Меню

Регулируемый блок питания для лаборатории

Блоки питания для домашней лаборатории

Блоки питания для домашней лаборатории В плане всего, что было сказано выше, наиболее разумным и наименее затратным представляется изготовление трансформаторного блока питания. Подходящий готовый трансформатор для питания полупроводниковых конструкций можно подобрать от старых магнитофонов, ламповых телевизоров, трехпрограммных громкоговорителей и другой техники выходящей из употребления. Готовые сетевые трансформаторы продаются на радио рынках и в интернет магазинах. Всегда можно найти подходящий вариант.

Внешне трансформатор представляет собой Ш-образный сердечник из листов специальной трансформаторной стали. На сердечнике находится пластиковый или картонный каркас, на котором расположены обмотки. Пластины, как правило, покрыты лаком, чтобы между ними не было электрического контакта. Таким образом борются с вихревыми токами или токами Фуко. Эти токи просто греют сердечник, это просто потери.

Для этих же целей трансформаторное железо сделано из крупных кристаллов, которые также изолированы друг от друга окисными пленками. На трансформаторном железе очень больших размеров эти кристаллы видны невооруженным глазом. Если такое железо резать кровельными ножницами, то срез напоминает полотно ножовки по металлу, содержит мелкие зубчики.

Трансформатор в блоке питания выполняет сразу две функции. Во- первых, это понижение сетевого напряжения до нужного уровня. Во-вторых, это обеспечение гальванической развязки от питающей сети: первичная и вторичная обмотки между собой не соединены, электрическое сопротивление в идеале бесконечно. Связь первичной и вторичной обмотки осуществляется через переменное магнитное поле сердечника, создаваемое первичной обмоткой.

Упрощенный расчет трансформатора

При покупке или самостоятельной намотке трансформатора следует руководствоваться следующими параметрами, которые выражаются всего четырьмя формулами.

Первую из них можно назвать законом трансформации.

U1/U2 = n1/n2 (1),

Простой пример. Поскольку речь идет именно о сетевом трансформаторе, то напряжение на первичной обмотке будет всегда 220В. Предположим, что первичная обмотка содержит 220 витков, а вторичная 22 витка. Это достаточно большой трансформатор, поэтому витков в расчете на один вольт у него немного.

Если на первичную обмотку подать напряжение 220В, то на вторичной обмотке получится 22В, что полностью соответствует коэффициенту трансформации n1/n2, который в нашем примере равен 10. Предположим, что во вторичную обмотку включена нагрузка, потребляющая ток ровно 1А. Тогда ток первичной обмотки составит 0,1А, поскольку токи находятся в обратном соотношении.

Мощность потребляемая обмотками: для вторичной 22В*1А = 22Вт, а для первичной 220В * 0,1А = 22Вт. Такой расчет показывает, что мощности первичной и вторичной обмоток равны. Если вторичных обмоток несколько, то при расчете их мощности следует сложить, это и будет мощность первичной обмотки.

Из этой же формулы следует, что определить количество витков на один вольт очень просто: достаточно намотать пробную обмотку, например, 10 витков, померить на ней напряжение, полученный результат разделить на 10. Число витков на вольт очень поможет, когда потребуется намотать обмотку на нужное напряжение. Следует заметить, что обмотки надо мотать с некоторым запасом, с учетом «просаживания» напряжения на самих обмотках и на регулирующих элементах стабилизаторов. Если минимальное напряжение требуется 12В, то обмотка может быть рассчитана на 17…18В. Это же правило следует соблюдать и при покупке готового трансформатора.

Общая мощность трансформатора подсчитывается как сумма мощностей всех вторичных обмоток, о чем было написано чуть выше. Исходя из этого подсчета, можно выбрать подходящий сердечник, точнее сказать его площадь. Формула для выбора площади сердечника:.

Здесь S площадь сердечника в квадратных сантиметрах, а P общая мощность нагрузки в ваттах. Для Ш-образного сердечника площадью является сечение центрального стержня, на котором расположены обмотки, а для тороидального поперечное сечение тора. Исходя из рассчитанной площади сердечника, можно выбрать подходящее трансформаторное железо.

Расчетное значение следует округлять до ближайшего большего стандартного значения. Все остальные расчетные величины в процессе расчета также округляются в сторону увеличения. Если, предположим, мощность получилась 37,5 Вт, то округляется до 40Вт.

После того, как стала известна площадь сердечника, можно рассчитать число витков в первичной обмотке. Это третья расчетная формула.

Здесь n1 – число витков первичной обмотки, U1 – 220В – напряжение первичной обмотки, S площадь сердечника в квадратных сантиметрах. Особого внимания заслуживает эмпирический коэффициент 50, который может изменяться в некоторых пределах.

Если требуется, чтобы трансформатор не входил в насыщение, не создавал лишних электромагнитных помех (особенно актуально для звуковоспроизводящей аппаратуры), этот коэффициент можно увеличить до 60. В этом случае количество витков в обмотках увеличится, режим работы трансформатора будет облегчен, сердечник уже не сможет войти в насыщение. Главное, чтобы уместились все обмотки.

