Микросхема стабилизатор напряжения 12 вольт 10 ампер. Список элементов схемы регулируемого блока питания на LM317. Проблемы простого блока питания с нагрузкой

Стабилизатор – устройство, которое вне зависимости от колебаний входящих характеристик, на выходе всегда выдает стабильное номинальное значения напряжения. И он может понадобиться не только для использования в сетях на 220В, а и в 12В системах. К примеру – в автомобиле, или там, где есть необходимость использовать низковольтное оборудование (освещение во влажных помещениях и т.д.).

К примеру, подключение светодиодной подсветки в автомобиле без микросхемы стабилизатора напряжения 12В чревато быстрым выходом диодов из строя, так как генератор авто не может обеспечить стабильный вольтаж в бортовой сети. Однако не обязательно покупать готовое устройство – такую схему можно собрать и самостоятельно.

Разновидности 12В стабилизаторов

Существует несколько вариаций схем такого устройства для 12 Вольт, но самые распространенные – линейный и импульсный. Чем же они, по сути, отличаются?

• Линейный стабилизатор является по своим свойствам обычным делителем напряжения, который получает входящее напряжение на одно из плеч, а на другом изменяет сопротивление, чтобы в результате на выходе получалось заданное напряжение. Если дельта входа/выхода слишком велика, КПД такого прибора резко падает, так как значительная часть энергии рассеивается в виде тепла — это приводит к необходимости охлаждения.
• В импульсном варианте ток поступает в накопитель (конденсатор или же дроссель) короткими импульсами, сформированными ключом. Когда электронный ключ замыкается, накопленная энергия поступает на нагрузку, при этом значение напряжения остается стабильным. Сам процесс стабилизации происходит контролем длительности импульсов при помощи ШИМ. Такой вариант прибора имеет высокий КПД, однако наводит импульсные помехи на выходе, что не всегда приемлемо.

Также существуют автотрансформаторные и феррорезонансные аппараты, использующиеся преимущественно для переменного тока, но они относительно сложны.

Благодаря наличию множества электронных компонентов и радиодеталей в свободной продаже, любой, даже начинающий радиолюбитель, при необходимости может дома собрать для своих нужд стабилизатор напряжения на 12 Вольт – была бы схема.

Как сделать 12В стабилизатор

Стабилизатор на LM317

Самый простой способ получить в домашних условиях работающий стабилизатор на 12 Вольт – приобрести готовую микросхему, к примеру, и, добавив резистор, получить готовый выравниватель напряжения. Этот вариант отлично подойдет для запуска светодиодов в условиях постоянно скачущего напряжения.

К готовой микросхеме LM317, а именно к среднему контакту, подпаивается резистор на 120-130 Ом, левый контакт паяется к выходу на нагрузку сразу за сопротивлением, а на правый контакт подается напряжение с источника. Для лучшего понимания все изображено на картинке ниже.

Схема на микросхеме LD1084

Также весьма незатейлив стабилизатор напряжения на 12 Вольт на микросхеме LD1084. Благодаря плавной стабилизации, такое устройство поможет не только при использовании светодиодов, а и, например, для избавления от изменения яркости света в авто, которое всегда присутствует в силу особенностей работы бортовой электросистемы. Схема такого прибора приведена ниже.

Стабилизатор на диодах и плате L7812

Еще одним вариантом исполнения прибора в домашних условиях может служить простая схема на L7812 и диодах Шоттки. Кроме этих деталей понадобится пара конденсаторов, и провода для пайки. Итак, к регуляторной микросхеме подпаиваются диод и конденсаторы согласно схеме. Диод должен быть между + входного питания, и левым контактом микросхемы. Правый контакт платки припаивается к + нагрузки. Средний – к минусам емкостей и минусу источника питания. Таким образом, получается простая и надежная схема стабилизации напряжения.

Самый простой стабилизатор — плата КРЕН

Самым, пожалуй, простым вариантом для изготовления прибора дома является микросхема КРЕН, точнее КР142ЕН8Б (таково ее полное название). Кроме самой платки, понадобится выпрямляющий диод 1n4007. Спаяв эти элементы согласно схеме, приведенной ниже, можно получить самый элементарный, однако очень надежный прибор.

Применив любую из этих схем стабилизации, можно быстро и без особых затрат собрать устройство, которое в силах обеспечить необходимые выходные характеристики в 12В электрических сетях.

Если же ваши познания в электронике не позволяют вам паять и мастерить, то лучшим вариантом будет приобретение заводского устройства, которое собрано в фабричных условиях, обладает подходящим корпусом, системой охлаждения, и собраны из хорошо подобранной и подогнанной друг к другу элементной базы.

