Как сделать бестрансформаторный блок питания на 12В
У каждого в доме есть различная аппаратура, работающая от батареек или аккумуляторов. Чтобы не менять каждый раз элементы, ее питают от любого источника, подключаемого к сети 220 В.
Большой мощности от полностью бестрансформаторного малогабаритного блока ждать не следует. Аккумуляторные инструменты (шуруповерты, дрели, дисковые пилы), насосы, планшеты и ноутбуки от него работать не будут.
К такому БП можно подключать осветительные приборы и электронную технику, которые потребляют ток до 500 мА:
- малогабаритные приемники;
- светодиодные лампы и гирлянды (но не ленты);
- портативную маломощную медицинскую аппаратуру (наручный тонометр, измеритель пульса и других параметров);
- зарядные модули телефонов;
- детские игрушки;
- моторы магнитофонов, вентиляторы;
- самодельные устройства;
- платы от Arduino.
Простой импульсный блок питания
- паяльник, флюс, припой;
- радиодетали, указанные на рисунке;
- провода в изоляции для формирования выводов;
- фольгированный материал (текстолит, гетинакс) для изготовления печатной платы;
- дрель с тонким (0,5-1 мм) сверлом;
- кусачки или ножницы для обрезания выводов;
- плоскогубцы или пинцет.
Устройство и конструкция
Простой 12-вольтовый БП без трансформатора можно сделать из нескольких радиоэлементов. Он представляет собой диодный мост VD1-4 и 3 однотипных транзисторных стабилизатора, включенных последовательно.
C1, подключенный к сети 220 В, гасит большую часть напряжения. Оно выпрямляется диодным мостом VD1-4. Цепочка D1, C2 является параметрическим стабилизатором, с выхода которого снимается постоянное напряжение, питающее нагрузку.
Более продвинутое устройство содержит на входе сопротивление R1 для подавления броска тока и RC-цепочку — подключенные параллельно гасящая емкость C1 и резистор r2 большого номинала для ее разрядки. Средняя часть схемы такая же. На выходе установлен дополнительный неполярный конденсатор C3.
Дальнейшее усовершенствование предполагает установку на выходе БП стабилизатора VR1 на транзисторах или микросхеме.
Эти блоки опасны, так как их детали находятся под напряжением 220 В. При отсутствии нагрузки (если испорчен стабилизатор) потенциал на выходе будет равен сетевому.
Параметры блока питания
Искусственная нагрузка регулирование 0..8 A. Входное напряжение 10 … 24 В
- Светодиодный термометр с напряжением питания + 5 В.
- Потребляемый ток термометром 200 мА.
- Работа и измерение датчика температуры: -25 C до + 125 C.
- Чтение датчика 3 раза в секунду.
- Размеры: 65 x 60 x 15 мм
- Индикация на дисплее : 2.5 + 1
Основным преимуществом этого решения является очень простая схема и представление результатов на легко читаемом светодиодном дисплее — отлично видном на расстоянии или в темноте.
БЕСТРАНСФОРМАТОРНЫЕ БП НА 5, 9, 12, 24 В
Список элементов схемы
- R1 — 100K
- R2 — 1M
- R3 — 220K
- R4 — 47K
- R5 — 22K
- R6 — 330R
- R7 — 10K
- R8 — 220R
- P1, P2 — 100K
- C1 — 120 пФ
- C2, C6 — 100 нФ
- C3 — 10 нФ
- C4 — 470 нФ
- C5 — 220 нФ
- C7 — 22 мкФ
- D1 — 1N4148
- D2 — BAT 42
- T1 — BC547B
- IO1 — ICL7107
- T — любой кремниевый транзистор
- Q1, Q2 — светодиодные дисплеи
Вот такая получилась универсальная штука для радиолюбительской лаборатории. Работает и как мощное зарядно-разрядное устройство, и как электронная нагрузка, и как обычный регулируемый блок питания.
Детали.
В блоке питания использованы самые распространенные детали. Понижающий трансформатор Т1 можно использовать любой, обеспечивающий на вторичной обмотке переменное напряжение 14 – 18 Вольт при токе нагрузки 0,4 – 0,6 Ампер.