После того, как определена мощность трансформатора, подсчитаны витки и токи в обмотках, самое время определить сечение провода обмоток. Предполагается, что обмотки намотаны медным проводом. Этот расчет поможет выполнить формула:

Здесь di мм, Ii А соответственно диаметр провода и ток i-ой обмотки. Полученный по расчету диаметр провода также следует округлить до ближайшего большего стандартного значения.

Вот собственно и весь упрощенный расчет сетевого трансформатора, для практических целей даже очень достаточный. Следует, однако, заметить, что этот расчет справедлив только для сетевых трансформаторов, работающих на частоте 50Гц. Для трансформаторов, выполненных на ферритовых сердечниках и работающих на высокой частоте, расчет производится совсем по другим формулам, кроме разве что коэффициента трансформации по формуле 1.

После того, как трансформатор рассчитан, намотан или просто куплен нужного типоразмера, можно приступить к изготовлению блока питания, без которого не обходится ни одна схема.

Нестабилизированные блоки питания

Самые простые по схемотехнике это нестабилизированные блоки питания. Применяются они достаточно часто в различных конструкциях, что упрощает схему, не оказывая влияния на ее функциональность. Например, мощные усилители звуковой частоты чаще всего питаются от нестабилизированного источника, поскольку заметить на слух что напряжение питания изменилось на 2…3 вольта практически невозможно. Также нет никакой разницы, при каком напряжении сработает реле: лишь бы сработало, и в дальнейшем не сгорело.

Нестабилизированные блоки питания устроены просто, схема показана на рисунке 1.

Схема нестабилизированного источника питания

К вторичной обмотке трансформатора подключен выпрямительный мост на диодах. Хотя схем выпрямителей существует достаточно много, мостовая схема является самой распространенной. На выходе моста получается пульсирующее напряжение с удвоенной частотой сети, что характерно для всех схем двухполупериодных выпрямителей (рисунок 2, кривая 1).

Естественно, что такое пульсирующее напряжение для питания транзисторных схем непригодно: представьте себе, как будет реветь усилитель при таком питании! Чтобы сгладить пульсации до приемлемого значения, на выходе выпрямителя устанавливаются фильтры (рисунок 2, кривая 2). В простейшем случае это может быть просто электролитический конденсатор большой емкости. Сказанное иллюстрируется на рисунке 2.

Расчет емкости этого конденсатора достаточно сложен, поэтому можно рекомендовать проверенные на практике величины: на каждый ампер тока в нагрузке требуется емкость конденсатора 1000…2000 мкФ. Меньшее значение емкости справедливо для случая, когда после выпрямительного моста предполагается использовать стабилизатор напряжения.

По мере увеличения емкости конденсатора пульсации (рисунок 2, кривая 2) будут уменьшаться, но совсем не пропадут. Если пульсации недопустимы, приходится вводить в схему блока питания стабилизаторы напряжения.

Двухполярный источник питания

В случае, когда от источника требуется получить двухполярное напряжение, схему придется несколько изменить. Мост останется все тот же, но вторичная обмотка трансформатора должна иметь среднюю точку. Сглаживающих конденсаторов станет уже два, каждый для своей полярности. Такая схема показана на рисунке 3.

Блоки питания для домашней лаборатории

Соединение вторичных обмоток должно быть последовательно – согласным , — начало обмотки III соединено с концом обмотки II. Точками отмечаются, как правило, начала обмоток. Если трансформатор промышленного изготовления и все выводы пронумерованы, то можно придерживаться такого правила: все нечетные номера выводов это начала обмоток, соответственно четные – концы. То есть при последовательном соединении надо соединять четный вывод одной обмотки с нечетным выводом другой. Естественно, что ни в коем случае нельзя соединять накоротко выводы одной обмотки, например, 1 и 2.

Стабилизированные блоки питания

Но достаточно часто без стабилизаторов напряжения просто не обойтись. Самым простейшим является параметрический стабилизатор, который содержит всего три детали. После стабилитрона устанавливается электролитический конденсатор, назначение которого сглаживание остаточных пульсаций. Его схема показана на рисунке 4.

Схема параметрического стабилизатора

Вообще, этот конденсатор устанавливается даже на выходе интегральных стабилизаторов напряжения типа LM78XX. Это требуется даже техническими условиями (Data Sheet) на микросхемные стабилизаторы.

Параметрический стабилизатор может обеспечить в нагрузке ток до нескольких миллиампер, в данном случае около двадцати. В схемах электронных устройств такой стабилизатор применяется достаточно часто. Коэффициент стабилизации (соотношение изменения входного напряжения в %% к изменению выходного, также в %%) таких стабилизаторов, как правило, не более 2.

Если параметрический стабилизатор дополнить эмиттерным повторителем, всего на одном транзисторе, как показано на рисунке 5, то возможности параметрического стабилизатора станут намного выше. Коэффициент стабилизации подобных схем достигает значения 70.

При указанных на схеме параметрах и токе нагрузки 1А на транзисторе будет рассеиваться достаточная мощность. Такая мощность рассчитывается следующим образом: разность напряжений коллектор – эмиттер умножается на ток нагрузки. В данном случае это и есть ток коллектора. (12В – 5в)*1А = 7Вт. При такой мощности транзистор придется ставить на радиатор.