Основные моменты, касающиеся изготовления стабилизатора на 12 Вольт, приведены в этом видео :

Схема 12 вольтового блока питания очень проста, так как для стабилизации напряжения и хорошей фильтрации помех, используется интегральный стабилизатор на микросхеме КР142ЕН8Б. Для увеличения выходного тока применён мощный биполярный транзистор TIP3055 , падение напряжения на транзисторе в пределах 0,5 вольта, компенсируется диодом VD2, включенным в цепь средней ножки стабилизатора, тем самым поднимая напряжение на выходе микросхемы на нужные нам пол вольта.
Важным элементом 12 вольтового блока питания является понижающий трансформатор, так как схема рассчитана на большой ток, он должен обладать параметрами не ниже следующих: напряжением на вторичной обмотке от 12 до 18 вольт и выходным током не менее 10 Ампер. Микросхему можно заменить на L7812ABV, MC7812BT или LM7812CT, транзистор устанавливается любой марки, с током коллектора не менее 15 Ампер. Конденсаторы применённые в схеме рассчитаны на напряжение от 25 V, диодный мост на ток не менее 10 Ампер, VD2 заменяется практически любым кремниевым диодом.

radiohome.ru

cxema.org — Мощный импульсный блок питания 12В 40А

Такое устройство недавно заказали из местного магазина. Устройство предназначено для запитки стенда сразу с 30- ю автомобильными магнитолами. Ясное дело, если прикинуть, то одна магнитола будет потреблять порядка 1 Ампер тока, это просто если она включена, но если запустить на полную громкость, то потребление одной магнитолы будет в районе 7-8 Ампер. 30 магнитол по 1 А это уже 30 Ампер, а при напряжении 12 Вольт мощность блока питания должна быть не менее 350-400 ватт. Поскольку финансы были ограничены, то собрать такое дело с сетевым трансформатором на 400 ватт крайне не выгодно, вот и решил замутить импульсную схему. Одна из самых простых вариантов построена на высоковольтном полумостовом драйвере IR2153 , не смотря на простоту сборки, такой блок питания может обеспечить заданную мощность.

Затраты на компоненты не превосходят 10$, при этом блок получился минимальных размеров.

На входе питания построен сетевой фильтр, предохранитель. Термистор сохраняет полевики от бросков напряжения во время подачи питания. Диодный мост построен на 4-х выпрямителях 1N5408, это 3-х Амперный диод с обратным напряжением 1000 Вольт. Конденсаторы 200В 470мкФ — сняты от компьютерного блока питания. Заменой емкости можно поднять или снизить мощность блока питания в целом. Не смотря на то, что нагружал блок питания почти до максимума, но ключи были полностью холодными за 3 минуты работы. Сами ключи через изоляции укреплены на общий теплоотвод небольших размеров. Отдув осуществляется кулером, который питает отдельный бп на 3 ватта, такой блок был снят из светодиодного светильника. Такое решение обусловлено тем, что в случае запитки кулера от общей шины 12 Вольт, может образоваться фон, а это в свою очередь приводит к искажениям, если к блоку подключена автомагнитола.

Трансформатор пришлось мотать с нуля.

Сердечник был взят из компьютерного блока питания. Все промышленные обмотки нужно убрать и мотать свою. Сетевая обмотка состоит из 40 витков провода 0,8мм. Вторичная обмотка намотана шиной из 7жил провода 0,8 мм, обмотка состоит из 2х3 витков. На выходе стоит сдвоенный диод шоттки 2х30А, теплоотводом для него служит корпус блока питания, а сам корпус был взят из компового БП.

Ограничительный резистор для запитки микросхемы нужен мощный (2 ватт) в процессе работы он может немножко перегреваться, номинал может отклониться в ту или иную сторону на 10%.

В итоге получился очень мощный блок питания, который уже неделю питает стенд с автомагнитолами, работает 12 часов в сутки без перерывов.

С уважением — АКА КАСЬЯН

• < Назад
• Вперёд >

vip-cxema.org

Как сделать блок питания 12В своими руками

Блок питания постоянного напряжения 12 вольт состоит из трех основных частей:

• Понижающий трансформатор с обычного входного переменного напряжения 220 В. На его выходе будет такое же синусоидальное напряжение, только пониженное до примерно 16 вольт по холостому ходу – без нагрузки.
• Выпрямитель в виде диодного моста. Он «срезает» нижние полусинусоиды и кладет их вверх, то есть получается напряжение, меняющееся от 0 до тех же 16 вольт, но в положительной области.
• Электролитический конденсатор большой емкости, который сглаживает полусинусоиды напряжения, делая их приближающимися к прямой линии на уровне в 16 вольт. Это сглаживание тем лучше, чем больше емкость конденсатора.

