так же до 14-15в и уходит в кз может все таки р7 р8? Я так понимаю что это делители может они виноваты? Кстати поставил переменник р2 на 5ком стал лучше регулироваться

        1. Сергей Автор записи

          Артём, Р2 на схеме на 5К. Резисторы R7 на 150 ом, R8 на 200 ом. Попробуйте заменить может с ними что не так. А еще лучше соберите простую схему и вы точно определите в чем дело.
          Проверка LM338

  2. Артём

    Здравствуйте ещё раз за несколько дней, ответа от Вас пока не было поэтому пишу доп информацию. Что ещё смог заметить трансформатор у меня тс-160-3 на выходе нашёл 24в определял на сколько помню по сопротивлению. Выход 32в уменьшение только до 16. 5 дальше кз…..пробовал подключить светодиодную ленту чуть больше метра, в метре около 0.8а (пусть даже 1а) звучит сразу кз! И не даёт выйти в рабочий режим! Пробовал на р2 ставить переменный резистор и до 3ком и до 33ком. Разницы не заметил. Голова вообще не работает, не пойму подскажите! Может видео как нибудь вам скинуть

    1. Сергей Автор записи

      Артём, сделайте так отключите китайский вольтметр. На его место на выход подключите мультиметр. Надо временно отключить защиту от КЗ. Между контактами реле поставьте перемычку, чтобы напряжение с диодного моста подавалось на регулятор напряжения, и удалите резистор R3 с пищалки (то есть перевести в рабочее состояние). Проверьте в каком диапазоне регулируется напряжение. Если не регулируется значит неисправна микросхема LM338T или транзистор MJE13009 (вторая схема). Убедившись в работоспособности регулятора напряжения. Удалите перемычку с реле. Резистором Р1 установите напряжение на эмиттере транзистора Т1 12В. Резистор R2 замените переменным не более 10К и поставьте его сопротивление в ноль. Нажми кнопку «старт», блок должен включиться. Подключите лампочку на выходе. Далее надо выставить момент срабатывания защиты. Выставляем напряжение 12В на выходе из БП. Допустим трансформатор выдает 2А значит на выходе надо подключить несколько лампочек на 12В в сумме потребляющих 1.7А. Резистором R2 выставляем момент срабатывания защиты от КЗ. То есть при нагрузке более 1.7А блок будет уходить в защиту, а при КЗ тем более.

      1. Артём

        Здравствуйте. Что сделал поставил перемычку идёт от коллектор т1 и сразу на регулятор. Защиту отключил. Отпаял и проверил потенциометр р2 регулировка сопротивления идёт плавно без скачков и т.д. Но как подключил его обратно так все вернулось на свои места от 31. 4в далее пол оборота регулятора стоит на месте также 31.4в потом снижается плавно до 14в и все! Регулятор на нуле а на мультиметре 14в

        1. Сергей Автор записи

          Чудеса! Удалите транзистор MJE13009 с платы. Подключите мультиметр к LM338 нога Out2 измерьте напряжение. Если все тоже самое, тогда замените регулятор напряжения.Транзистор проверьте мультиметром. Включите режим сопротивление 2000 значек диода. Плюсовой к базе, минусовой поочередно к коллектору, потом к эмиттеру, сопротивление на двух ногах должно быть примерно одинаковое. В обратную сторону будет бесконечность. Значит исправен. LM проверить таким способом не получится. Соберите для теста на скорую руку простую схему с микросхемой LM338 и подключите к вашему трансформатору. Посмотрите, что получится.
          Проверка LM388

          1. Артём

            Сергей, итак чудеса закончились…. Удалил mje13009, на ноге aje регулятора плавно регулируется от 21 до 1.5в походу транзистор… Ща поменяю. Выпал…. Пипец… Он показывает одинаковые значения!!! 467-468 ом!!!в обратном бесконечность. Может резисторы р7, р8?

          2. Сергей Автор записи

            Нет резисторы нужны для LM338, на транзистор они не влияют и они исправны потому, что напряжение регулируется. Артём, а вы правильно транзистор устанавливали? Если положить на стол надписью MJE13009 вверх, ногами вниз с лева на право будет Б, К, Э.