Мощность, отдаваемая в нагрузку, будет всего 5в*1А = 5Вт. Цифры, показанные на рисунке 5, вполне достаточны, чтобы произвести подобный расчет. Таким образом, КПД источника питания с таким стабилизатором при входном напряжении 12В всего около 40%. Чтобы его несколько повысить можно уменьшить входное напряжение, но не менее, чем до 8 вольт, иначе стабилизатор перестанет работать.

Для того, чтобы собрать стабилизатор напряжения отрицательной полярности достаточно в рассмотренной схеме заменить транзистор проводимости n-p-n на проводимость p-n-p, поменять полярность включения стабилитрона и входного напряжения. Но такие схемы стали уже анахронизмом, в настоящее время не применяются, им на смену пришли интегральные стабилизаторы напряжения.

Казалось, что вполне достаточно рассмотренную схему выполнить в интегральном варианте и все было бы в порядке. Но разработчики не стали повторять малоэффективную схему, уж слишком маленький у нее КПД, да и стабилизация невелика. Для повышения коэффициента стабилизации в современные интегральные стабилизаторы введена отрицательная обратная связь.

Такие стабилизаторы разрабатывались на ОУ общего применения, пока схемотехник и разработчик Р.Видлар не предложил этот ОУ интегрировать внутрь стабилизатора. Первым стабилизатором подобного рода был легендарный UA723, требовавший при установке некоторого числа дополнительных деталей.

Более современным вариантом интегральных стабилизаторов являются стабилизаторы серий LM78XX для напряжения положительной полярности и LM79XX для отрицательной. В этой маркировке 78 это собственно название микросхемы – стабилизатора, буквы LM перед цифрами могут быть и другими, — зависит от конкретного производителя. Вместо букв XX вставляются цифры, указывающие напряжение стабилизации в вольтах: 05, 08, 12, 15 и т.д. Кроме стабилизации напряжения, микросхемы имеют защиту от короткого замыкания в нагрузке и тепловую защиту. Как раз то, что требуется для создания простого и надежного лабораторного блока питания.

Читайте также:  Блок питания KNX EIB MEAN WELL KNX 20E 640 KNX 20E

Отечественная электронная промышленность выпускает такие стабилизаторы под маркой КР142ЕНXX. Но маркировка у нас как всегда зашифрованная, поэтому определить напряжение стабилизации можно только по справочнику или заучивать как стихи в школе. Все упомянутые стабилизаторы имеют фиксированное значение выходного напряжения. Типовая схема включения стабилизаторов серии 78XX показана на рисунке 6.

Типовая схема включения стабилизаторов серии 78XX

Однако, на их основе можно создать и регулируемые источники. В качестве примера можно привести схему, показанную на рисунке 7.

Схема регулируемого блока питания для домашней лаборатории

Недостатком схемы можно считать, что регулирование производится не от нуля, а от 5 вольт, т.е. от напряжения стабилизации микросхемы. Непонятно почему выводы стабилизатора пронумерованы как 17, 8, 2, когда на самом деле их всего лишь три!

А на рисунке 9 показано, как на базе оригинальной буржуйской LM317 собрать регулируемый блок питания, которым можно пользоваться в качестве лабораторного.

Схема блока питания на микросхеме LM317

Если потребуется двухполярный регулируемый источник, то проще всего в одном корпусе собрать два одинаковых стабилизатора, запитав их от разных обмоток трансформатора. При этом вывести на переднюю панель блока отдельными клеммами выход каждого стабилизатора. Коммутировать напряжения можно будет просто проволочными перемычками.

Любите умные гаджеты и DIY? Станьте специалистом в сфере Internet of Things и создайте сеть умных гаджетов!

Записывайтесь в онлайн-университет от GeekBrains:

Обучение Интернет вещей и современные встраиваемые системы

Изучить C, механизмы отладки и программирования микроконтроллеров;

Получить опыт работы с реальными проектами, в команде и самостоятельно;

Получить удостоверение и сертификат, подтверждающие полученные знания.

Starter box для первых экспериментов в подарок!

После прохождения курса в вашем портфолио будет: метостанция с функцией часов и встроенной игрой, распределенная сеть устройств, устройства регулирования температуры (ПИД-регулятор), устройство контроля влажности воздуха, система умного полива растений, устройство контроля протечки воды.

Вы получите диплом о профессиональной переподготовке и электронный сертификат, которые можно добавить в портфолио и показать работодателю.

Источник



Лабораторные блоки питания — какие они бывают (подборка-путеводитель)

Лабораторные блоки питания (ЛБП) отличаются от «обычных» тем, что позволяют менять и контролировать свои параметры (напряжение и ток), подстраивая их под требования питаемого устройства.

К лабораторным блокам питания также часто применяются повышенные требования по «чистоте» выходного напряжения, но единых требований в этом отношении нет — всё зависит от области применения.

Лабораторные блоки питания существуют с незапамятных времён; и кое-где даже до сих пор используются древнесоветские изделия (а собственно, почему бы и нет, если они находятся в работоспособном состоянии?!). Пример, как они выглядели (один из вариантов) — здесь.

Лабораторные блоки питания могут быть импульсными и линейными, а также иметь аналоговую или цифровую регулировку параметров.