Самое простое, что нужно для получения постоянного напряжения, способного питать приборы, рассчитанные на 12 вольт – лампочки, светодиодные ленты и другое низковольтное оборудование.

Понижающий трансформатор можно взять из старого блока питания компьютера или просто купить в магазине, чтобы не заморачиваться с обмотками и перемотками. Однако чтобы выйти в конечном счете на искомые 12 вольт напряжения при работающей нагрузке, нужно взять трансформатор, понижающий вольт до 16.

Для моста можно взять четыре выпрямительных диода 1N4001, рассчитанных на нужный нам диапазон напряжений или аналогичные.

Конденсатор должен быть емкостью не менее 480 мкФ. Для хорошего качества выходного напряжения можно и больше, 1 000 мкФ или выше, но для питания осветительных приборов это совсем не обязательно. Диапазон рабочих напряжений конденсатора нужен, скажем, вольт до 25.

Компоновка прибора

Если мы хотим сделать приличный прибор, который не стыдно будет потом приделать в качестве постоянного блока питания, допустим, для цепочки светодиодов, нужно начать с трансформатора, платы для монтажа электронных компонентов и коробки, где все это будет закреплено и подключено. При выборе коробки важно учесть, что электрические схемы при работе разогреваются. Поэтому коробку хорошо найти подходящую по размерам и с отверстиями для вентиляции. Можно купить в магазине или взять корпус от блока питания компьютера. Последний вариант может оказаться громоздким, но в нем как упрощение можно оставить уже имеющийся трансформатор, даже вместе с вентилятором охлаждения.

Корпус блока питания

Корпус блока питания

На трансформаторе нас интересует низковольтная обмотка. Если она дает понижение напряжения с 220 В до 16 В – это идеальный случай. Если нет, придется ее перемотать. После перемотки и проверки напряжения на выходе трансформатора его можно закрепить на монтажной плате. И сразу продумать, как монтажная плата будет крепиться внутри коробки. У нее для этого имеются посадочные отверстия.

Низковольтная обмотка

Монтажная плата

Дальнейшие действия по монтажу будут проходить на этой монтажной плате, значит, она должна быть достаточной по площади, длине и допускать возможную установку радиаторов на диоды, транзисторы или микросхему, которые должны еще поместиться в выбранную коробку.

Диодный мост

Диодный мост собираем на монтажной плате, должен получиться такой ромбик из четырех диодов. Причем левая и правая пары состоят одинаково из диодов, подключенных последовательно, а обе пары параллельны друг другу. Один конец каждого диода маркирован полоской – это обозначен плюс. Сначала паяем диоды в парах друг к другу. Последовательно – это значит плюс первого соединен с минусом второго. Свободные концы пары тоже получатся – плюс и минус. Параллельно соединить пары – значит спаять оба плюса пар и оба минуса. Вот теперь имеем выходные контакты моста – плюс и минус. Или их можно назвать полюсами – верхним и нижним.

Схема диодного моста

Остальные два полюса – левый и правый – используются как входные контакты, на них подается переменное напряжение с вторичной обмотки понижающего трансформатора. А на выходы моста диоды подадут пульсирующее знакопостоянное напряжение.

Если теперь подключить параллельно с выходом моста конденсатор, соблюдая полярность – к плюсу моста – плюс конденсатора, он напряжение начнет сглаживать, причем настолько хорошо, насколько велика у него емкость. 1 000 мкФ будет достаточно, и даже ставят 470 мкФ.

Внимание! Электролитический конденсатор – прибор небезопасный. При неверном подключении, при подаче на него напряжения вне рабочего диапазона или при большом перегреве он может взорваться. При этом разлетается по округе все его внутреннее содержимое – лохмотья корпуса, металлической фольги и брызги электролита. Что весьма опасно.

Ну вот и получился у нас самый простой (если не сказать, примитивный) блок питания для приборов напряжением 12 V DC, то есть постоянного тока.

Проблемы простого блока питания с нагрузкой

Сопротивление, нарисованное на схеме – это эквивалент нагрузки. Нагрузка должна быть такова, чтобы ток, ее питающий, при подаваемом напряжении в 12 В не превысил 1 А. Можно рассчитать мощность нагрузки и сопротивление по формулам.