В оригинале статьи используется готовый трансформатор от кадровой развертки Советских телевизоров — типа ТВК-110ЛМ.
Диоды VD1 – VD4 могут быть из серии 1N4001 – 1N4007. Также подойдут диоды, рассчитанные на обратное напряжение не менее 50 Вольт при токе нагрузки не менее 0,6 Ампер.
Диод VD5 желательно германиевый из серии Д226, Д7 — с любым буквенным индексом.
Электролитический конденсатор любого типа, на напряжение не менее 25 Вольт. Если не будет одного с емкостью 2200 микрофарад, то его можно составить из двух по 1000 микрофарад, или четырех по 500 микрофарад.
Постоянные резисторы используются отечественного МЛТ-0,5, или импортного производства мощностью 0,5 Ватт. Переменный резистор номиналом 5 – 10 кОм.
Транзисторы VT1 и VT2 германиевые — любые из серии МП39 – МП42 с любым буквенным индексом.
Транзистор VT3 – из серии КТ814, КТ816 с любым буквенным индексом. Этот мощный транзистор обязательно устанавливается на радиатор.
Радиатор можно использовать самодельный, сделанный из пластины алюминия толщиной 3 – 5см и размером около 60х60мм.
Стабилитрон VD6 будем подбирать, так как у них идет большой разброс по напряжению стабилизации Uст. Возможно, даже придется составить из двух. Но это уже при наладке.
Вот основные параметры стабилитронов серии Д814 А-Д:
Миллиамперметр используйте такой, какой у Вас есть. Можно использовать индикаторы от старых приемников и магнитофонов. Одним словом – ставьте что есть. А можно даже вообще обойтись без прибора.
На этом хочу закончить. А Вы, если заинтересовала схема, подбирайте детали.
В следующей части начнем рисовать и делать печатную плату с нуля, возможно, распаяем на ней детали.
Удачи!
Простой блок питания: для начинающих, сборка своими руками
Конденсатор улучшает ситуацию
Как видно на схеме, добавление полиэфирного конденсатора последовательно с линией питания повышает эффективность. В этой конфигурации КПД уже составляет до 20%.
Поскольку максимальное напряжение на конденсаторе превышает 320 В, необходимо выбрать компонент, способный работать при напряжении не менее 600 В, как показано на рисунке.
В этой конфигурации R1 рассеивает только 0,5 Вт, но всегда лучше использовать его с номинальной мощностью не менее 2 Вт. Конденсатор C2 действует как резистор и имеет некоторую емкость при 50 Гц. Более конкретно емкость конденсатора на частоте f определяется по следующей формуле:
Из приведенной формулы конденсатор C2 имеет реактивное сопротивление 6772 Ом при 50 Гц, но, в отличие от резистора он не выделяет тепла. Выходное напряжение схемы также составляет 12 В за вычетом падения напряжения на диоде D1.
Принципиальная схема блока питания.
- Добавление предохранителя для защиты от чрезмерного входного тока;
- Добавление варистора для защиты от переходных процессов;
- Резистор R2 (R3) подключен параллельно C1 (C3) для улучшения электромагнитной устойчивости;
- Разделение R1 на два резистора R1 и R2 для обеспечения лучшей защиты от скачков напряжения и предотвращения электрических дуг для резистивной цепи.
Рекомендации по проектированию БП
Следует отметить, что R2 должен быть рассчитан на работу при таком высоком напряжении. Поэтому обычно используются два или более обычных резистора мощностью 1/4 Вт, соединенных последовательно (для увеличения максимального напряжения пробоя).
Вот относительно мощный блок питания, сделанный для тока 150 мА 24 В. Помимо токоограничивающих элементов и разрядного резистора (C 2,5 uF, R 51R и 1M), на плате есть диодный мост, стабилитрон 24V и конденсатор фильтра 100 uF.
В общем самые большие преимущества бестрансформаторного источника питания можно увидеть, когда токовые требования составляют до 30 мА, тогда конечно вес, количество элементов, простота эксплуатации сделают разумным выбор такой схемы. Но всегда помните про отсутствие гальванической развязки с сетью 220 В!