Кроме лабораторных блоков питания, существуют и более простые регулируемые блоки питания. Они позволяют только установить напряжение на выходе, а контроля и регулировки выходного тока не имеют. Они не будут рассматриваться в этой статье, хотя в каких-то случаях и могут заменить ЛБП.

Подборку начнём с простого, но мощного импульсного лабораторного блока питания LW-K3010D (обзор).

По обычаям маркировки современных ЛБП, их максимальные выходные напряжение и ток указываются прямо в наименовании (как правило). Например, для данного блока это — 30 Вольт и 10 Ампер.

Но данный ЛБП всё-таки будет исключением: на самом деле он может отдать более высокое напряжение — до 32 Вольт («бонус» в 2 Вольта от производителя). По току он просто соответствует заявленным характеристикам без запаса.

Этот блок имеет чисто аналоговую настройку выходных параметров.

При этом напряжение устанавливается довольно точно (до 0.1 В) с помощью многооборотного переменника; а величина выходного тока стабилизации — наоборот, устанавливается довольно грубо с помощью «обычного» переменника.

К положительным качествам этого блока можно отнести не только высокую отдаваемую мощность, но и вертикальную конструкцию, занимающую мало места на столе.

Цена на момент составления подборки — около $50 — 60 при доставке в Россию.

Приобрести его можно на Алиэкспресс: Вариант 1 и Вариант 2.

Далее рассмотрим семейство импульсных лабораторных блоков питания от того же производителя (Longwei), но более продвинутых и дорогих: от PS-302DF (30 В, 2 А) и до PS-1003DF (100 В, 3 А); всего — целых 10 (!) вариантов комбинаций напряжения и тока:

Это семейство блоков питания имеет всё ещё чисто аналоговое управление, но уже улучшенное: имеются регуляторы грубой и точной настройки как по напряжению, так и по току.

Кроме того, улучшена индикация: добавлены показания мощности; и все индикаторы сделаны 4-значными.

И, до кучи, блоки имеют выход USB 5V 2A для зарядки мобильников. 🙂

Цена — от $75 с учётом доставки за стандартный блок PS-3010DF (30 В, 10 А) ссылка; и до $126 за самый высоковольтный PS-1003DF (100 В, 3 А) ссылка.

Существует также серия похожих по параметрам импульсных блоков питания компании Wanptek, но с другим дизайном. Эта серия включает восемь блоков с разными комбинациями токов и напряжений: от NPS306W (30 В, 6 А) и до NPS1203W (120 В, 3 А).

Один из серии этих блоков может отдать напряжение до 120 В; в то время, как у конкурентов максимум обычно составляет 100 В.

Эти блоки питания имеют узкую конструкцию, занимающую мало места на рабочем столе.

Индикация может быть трёх- или четырёхзначной; имеется индикатор мощности, отдаваемой в нагрузку.

Цена блоков — от $53 и до $86.

Приобрести его можно на Алиэкспресс можно по ссылкам: Вариант 1 или Вариант 2.

Для тех, кто любит «погорячее», можно рекомендовать импульсный лабораторный блок питания Gophert CPS-3232 (32 В, 32 А). Итого, мощность — свыше киловатта!

Этот лабораторный блок питания имеет плоскую конструкцию, в связи с чем удобнее его будет применять на рабочем месте, оборудованном дополнительными уровнями рабочего пространства над столом.

Но, поскольку блок — импульсный, то вес его не слишком большой — около 2.2 кг; несмотря на очень высокую мощность.

Блок имеет цифровое управление, но несколько «заковыристое»: с одним регулятором-энкодером и кнопочками переключения регулируемого параметра (ток или напряжение). Возможности запомнить несколько настроек нет.

Кроме того, по отзывам, его вентилятор может иметь повышенную шумность.

Цена — конечно же, не маленькая: около $157.

Посмотреть актуальные цены и/или купить блоки питания этого мощного семейства на Алиэкспресс можно здесь. По этой же ссылке можно найти другие блоки с параметрами от 16 В / 60 А до 36 В / 30 А.

Следующий лабораторный блок питания — KORAD KA3005D (30 В, 5 А).

Он не отличается высокой мощностью, зато отличается продвинутым цифровым управлением: он может запоминать несколько настроек. Кроме того, напряжение и ток могут устанавливаться с высокой точностью; что обеспечивается 4-значными индикаторами.

Блок питания — не из дешевых, цена составляет около $86 с учётом доставки.

Посмотреть актуальную цену и/или купить на Алиэкспресс можно здесь.

И, наконец, самый необычный из рассматриваемых сегодня лабораторных блоков питания — 3-канальный линейный лабораторный блок питания KORAD KA3305P.

Как и положено линейным блокам питания, он содержит много металла в виде трансформаторов и радиаторов, и потому — очень тяжелый. Его вес — 9.4 кг.

Один из его каналов — фиксированный и отдаёт напряжение 5 В при токе до 3 Ампер. Остальные два канала — регулируемые в пределах 0-30 В с током 0-5 А. Регулируемые каналы могут работать как «сами по себе», так и включены в параллельный или последовательный режим (инструкция — на сайте продавца, ссылка — далее).

Кроме того, этот блок питания имеет возможность запоминания нескольких настроек и интерфейс USB для связи с компьютером.