Откуда сопротивление R = 12 Ом, а мощность P = 12 ватт. Это значит, что если мощность будет больше 12 ватт, а сопротивление меньше 12 Ом, то наша схема начнет работать с перегрузкой, будет сильно греться и быстро сгорит. Решить проблему можно несколькими способами:

1. Стабилизировать выходное напряжение так, чтобы при изменяющемся сопротивлении нагрузки ток не превышал максимально допустимого значения или при внезапных скачках тока в сети нагрузки – например, в момент включения некоторых приборов – пиковые значения тока срезались до номинала. Такие явления бывают, когда блок питания запитывает радиоэлектронные устройства – радиоприемники, и пр.
2. Использовать специальные схемы защиты, которые бы отключали блок питания при превышении тока на нагрузке.
3. Использовать более мощные блоки питания или блоки питания с большим запасом мощности.

Блок питания со стабилизатором на микросхеме

На рисунке ниже представлено развитие предыдущей простой схемы включением на выходе микросхемы 12-вольтового стабилизатора LM7812.

Блок питания со стабилизатором на микросхеме

Это уже лучше, но максимальный ток в нагрузке такого блока стабилизированного питания по-прежнему не должен превышать 1 А.

Блок питания повышенной мощности

Более мощным блок питания можно сделать, добавив в схему несколько мощных каскадов на транзисторах Дарлингтона типа TIP2955. Один каскад даст прибавку нагрузочного тока в 5 А, шесть составных транзисторов, подключенных параллельно, обеспечат нагрузочный ток в 30 А.

Транзисторы Дарлингтона типа TIP2955

Схема, обладающая такой выходной мощностью, требует соответствующего охлаждения. Транзисторы должны быть обеспечены радиаторами. Возможно, понадобится и дополнительный вентилятор охлаждения. Кроме того, можно защититься еще плавкими предохранителями (на схеме не показано).

На рисунке показано подключение одного составного транзистора Дарлингтона, дающего возможность увеличения выходного тока до 5 ампер. Можно увеличивать и дальше, подключая новые каскады параллельно с указанным.

Подключение одного составного транзистора Дарлингтона

Внимание! Одним из главных бедствий в электрических цепях является внезапное короткое замыкание в нагрузке. При этом, как правило, возникает ток гигантской силы, который сжигает все на своем пути. В этом случае сложно придумать такой мощный блок питания, который способен это выдержать. Тогда применяют схемы защиты, начиная от плавких предохранителей и кончая сложными схемами с автоматическим отключением на интегральных микросхемах.

lampagid.ru

radiohome.ru

Блок питания 12 Вольт, 20 Ампер и 240 Ватт с пассивным охлаждением

Почему мне нравится ковырять блоки питания особо расписывать смысла нет, а вот почему именно 12 Вольт, напишу.
Так уж сложилось, но блоки питания с выходным напряжением в 12 Вольт являются одними из самых популярных наряду с 5 Вольт и 19 Вольт.
5 Вольт используется для питания небольших устройств, но больше популярности добавило то, что такое же напряжение дает порт USB, потому и начали «плодиться» такие БП.
19 Вольт используются в ноутбуках, а также такие БП используются энтузиастами радиолюбителями для разного рода паяльных станций и усилителей, в основном из-за приемлемой мощности и компактности.
Ну а 12 Вольт просто для начала является безопасным напряжением и при этом позволяет передавать довольно большую мощность. Конечно на мой взгляд зачастую его можно (а иногда и нужно) на 24 Вольта, но это напряжение больше используется в промышленных устройствах.
В быту же от 12 Вольт можно питать получившие распространение светодиодные ленты для декоративной подсветки и освещения, от 12 Вольт питаются также системы видеонаблюдения, иногда небольшие компьютеры, а также разные граверы, 3D принтеры и т.п.

Вообще у меня в планах сделать несколько обзоров подобных БП, но с разной мощностью и сегодня ко мне на стол попал блок питания на 240 Ватт с пассивной системой охлаждения.
На данный момент распространенные безвентиляторные БП имеют мощность до 240-300 Ватт, причем вторые встречаются куда реже и я бы скорее сказал, что 240 Ватт это уже почти максимум.

На этом я закончу краткое вступление и перейду к предмету обзора.
БП в привычном металлическом корпусе, думаю многие видели подобные решения в продаже.
Упакован был в обычную белую коробку, на фото она не попала, да и не особо там есть на что смотреть.

Вход и выход выведены на один большой клеммник, сверху присутствует наклейка с указанием назначения контактов, но приклеили со сдвигом, что может сбить с толку неопытного пользователя.

Клеммник имеет защитную крышку, причем открывается она на 90 градусов, что является хоть и небольшим, но плюсом, так как есть варианты, где крышка не открывается полностью.

