Схема самодельного блока питания

Собрать собственными руками работающее устройство преобразователя электропитания может как опытный, так и начинающий любитель электроники. Потребуется схема блока питания и правильное соединение всех элементов цепи.

Самодельный блок питания

Схема блока питания на 12В

Все существующие блоки питания делятся на 2 типа: трансформаторные и импульсные. К привычным нам электрическим бытовым приборам, компьютерам и другому оборудованию подходят типовые схемы на 12В второго вида — бестрансформаторные.

Преобразователи в таких микросхемах используются, но работают они на слишком высоких частотах.

Начинающим радиолюбителям можно попробовать собрать устройство первый раз своими руками, начав со схемы более простого блока питания. Она состоит из преобразователя, выпрямителя напряжения, конденсатора, стабилизатора и светодиодного индикатора.

Схема бестрансформаторного блока питания с пояснениями

Коротко о принципе работы

Отечественная розетка подает на вилку устройства заряд 220 В, этот ток — переменный. Чтобы питаемый прибор не сгорел из-за резких перепадов электричества, в стандартном блоке питания предусмотрена схема, изменяющая напряжение на входе в источнике до дежурного значения 12 В на выходе или же других выбранных показателей.

Напряжение понижается поэтапно, т. к. входящие 220 В переменного тока необходимо выровнять, чтобы блок не вышел из строя. В сетевых линейных схемах напряжение поступает на трансформатор, состоящий из изолированного сердечника, разделяющего его внутреннюю первичную и вторичную обмотки.

Проходя по ее виткам, вторичное напряжение становится равномерно пульсирующим и передается на диодный мост или выпрямитель. Он состоит из 4 диодов, спаянных противоположными по знаку заряда концами в ромб и работающих в 2 полупериода.

При подаче тока в первый полупериод включаются только 2 элемента, а третий и четвертый остаются замкнутыми. При его обратном течении через вторичную обмотку в другой полупериод работают уже третий и четвертый диоды.

Диодный мост всегда имеет 4 выхода, независимо от того, в какой конфигурации он был выпущен — в горизонтальной или вертикальной. Его короткие выходы принимают на себя переменное напряжение, а выпускающие диоды, обозначенные знаками «+» и «-«, направляют выпрямленный пульсирующий ток дальше по цепи.

Но и после выпрямления напряжение непригодно для подачи на USB-адаптер или соединение с питаемым устройством, поэтому для окончательного выравнивания ток переходит в конденсационный фильтр и стабилизатор.

Так выглядит диодный мост

Как рассчитать мощность элемента

Расчет мощности устройства для каждого вида электрического оборудования производится индивидуально на сайтах с калькуляторами.

Общая формула мощности блока выглядит как произведение мощности устройства на коэффициент запаса, который необходим для стабильной работы прибора:

P блока = P устройства × K запаса.

Стабилизация напряжения

Выровненный ток в приборе обеспечивают электролитические конденсаторы с высокой емкостью, стабилитроны и интегральные стабилизаторы напряжения. За счет работы этих элементов обеспечивается бесперебойное питание электрооборудования, т. к. они преобразуют полусинусоидальные волны напряжения практически до прямой линии.

Слайд про интегральный стабилизатор

Радиоэлементы и инструменты для работы

В процессе сборки понадобится трансформатор, диодный мост, электролитический конденсатор или фильтр, резистор и стабилизатор переменного тока.

В основу микросхемы входит печатная плата, которая выполняется на стеклотекстолите с применением фольгированного диэлектрика.

В схемах на импульсные блоки питания также используются пленочные конденсаторы, резисторы, диоды, радиаторы и транзисторы для защиты устройства от перегрева и резкого гашения лишнего тока при понижении.

В более сложных схемах применяются ШИМ-контроллеры для выравнивания импульсов напряжения и повышения КПД всей установки.

Для предохранения ключевых звеньев цепи от перегрева и перегрузки от лишнего напряжения используются также резисторы на 200 Ом максимальным значением.

Недостающие компоненты схемы можно взять из старых блоков для компьютеров.

Вид резистора на 200 Ом

Этапы самостоятельного изготовления

Работа над конструированием блока питания на 12В производится в 3 этапа: подготовка, монтаж и проверка работоспособности прибора:

  1. Изначально нужно решить, как собрать блок питания и рассчитать мощность итоговой установки.
  2. Выполнить монтаж согласно схеме.
  3. Готовое изделие проверить при подключении к действующей электрической сети.

Подготовка деталей

Большинство элементов, использующихся в схеме устройства, рассчитаны на ток в 1 А — это следует учитывать при подсчете количества витков на вторичной обмотке трансформатора.

Для получения на выходе напряжения 12-14 В первичную обмотку можно произвести в 2 жилы общим количеством 47 витков, а вторичную — в 7 жил на 4 витка при диаметре провода 0,6 мм. Намотка производится по часовой стрелке, и каждый виток изолируется скотчем.

Сглаживающий конденсатор выбирается значением от 100 до 1000 мкФ, но в большинстве случаев подходит среднее значение — около 300-400 мкФ. Конденсационный фильтр должен выдерживать напряжение до 350 В из расчета 1 мкФ на 1 В.

При выборе заданной мощности следует учитывать, что напряжение теряет несколько вольт в результате сопротивления и переменных пульсов, поэтому такое же количество нужно добавить при расчете установки.

Если требуемая выходная мощность составляет 12 В, то микросхему следует рассчитать на 15-16 В на входе.

Минимальные потери напряжения и расход КПД возможен в импульсных устройствах, в которых установлены ШИМ-контроллеры — ток по ним не идет, поэтому потери эффективности установки снижаются до значений сопротивления. По надежности службы эти устройства «неубиваемые».

Схема ШИМ-контроллера

Сборка блока

Для исправной работы изделия, рассчитанного на 12 В, необходимо выполнить следующие пункты:

  • начертить схему печатной платы;
  • распечатать и нанести рисунок на плату и протравить;
  • просверлить крепежные отверстия;
  • установить поочередно диоды, термисторы, конденсаторы и драйвера, если потребуется;
  • закрепить на полевых транзисторах специальные шайбы, если в схеме есть радиатор;
  • установить трансформатор;
  • смонтировать клеммы «на выход»;
  • пропаять все детали на схеме;
  • изготовить и поместить устройство в коробку с вентиляционными отверстиями.

Некоторые промежуточные этапы сборки могут и не выполняться исходя из выбранной схемы. Заключительным шагом в производстве устройства является проверка от работающей электросети.

Проверка работоспособности

Перед тестированием прибора на оборудовании, питающемся от электросети, следует использовать его на лампе накаливания на 100 Ватт. В качестве нагрузки можно взять также автомобильную лампу на 12 В мощностью 50 Ватт, по которой протекает ток, равный 4-5А.

Если все элементы системы собраны верно, ошибок в монтаже и расчетах нет, лампа вспыхнет и потухнет. Это укажет на то, что конденсатор зарядился от входящего напряжения.

При ярком же свете лампы в полный накал надо проверить схему и найти, на какой стадии была допущена ошибка, во избежание перегрузки от избыточного напряжения.

Больше информации в видео:

Ссылка на основную публикацию