Цена на этот блок непременно заставит потребителя этот блок питания уважать и обращаться с ним с осторожностью. Она составляет $284 с учётом доставки в Россию. Что интересно — он уже может попасть под новый российский закон об уплате пошлины с товаров стоимостью свыше $200 (тут могут быть «тонкости», поскольку часть стоимости относится к доставке).

Посмотреть актуальную цену и/или купить на Алиэкспресс можно здесь.

Только что приведённая небольшая подборка не может охватить всё многообразие моделей лабораторных блоков питания, но показывает основные их классы.

Лабораторные блоки питания могут отличаться не только по мощности, но и по способу управления (цифровое или аналоговое), наличию памяти режимов, индицируемым параметрам, количеству каналов, и, наконец, по способу формирования выходного напряжения — импульсные или линейные блоки питания.

Линейные блоки питания — самые дорогие и тяжелые, поэтому их применение должно быть технически оправдано. Обычно они применяются в тех сферах, где предъявляются повышенные требования к уровню высокочастотных пульсаций и помех.

Во всех остальных случаях можно применять импульсные блоки питания, цена на которые — достаточно гуманная.

Источник

Рейтинг лучших лабораторных блоков питания на 2021 год

Рейтинг лучших лабораторных блоков питания на 2021 год

Просмотрено: 5439

  • Время прочтения: 10 мин.
  • На что обратить внимание при выборе лабораторного блока питания? На чистоту выходного напряжения. Не существует единого требования к параметру. Многое зависит от сферы использования аппарата. ЛБП начали выпускать еще в советские времена, и по настоящее время они пользуются заслуженной популярностью благодаря надежности и эффективности.

    Общее описание

    Слово «лабораторные» применяется неспроста, так как их главное предназначение – помогать в лабораториях. Они «живут» там постоянно и даже не транспортируются для проведения ремонта в посторонних помещениях. Специалисты не рекомендуют использовать устройство на открытом воздухе или в автомобиле. Лабораторные также подразумевают корректировку параметров и точную установку показателей.

    Основное деление продукции выглядит следующим образом: импортного и отечественного производства. Первый вариант, как правило, китайского происхождения, часто используется в сервисных центрах, осуществляющих ремонт пришедшей в негодность техники. Главный недостаток – отсутствие поверительных документов, позитивный момент – доступные по цене. Они не возглавляют рейтинг качественных товаров, но контроль надежности на любом производстве все же присутствует. Самые хорошие модели достаточно удобны и имеют защиту от короткого замыкания.

    Продукция российского производства имеет сертификаты соответствия, проходит регулярные поверки, что приводит к удорожанию ее использования. Данные БП могут допустить незначительную погрешность, отличаются надежностью и эффективностью работы, а также длительным сроком эксплуатации.

    Какие бывают

    Чтобы не допустить ошибки при выборе, необходимо четко и ясно понимать суть определений и видеть между ними разницу. Разберемся, в чем отличие лабораторных от обычных блоков питания, и что такое источник питания вообще:

    1. Простой блок питания – устройство электронного типа, используемое с целью сформировать заранее заданный показатель в одном или нескольких каналах. Отсутствует дисплей и блок управления. Типичным представителем является БП для компьютера небольшой мощности.
    2. Лабораторный БП регулярно формирует поток по одному или нескольким каналам. Оснащен дисплеем, защитой от некорректного использования, элементами управления, другим полезным функционалом.

    Понятие «лабораторный источник питания» идентично словосочетанию «лабораторный блок питания».

    Виды источников питания таковы:

    • первичные;
    • вторичные.
    Читайте также:  Обзор стоечного сервера HP ProLiant DL580 G7

    Представители первого варианта осуществляют преобразование неэлектрических видов энергии в электрическую. К ним относятся батарейки, солнечные батареи, ветрогенераторы и многое другое. Вторичные ИП служат для преобразования одного вида электроэнергии в другой с целью обеспечить желательные параметры частоты, пульсаций и тому подобное. К этой группе относятся:

    • преобразователь АС/DC;
    • преобразователь DC/DC;
    • трансформаторы;
    • стабилизаторы потоков;
    • ЛБП.

    Касательно лабораторных блоков питания, они разнятся характеристиками и разновидностями. Остановимся на этом вопросе более подробно:

    Различия Описание
    По принципу функционирования Импульсные и линейные.
    Рабочие диапазоны Наличие автоматического ограничения мощности или фиксированные.
    Количеством каналов Многоканальные и одноканальные.
    Наличием защиты С функцией защиты от перегрева, перепадов, от перегрузки по току и так далее.
    Мощностью Значительной мощности или стандартные.
    Способами изоляции каналов Неизолированные или изолированные гальваническим путем.
    Выходным сигналом Переменным или постоянным напряжением и током.
    Способами управления Программное наряду с ручным или просто ручное.
    Дополнительным функционалом Наличие встроенного презиционного мультиметра, доводит до нужного уровня потоки в проводах подключения, изменяет выход установленных значений, активизирует выход по таймеру, присутствие встроенной электронной нагрузки и так далее.
    Степенью надежности Продуманный внешний вид, качественность элементной базы, тщательный выходной контроль.