Справа от клеммника приютился подстроечный резистор и светодиод индикации включения блока питания.
Заявленные параметры — 12 Вольт 20 Ампер, реальный производитель неизвестен, маркировка стандартна для многих недорогих БП — S-240-12
Сбоку находится переключатель входного напряжения 110/200 Вольт, лучше перед первым включением проверить что он находится в правильном положении.
Дата выпуска конец 2016 года, так что БП можно сказать, свежий.

Для начала измеряем что на выходе у БП настроено.
Выставлено 12.3 Вольта, диапазон регулировки 10-14.5 Вольта. после проверки выставил что-то близкое к 12 Вольт.

Внешне осматривать больше нечего, потому снимаем верхнюю крышку и посмотрим что внутри.

А внутри блок питания ничем не отличается от других, подобных недорогих блоков.
Мне он сходу напомнил блок питания на 48 Вольт 240 Ватт, я бы даже сказал что они один в один.
Даже наверное не так, фактически это тот же БП, просто на другое напряжение, потому я в самом начале и написал, что реальный производитель неизвестен.

Классический осмотр начинки.
1. Входной фильтр, присутствует, хотя и не в полном объеме, отсутствует конденсатор после дросселя и варистор. К сожалению это черта подавляющего большинства китайских БП.
2. Помехоподавляющие конденсаторы в опасной цепи — Y1, в менее опасной, обычный высоковольтный, можно сказать что нормально.
3. Входной диодный мост установлен с запасом, 8 Ампер 1000 Вольт, но радиатор отсутствует. В предыдущем варианте диодный мост был на 20 Ампер.
Также рядом видны два термистора, включенные параллельно.
4. Входные конденсаторы Rubicong закос под Rubicon, если бы еще параметры соответствовали заявленным, но об этом позже.
5. Пара высоковольтных транзисторов прижатых к алюминиевому корпусу, который работает как радиатор.
6. Силовой трансформатор явно промаркирован как 240 Ватт 12 Вольт. На вид довольно неплох, видны следы пропитки лаком.

Китайские производители продолжают штамповать свои блоки питания на классической элементной базе. Я не скажу что это плохо, но более именитые производители уже гораздо реже делают БП на базе TL494.
По своему это имеет свои плюсы, ремонт такого БП довольно прост, комплектующие есть везде, да и документации по ним очень много.

Как и в варианте 48 Вольт, здесь также использован усиленный вариант радиатора, выходная диодная сборка прижата к ребристому радиатору, который уже отводит часть тепла на корпус. Если в 48 Вольт версии это было не особо и нужно, то при токах в 20 Ампер такое решение не лишнее.

1. Выходной дроссель при вполне нормальных габаритах намотан всего в два провода, причем сечение провода сопоставимо с тем, что использовалось в БП 48 Вольт.
2. Выходные конденсаторы имеют заявленную емкость в 2200мкФ, производитель также неизвестен, впрочем я и не ожидал здесь увидеть конденсаторы от Nichicon или хотя бы Samwha.
3,4. А вот момент с прижимом силовых элементов я проверил отдельно, так как в прошлый раз у меня были большие нарекания по поводу крепежа диодной сборки. В данном случае все в принципе нормально. Можно немного попридираться к прижиму транзисторов (слева), но практика показала, что все в порядке.

Вынимаем плату из корпуса и посмотрим на качество пайки и поищем «косяки» производителя.

Высоковольтные транзисторы применены с запасом, можно не беспокоиться. К тому же корпус TO247, в котором они выполнены, улучшает отвод тепла на радиатор.
Выходная диодная сборка MBR30200 представляет собой два высоковольтных диода Шоттки. Я немного скептически отношусь к применению высоковольтных диодов Шоттки, так как у них уже нет преимущества перед обычными в плане падения напряжения, но остается преимущество в большей скорости переключения, т.е. динамические потери меньше.

Общий вид печатной платы снизу.

Пайка на вид вполне нормальная, в этой части БП все нормально, даже чисто.

Силовые дорожки дополнительно покрыты припоем для увеличения сечения, здесь также нареканий особо нет, хотя в некоторым местах на мой взгляд припоя маловато.

Но один неприятный момент я все таки нашел. Один из силовых контактов не очень хорошо пропаян. Можно конечно сказать, что там по три контакта на полюс, но ведь может так попасть, что он как раз окажется нагруженным. Собс

www.kirich.blog

САМОДЕЛЬНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ НА 12В

Всем радиолюбителям привет, в этой статье хочу представить вам блок питания с регулировкой напряжения от 0 до 12 вольт. На нем очень легко выставить нужное напряжение, даже в милливольтах. Схема не содержит никаких покупных деталей — всё это можно вытащить из старой техники, как импортной, так и советской.