          3. Артём

            Сейчас востановлю плату без транзистора. Посмотрим что получится

          4. Артём

            Здравствуйте Сергей. И так вернул все на схему кроме т3, почему то сразу уходит в кз при любой регулировке. Правда резистор r2 поставил переменник 33 ком может из за него?

          5. Сергей Автор записи

            Добрый вечер, Артём! Транзистор Т3 можно не ставить если трансформатор более 5А не выдает. Если после установки Т3 КЗ значит с транзистором, что то не так. Китайские детали непредсказуемые, иногда бывает померил сопротивление вроде исправный, а работать не хочет, ставлю другой сразу работает.

  3. Артём

    Здравствуйте Сергей. Вообщем разобрался бп заработал. Но!!! Заметил что блок выдаёт 24v по всей плате ходит тоже максимум 24v а на выходе могу поднять до 32v!!! Но не могу опустить значения до минимума на 16v сразу срабатывает кз. Помогите пожалуйста

    1. Сергей Автор записи

      Какое напряжение на выходе из трансформатора после диодного моста? Такого не может быть, чтобы трансформатор выдавал 24В а на выходе из блока было 32В.

      1. Артём

        После диодного моста 22.4в далее замерил на lm ке там 26в а уже после mje13009 на максимуме 31.4в что так повышает так и не понял

    2. Артём

      Да все правильно поставил по схеме 2 транзистора и регулятор ставятся с левой стороны к радиатору

        1. Артём

          Пока все только на плате ни каких радиаторов. Просто сказал что по картинке слева 2 транзистора и регулятор которые будут слева будут задней часть прикасаться к радиатору то есть они расположены правильно. Сейчас подключил схему без усиления 3 транзистора постоянный кз пробовал регулировать ни как…. Только переменник на него грешить он на 33ком может чёткости не хватает или я их не правильно подключаю (паяю только два контакта третий в воздухе

          1. Сергей Автор записи

            Транзистор на выходе можно вообще не ставить если трансформатор выдает не более 5А. Транзистор Т2 лучше всего поставить TIP41C или BD139. С советскими аналогами защита работает не четко. Насчет переменного резистора нужен на 10К с большим сопротивлением точности не будет подключать надо к центральному и к любому боковому. Подключите к резистору мультиметр и покрутите на каких контактах сопротивление меняется, те и подключайте. Реле должно быть такое, как на схеме или аналогичное. Емкость конденсаторов указанную на схеме не изменять иначе защита работать не будет. Все детали должны быть исправными.

  4. Артём

    Здравствуйте Сергей, раз пятый уже пытаюсь собрать ваш лбп ну ни как не получается…. Сейчас на стадии все собрано система кз звучит но при нажатии кнопки звучит треск и загорается лампа. На наличие кз все дорожки проверил мультиметр выдаёт кз на out+ и общий минус. Выдергиваю клемму с китайского вольтамперметра норм кз нет. Но при этом вкл кнопку запуска опять треск только лампа не загорается

    1. Сергей Автор записи

      Откуда треск, реле трещит? Лампа я так понял у вас подключена к выходу.

  5. Аноним

    Спасибо за оперативный понятный ответ. Блок понравился своей простотой. Правда кое что изменил. На мотор добавил простенький каскадик с датчиком температуры (поставлю на радиатор.). Кнопку запуска поставил с светодиодной подсветкой (гаснет в рабочем режиме). Убрал микросхему NE555, поставлю вместо нее просто зуммер KPI-1410-06 (громкость можно просто подобрать резюком) и проще , и работать должно. Хочу собрать, который на 10А. Еще вопрос. Ломаю голову, как сделать регулировку по току. В варианте на 5А по моему проблематично. В варианте на 10А за счет наличия силового транзистора, наверное можно добавить каскад управления током. Соответственно и вопрос рекомендации, как это можно сделать? Просто я не «Гуру» в электронике.

    1. Сергей Автор записи

      На счет регулировки по току, честно никогда не заморачивался. В этом деле ничем помочь не могу.

      1. Аноним

        Спасибо за ответ. Зато у меня есть повод для творчества, бум ломать голову в соответствии с моими знаниями и методом «научного тыка». Если что получится скину.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.