    Критерии выбора

    Какой фирмы лучше купить, зависит от сферы использования инструмента. Популярные модели могут использоваться как радиолюбителями для выполнения ежедневных задач, так и при проведении высокоточных измерений и испытаний на промышленных предприятиях. Продукция используется там, где присутствует радиотехника и электроника, то есть повсеместно. Основные направления использования:

    1. Осуществление контроля за качеством элементов радиотехники.
    2. Проведение тестирования электронных агрегатов и схем.
    3. Тестирование контрольно-измерительных приборов.
    4. При производстве и последующем ремонте радиотехники.
    5. В процессе конструирования, проектирования и испытания аппаратуры радиоэлектронного вида.
    6. Применения как источника питания.
    7. Использование в учебном процессе при проведении лабораторных исследований.
    8. В период моделирования физических и электрических процессов.
    9. С целью эмуляции функционирования определенного оборудования.

    В зависимости от возникшей необходимости и появляется вопрос, какой аппарат лучше купить и у какого производителя. Как выбрать, чтобы не ошибиться? Желательно предварительно изучить обзор предлагаемых моделей, ознакомиться с отзывами, уточнить в отношении выпускаемых новинок. По мнению покупателей, немаловажное значение имеет материал изготовления. От этого напрямую зависит срок службы прибора и его эффективность. Можно ознакомиться с рейтингом популярных моделей, как недорогих, так и по существенной стоимости.

    Особенности выбора

    В процессе выбора стоит обращать внимание та такие характеристики:

    • рабочие параметры;
    • размеры;
    • количество и мощность выходных каналов;
    • защитные функции или их отсутствие;
    • достоинства и недостатки;
    • средняя цена товара.

    Чтобы устройство выполняло возложенные на него задачи, необходимо обратить особое внимание на технические характеристики:

    1. Нестабильный показатель в питающей сети, если происходит изменение переменного тока.
    2. Показатель шумности в процессе эксплуатации.
    3. Временной отрезок при переходе к начальным характеристикам при изменении тока потребителя.
    4. Качественность измеренных параметров и наличие погрешности.
    5. Разрешение – возможность выставления шага установки показателей на выходе.
    6. Управленческий интерфейс.
    7. Как компенсируются потери, если произвести подключение к четырехпроводной схеме, с целью управления элементами, осуществляющими регулировку выходного потока с использованием измерительных проводов, чтобы компенсировать потерю в питающей сети.

    Оптимальный вариант – наличие минимального шума, точной и грубой регулировки, повышенных возможностей при подключении.

    Где купить, зависит от предпочтений профессионала. Можно заказать напрямую из Китая, воспользовавшись услугой Ali Express или посетить специализированный магазин и приобрести понравившийся набор. Существует вариант заказать товар онлайн в интернет – магазине.

    Есть и умельцы, которые в состоянии собрать ЛБП своими руками в домашних условиях. Главное – правильно выбрать схему. Самостоятельно можно изготовить простой линейный блок питания с регулировкой потоков от 1,3 до 30 В, с регулировкой от 0 до 5 А. Получится почти универсальное устройство, которое будет функционировать в режиме стабилизации. При возникновении необходимости можно запитать чувствительную схему или зарядить аккумулятор. Как сделать ту или иную операцию, подскажет пошаговая инструкция, изложенная в интернете.

    Рейтинг лучших лабораторных блоков питания на 2021 год

    Бюджетные модели

    Недорогой китайский товар можно увидеть не только в научных заведениях, но и в арсенале домашних мастеров, которые с его помощью проводят тестирование устройств, потребляемых нестандартное напряжение. Относится к категории полноценных одноканальных блоков питания. Способен преобразовать потоки в сети с погрешностью до 1/100 доли. Пользуется популярностью у тех, кому не нужно для работы дорогое и достаточно сложное устройство.

    Средняя стоимость – 1500 рублей.

    • простой в эксплуатации;
    • недорогой;
    • качественный;
    • удачный вариант для починки простых электроприборов.

    Основное отличие – присутствие цифрового управления. В состоянии запомнить несколько настроек. Наличие четырехзначных индикаторов позволяет установить ток и напряжение с особой точностью. Измерительный прибор пользуется особой популярностью среди профессионалов и любителей радиоэлектроники. Можно приобрести как в специализированных магазинах на территории России, так и заказать из Китая. В последнем варианте цена увеличится в среднем на 1000 рублей, с учетом доставки.

    Производитель предлагает продукцию по цене 5000 рублей.

    • высокая мощность;
    • продвинутое цифровое управление;
    • комфортность при эксплуатации;
    • высокоточное;
    • надежное;
    • функциональное.
    • существенные не выявлены.

    Китайский производитель выпускает продукцию со стрелочными индикаторами. Отсутствие жидкокристаллического дисплея мало кого смущает, поэтому товар нашел применение в различных сферах. Стрелочные индикаторы выполняют такие задачи:

    • первый измеряет вольтаж от 0 до 15;
    • второй — амперы от 1 до 3.

    Взаимодействие осуществляется посредством одного резистора, размещенного на передней панели. Показатель предельной пульсации – 3 мВ. Вид прибора – одноканальный, отличается максимальной точностью, однако вывести погрешность до 1/1000 доли вольта не представляется возможным. В основном используется домашними мастерами и специалистами по ремонту техники в мастерских, где осуществляется ремонт и тестирование электротоваров.