Принципиальная схема БП (уменьшенная)

Корпус изготовлен из дерева, в середине прикручен трансформатор на 12 вольт, конденсатор на 1000 мкФ х 25 вольт и плата, которая регулирует напряжение.

Конденсатор С2 нужно брать с большой емкостью, например чтобы подключать к блоку питания усилитель и чтобы напряжение не проваливалось на низких частотах.

Транзистор VT2 лучше установить на небольшой радиатор. Потому что при длительной работе он может нагреться и сгореть, у меня уже 2 штуки сгорело, пока не поставил приличный по размерам радиатор.

Резистор R1 можно ставить постоянный он большой роли не играет. Сверху на корпусе есть переменный резистор, которым регулируется напряжение, и красный светодиод, который показывает есть ли напряжение на выходе БП.

На выходе устройства, чтобы постоянно не прикручивать проводки к чему-нибудь, я припаял крокодильчики — с ними очень удобно. Схема не требует никаких настроек и работает надёжно и стабильно, ее действительно может сделать любой радиолюбитель. Спасибо за внимание, всем удачи! .

Форум по схемам простейших БП

Обсудить статью САМОДЕЛЬНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ НА 12В

radioskot.ru

Мощный регулируемый блок питания 12 вольт 20 ампер на транзисторе КТ827 | РадиоДом

Представляем мощный стабилизированный блок питания на 12 В. Он построен на микросхеме стабилизатора LM7812 и транзисторах TIP2955, что обеспечивает ток до 30 А. Каждый транзистор может давать ток до 5 А, соответственно 6 транзисторов обеспечат ток до 30 А. Можно изменением количества транзисторов и получить желаемое значение тока. Микросхема выдает ток около 800 мА.

На его выходе установлен предохранитель в 1 А для защиты от больших переходных токов. Нужно обеспечить хороший теплоотвод от транзисторов и микросхемы. Когда ток через нагрузку большой, мощность рассеиваемая каждым транзистором также увеличивается, так что избыточное тепло может привести к пробою транзистора.

В этом случае для охлаждения потребуется очень большой радиатор или вентилятор. Резисторы 100 Ом используются для стабильности и предотвращения насыщения, т.к. коэффициенты усиления имеют некоторый разброс у одного и того же типа транзисторов. Диоды моста рассчитаны не менее, чем на 100 А.

Примечания

Наиболее затратным элементом всей конструкции, пожалуй, является входной трансформатор, Вместо него возможно использование двух последовательно соединенных батарей автомобиля. Напряжение на входе стабилизатора должно быть на несколько вольт выше требуемого на выходе (12В), чтобы он мог поддерживать стабильный выход. Если используется трансформатор, то диоды должны выдерживать достаточно большой пиковый прямой ток, обычно, 100А или более.

Через LM 7812 будет проходить не более 1 А, остальная часть обеспечивается транзисторами.Так как схема рассчитана на нагрузку до 30А, то шесть транзисторов соединены параллельно. Рассеиваемая каждым из них мощность – это 1/6 часть общей нагрузки, но все же необходимо обеспечить достаточный теплоотвод. Максимальный ток нагрузки приведет к максимальному рассеиванию, при этом потребуется крупногабаритный радиатор.

Для эффективного отвода тепла от радиатора, может быть хорошей идеей применение вентилятора или радиатора с водяным охлаждением. Если блок питания нагружен на максимальную нагрузку, а силовые транзисторы вышли из строя, то весь ток пройдет через микросхему, что приведет к катастрофическому результату. Для предотвращения пробоя микросхемы на ее выходе стоит предохранитель в 1 А. Нагрузка 400 МОм только для тестирования и не входит в окончательную схему.

Вычисления

Данная схема отличная демонстрация законов Кирхгофа. Входящая в узел сумма токов, должна быть равна сумме токов выходящих из этого узла, а сумма падений напряжений на всех ветвях, любого замкнутого контура цепи должна быть равна нулю. В нашей схеме, входное напряжение 24 вольт, из них 4В падения на R7 и 20 В на входе LM 7812, т.е 24 -4 -20 = 0. На выходе суммарный ток нагрузки 30А, регулятор поставляет 0.866А и 4.855А каждый из 6 транзисторов: 30 = 6 * 4.855 + 0.866.

Ток базы составляет около 138 мА на транзистор, чтобы получить ток коллектора около 4.86А коэффициент усиления по постоянному току для каждого транзистора должен быть не менее 35.