    Средняя цена – 1150 рублей.

    • недорогой;
    • управляется довольно просто;
    • схема подключения элементарная;
    • отсутствие сложных кнопок;
    • высокая точность;
    • надежность;
    • долговечность.
    • не в состоянии сделать идеальные измерения.

    Мощный импульсный лабораторный блок питания с повышенным показателем в 32 В, вместо стандартного 30 В. Что касается тока, то его характеристики полностью совпадают. Обладает аналоговой настройкой выходных параметров. Показатель можно установить с точностью до 0,1 В, используя многооборотный переменник. В отношении величины выходного тока стабилизации, то его установка происходит в грубой форме, посредством использования обычного переменника.

    Реализаторы предлагают продукцию по стоимости от 2800 рублей.

    • высокая отдаваемая мощность;
    • вертикальный тип конструкции;
    • компактность;
    • удачное сочетание цены и качества;
    • надежность;
    • длительный срок службы.
    • существенные не выявлены.

    Китайская компания наладила выпуск высококачественного устройства по незначительной стоимости, которое широко применяется в сервисных центрах по ремонту сотовых телефонных аппаратов. Несмотря на название «лабораторный блок», для решения сложных задач он не подходит. Относится к категории одноканальных инструментов с вольтажным диапазоном до 15 ватт и от 1 до 3 ампер. Показатель пульсации – 3 единицы. Введение параметров осуществляется посредством использования четырех резисторов. Наличие тонкой настройки дает возможность вывести на канал значения из четырех знаков.

    Продукция реализуется по цене 1250 рублей.

    • схема подключения элементарная;
    • простота в эксплуатации;
    • доступная стоимость;
    • высокое качество;
    • надежность;
    • долговечность.

    Модели среднего ценового сегмента

    Компания наладила выпуск восьми блоков и различными комбинациями напряжения и тока. Некоторые представители могут выдать потоки до 120 V, в отличие от своих конкурентов, чьи показатели достигают максимум 100 V. Отличительная особенность продукции – небольшие габариты, что дает возможность сохранить на столе много свободного рабочего места. Предусмотрена трех- или четырехзначная индикация. Оснащен индикатором мощности.

    Сколько стоит товар? В диапазоне от 3500 до 5500 рублей.

    • малогабаритная конструкция;
    • удобная;
    • несложная в использовании;
    • высококачественная;
    • с длительным сроком службы.
    • существенные не выявлены.

    Отличительная особенность – наличие внутри корпуса тяжелого медного трансформатора, снижающего показатель пульсации. Весит устройство 3,5 кг, хотя и входит в ТОП наилучших товаров данной категории. Только качественность тока и напряжения источника позволяет ему называться лабораторным. Основные технические показатели таковы:

    • пульсация по току – до 3 мА RMS;
    • пульсация по напряжению – до 1 мА RMS;
    • точность установленных значений – 0,01 %;
    • установка напряжения – от 0 до 15 В;
    • установка тока – от 0 до 2 А.

    В полной комплектации товар можно приобрести по цене 2540 рублей.

    • соотношение цены и качества;
    • оснащено защитой от короткого замыкания;
    • цифровые индикаторы большие;
    • пульсация незначительная;
    • присутствуют контакты под зажим и штекер.
    • минимальный диапазон тока и напряжения;
    • регулировка напряжения осуществляется посредством трех ручек;
    • значительный вес, что предполагает удорожание услуг по доставке товара к месту назначения.

    Китайская компания выпускает компактные форм – факторы, что является их основным преимуществом. Для установки не стоит освобождать на рабочем столе большое свободное пространство. Модель компактная и не займет много места. Помимо незначительных габаритов стоит обратить внимание на схему подключения. Двухканальное устройство в состоянии вывести питание до 1/1000 доли. Отличный показатель для такого инструмента.

    Все каналы оснащены жидкокристаллическими дисплеями. Любая настройка осуществляется при помощи одного резистора. Эксплуатировать в состоянии каждый мастер, даже не изучая инструкцию, которая прилагается в комплекте и изложена на русском языке.

    Источник

    Регулируемый блок питания для лаборатории

    Блоки питания для домашней лаборатории В плане всего, что было сказано выше, наиболее разумным и наименее затратным представляется изготовление трансформаторного блока питания. Подходящий готовый трансформатор для питания полупроводниковых конструкций можно подобрать от старых магнитофонов, ламповых телевизоров, трехпрограммных громкоговорителей и другой техники выходящей из употребления. Готовые сетевые трансформаторы продаются на радио рынках и в интернет магазинах. Всегда можно найти подходящий вариант.

    Внешне трансформатор представляет собой Ш-образный сердечник из листов специальной трансформаторной стали. На сердечнике находится пластиковый или картонный каркас, на котором расположены обмотки. Пластины, как правило, покрыты лаком, чтобы между ними не было электрического контакта. Таким образом борются с вихревыми токами или токами Фуко. Эти токи просто греют сердечник, это просто потери.

    Для этих же целей трансформаторное железо сделано из крупных кристаллов, которые также изолированы друг от друга окисными пленками. На трансформаторном железе очень больших размеров эти кристаллы видны невооруженным глазом. Если такое железо резать кровельными ножницами, то срез напоминает полотно ножовки по металлу, содержит мелкие зубчики.