TIP2955 удовлетворяет этим требованиям. Падение напряжения на R7 = 100 Ом при максимальной нагрузке будет 4В. Рассеиваемая на нем мощность, вычисляется по формуле P= (4 * 4) / 100, т.е 0.16 Вт. Желательно, чтобы этот резистор был мощностью 0.5 Вт.

Входной ток микросхемы поступает через резистор в цепи эмиттера и переход Б-Э транзисторов. Еще раз применим законы Кирхгофа. Входной ток регулятора состоит из тока 871 мА, протекающего по цепи базы, и 40.3мА через R = 100 Ом.
871,18 = 40,3 + 830. 88. Входной ток стабилизатора всегда должен быть больше выходного. Мы видим, что он потребляет только около 5 мА и практически не должен греться.

Тестирование и ошибки

Во время первого испытании, не надо подключать нагрузку. Вначале измеряем вольтметром напряжение на выходе, оно должно быть 12 вольт, или не сильно отличающаяся величина. Затем подключаем сопротивление около100 Ом, 3 Вт в качестве нагрузки.Показания вольтметра не должны измениться. Если вы не видите 12 В, то, предварительно выключив питание, следует проверить корректность монтажа и качество пайки.

Один из читателей, получил на выходе 35 В, вместо стабилизированных 12 В. Это было вызвано коротким замыканием силового транзистора. Если есть КЗ любого из транзисторов, придется отпаять все 6 для проверки мультиметром переходов коллектор-эмиттер.

Стабилизаторы напряжения являются важнейшей частью всех электронных схем, они дают непрерывное, устойчивое питание компонентам системы, обеспечивая стабильность её параметров и защиту при неисправностях в схеме или в первичном источнике напряжения. 12 вольт постоянного напряжения – наиболее востребованное, применяется для питания множества устройств, используемых отдельно или встроенных в различные конструкции.

Классический стабилизатор

Большинство систем питания построено по схеме линейного стабилизатора напряжения на 12 вольт, которая может иметь несколько вариантов исполнения:

• Параллельный – регулировка с помощью включённого параллельно управляющего элемента;
• Последовательный – включение элемента регулировки последовательно с нагрузкой.

Простейшим стабилизатором напряжения является стабилитрон, также называемый диодом Зенера – это диод, работающий постоянно в режиме пробоя. Напряжение, при котором наступает пробой, – это напряжение стабилизации, основной параметр стабилитрона. При параллельном включении нагрузки получается элементарный стабилизатор напряжения, примерно равного напряжению стабилизации.

Балластное сопротивление R определяет ток стабилитрона, указанный в спецификации. Такое решение отличается низким коэффициентом стабилизации, зависимостью от температуры и применяется при малых токах нагрузки для питания отдельных компонентов основной схемы. Возможно значительно увеличить выходной ток, если последовательно с нагрузкой установить мощный транзистор.

В этой схеме транзистор подключён последовательно с нагрузкой как эмиттерный повторитель, весь ток течёт через его переход. Уровнем на базе управляет стабилитрон: при возрастании тока на выходе на базу подаётся большее напряжение, проводимость транзистора увеличивается, и выходное напряжение восстанавливается. Мощность такого стабилизатора определяется типом транзистора и может достигать десятков ватт.

Важно отметить! В таком виде стабилизатор не защищён от перегрузки и короткого замыкания, при котором мгновенно выходит из строя. Для практического применения схема значительно усложняется: вводятся элементы ограничения тока и различные защитные функции.

Интегральный стабилизатор

Стабилизатор напряжения 12 вольт легко может быть реализован, если применить специализированный интегральный линейный стабилизатор из серии 78ХХ с фиксированным выходным напряжением. Для выходного напряжения 12 вольт выпускаются микросхемы 7812, у разных производителей они носят наименование LM7812, L7812, K7812 и т.д.

Отечественный аналог – КР142ЕН8Б. Производятся в корпусах TO – 220, TO – 3, D2PAK с тремя выводами. Эти микросхемы можно найти в блоках питания любой аппаратуры, они практически вытеснили стабилизаторы на дискретных элементах.

Основные характеристики стабилизатора в широко распространённом корпусе TO – 220:

• Выходное стабилизированное напряжение – от 11,5 до 12,5 В;
• Входное напряжение – до 30 В;
• Выходной ток – до 1А;
• Встроенная защита от перегрузки и короткого замыкания.

Входное напряжение должно превышать выходное (12 вольт) минимум на 3 вольта во всём диапазоне выходного тока. На выходной ток до 100 мА выпускается вариант микросхемы –78L12. Типовая схема включения позволяет своими руками собрать надёжный стабилизатор напряжения 12 вольт с характеристиками, подходящими для многих задач.

Схема имеет параметры стабилизации, аналогичные применённой микросхеме.

В некоторых случаях целесообразно использование микросхем серии 1083/84/85. Это интегральные стабилизаторы с выходным током 3, 5, и 7, 5 ампер. Устройства относятся к типу Low Dropout (с низким падением напряжения) – для них разница между входным и выходным напряжением может быть 1 вольт. Схема включения полностью соответствует микросхемам типа 7812.

Видео

Блок питания 1-30V на LM317 + 3 х TIP41C
или 3 х 2SC5200.

В статье рассмотрена схема простого регулируемого источника питания, реализованная на микросхеме-стабилизаторе LM317, которая управляет мощными, включенными в параллель тремя транзисторами структуры NPN. Пределы регулировки выходного напряжения 1,2...30 Вольт с током нагрузки до 10 Ампер. В качестве мощных выходников применены транзисторы TIP41C в корпусе TO220, ток коллектора у них 6 Ампер, рассеиваемая мощность 65 Ватт. Принципиальная схема блока питания показана ниже:

В качестве выходников так же можно применить TIP132C, корпус TO220, ток коллектора у этих транзисторов 8 Ампер, рассеиваемая мощность 70 Ватт согласно datasheet.

Расположение выводов у транзисторов TIP132C, TIP41C следующее:

Расположение выводов у регулируемого стабилизатора LM317:

Транзисторы в корпусе TO220 впаиваются непосредственно в печатную плату и крепятся к одному общему радиатору с применением слюды, термопасты и изолирующих втулок. Но можно и применить транзисторы в корпусе TO-3, из импортных подойдут, например, 2N3055, ток коллектора которых до 15 Ампер, рассеиваемая мощность 115 Ватт, или транзисторы отечественного производства КТ819ГМ, они 15 Амперные с рассеиваемой мощностью 100 Ватт. В этом случае выводы транзисторов соединяются с платой проводами.

Как вариант, можно рассмотреть применение импортных 15-ти амперных транзисторов TOSHIBA 2SC5200 с рассеиваемой мощностью 150 Ватт. Именно этот транзистор я использовал при переделке KIT-набора блока питания, купленного на Алиэкспресс.

На принципиальной схеме клеммы PAD1 и PAD2 предназначены для подключения амперметра, на клеммы X1-1 (+) и X1-2 (-) подается входное напряжение с выпрямителя (диодного моста), X2-1 (-) и X2-2 (+) это выходные клеммы блока питания, к клеммнику JP1 подключается вольтметр.

Первый вариант печатной платы рассчитан на установку силовых транзисторов в корпусе TO220, вид LAY6 формата следующий:

Фото-вид платы LAY6 формата:

Второй вариант печатной платы под установку транзисторов типа 2SC5200, вид LAY6 формата ниже:

Фото-вид второго варианта печатной платы блока питания:

Третий вариант печатной платы такой же, но без диодной сборки, найдете в архиве с остальными материалами.

Список элементов схемы регулируемого блока питания на LM317:

Резисторы:

R1 – потенциометр 5K – 1 шт.
R2 – 240R 0,25W – 1 шт.
R3, R4, R5 – керамические резисторы 5W 0R1 – 3 шт.
R6 – 2K2 0,25W – 1 шт.

Конденсаторы:

С1, С2 – 4700...6800mF/50V – 2 шт.
С3 – 1000...2200mF/50V – 1 шт.
С4 – 150...220mF/50V – 1 шт.
С5, С6, С7 – 0,1mF = 100n – 3 шт.

Диоды:

D1 – 1N5400 – 1 шт.
D1 – 1N4004 – 1 шт.
LED1 – светодиод – 1 шт.
Диодная сборка – у меня не было в наличии сборок на чуть меньший ток, поэтому плата нарисована под использование KBPC5010 (50 Ампер) – 1 шт.

Транзисторы, микросхемы:

IC1 – LM317MB – 1 шт.
Q1, Q2, Q3 – TIP132C, TIP41C, КТ819ГМ, 2N3055, 2SC5200 – 3 шт.

Остальное:

Разъемы 2 Pin с болтовым зажимом (вход, выход, амперметр) – 3 шт.
Разъем 2 Pin 2,54mm (светодиод, регулирующий переменник) – 2 шт.
В принципе разъемы можно и не ставить.
Внушительный радиатор для выходников – 1 шт.
Трансформатор, вторичка на 22...24 Вольта переменки, способная дежать ток порядка 10...12 Ампер.

Размер файла архива с материалами по блоку питания на LM317 10A – 0,6 Mb.