    Трансформатор в блоке питания выполняет сразу две функции. Во- первых, это понижение сетевого напряжения до нужного уровня. Во-вторых, это обеспечение гальванической развязки от питающей сети: первичная и вторичная обмотки между собой не соединены, электрическое сопротивление в идеале бесконечно. Связь первичной и вторичной обмотки осуществляется через переменное магнитное поле сердечника, создаваемое первичной обмоткой.

    Упрощенный расчет трансформатора

    При покупке или самостоятельной намотке трансформатора следует руководствоваться следующими параметрами, которые выражаются всего четырьмя формулами.

    Первую из них можно назвать законом трансформации.

    U1/U2 = n1/n2 (1),

    Простой пример. Поскольку речь идет именно о сетевом трансформаторе, то напряжение на первичной обмотке будет всегда 220В. Предположим, что первичная обмотка содержит 220 витков, а вторичная 22 витка. Это достаточно большой трансформатор, поэтому витков в расчете на один вольт у него немного.

    Если на первичную обмотку подать напряжение 220В, то на вторичной обмотке получится 22В, что полностью соответствует коэффициенту трансформации n1/n2, который в нашем примере равен 10. Предположим, что во вторичную обмотку включена нагрузка, потребляющая ток ровно 1А. Тогда ток первичной обмотки составит 0,1А, поскольку токи находятся в обратном соотношении.

    Мощность потребляемая обмотками: для вторичной 22В*1А = 22Вт, а для первичной 220В * 0,1А = 22Вт. Такой расчет показывает, что мощности первичной и вторичной обмоток равны. Если вторичных обмоток несколько, то при расчете их мощности следует сложить, это и будет мощность первичной обмотки.

    Из этой же формулы следует, что определить количество витков на один вольт очень просто: достаточно намотать пробную обмотку, например, 10 витков, померить на ней напряжение, полученный результат разделить на 10. Число витков на вольт очень поможет, когда потребуется намотать обмотку на нужное напряжение. Следует заметить, что обмотки надо мотать с некоторым запасом, с учетом «просаживания» напряжения на самих обмотках и на регулирующих элементах стабилизаторов. Если минимальное напряжение требуется 12В, то обмотка может быть рассчитана на 17…18В. Это же правило следует соблюдать и при покупке готового трансформатора.

    Общая мощность трансформатора подсчитывается как сумма мощностей всех вторичных обмоток, о чем было написано чуть выше. Исходя из этого подсчета, можно выбрать подходящий сердечник, точнее сказать его площадь. Формула для выбора площади сердечника:.

    Здесь S площадь сердечника в квадратных сантиметрах, а P общая мощность нагрузки в ваттах. Для Ш-образного сердечника площадью является сечение центрального стержня, на котором расположены обмотки, а для тороидального поперечное сечение тора. Исходя из рассчитанной площади сердечника, можно выбрать подходящее трансформаторное железо.

    Расчетное значение следует округлять до ближайшего большего стандартного значения. Все остальные расчетные величины в процессе расчета также округляются в сторону увеличения. Если, предположим, мощность получилась 37,5 Вт, то округляется до 40Вт.

    После того, как стала известна площадь сердечника, можно рассчитать число витков в первичной обмотке. Это третья расчетная формула.

    Здесь n1 – число витков первичной обмотки, U1 – 220В – напряжение первичной обмотки, S площадь сердечника в квадратных сантиметрах. Особого внимания заслуживает эмпирический коэффициент 50, который может изменяться в некоторых пределах.

    Если требуется, чтобы трансформатор не входил в насыщение, не создавал лишних электромагнитных помех (особенно актуально для звуковоспроизводящей аппаратуры), этот коэффициент можно увеличить до 60. В этом случае количество витков в обмотках увеличится, режим работы трансформатора будет облегчен, сердечник уже не сможет войти в насыщение. Главное, чтобы уместились все обмотки.

    После того, как определена мощность трансформатора, подсчитаны витки и токи в обмотках, самое время определить сечение провода обмоток. Предполагается, что обмотки намотаны медным проводом. Этот расчет поможет выполнить формула:

    Здесь di мм, Ii А соответственно диаметр провода и ток i-ой обмотки. Полученный по расчету диаметр провода также следует округлить до ближайшего большего стандартного значения.

    Вот собственно и весь упрощенный расчет сетевого трансформатора, для практических целей даже очень достаточный. Следует, однако, заметить, что этот расчет справедлив только для сетевых трансформаторов, работающих на частоте 50Гц. Для трансформаторов, выполненных на ферритовых сердечниках и работающих на высокой частоте, расчет производится совсем по другим формулам, кроме разве что коэффициента трансформации по формуле 1.

    После того, как трансформатор рассчитан, намотан или просто куплен нужного типоразмера, можно приступить к изготовлению блока питания, без которого не обходится ни одна схема.

    Нестабилизированные блоки питания

    Самые простые по схемотехнике это нестабилизированные блоки питания. Применяются они достаточно часто в различных конструкциях, что упрощает схему, не оказывая влияния на ее функциональность. Например, мощные усилители звуковой частоты чаще всего питаются от нестабилизированного источника, поскольку заметить на слух что напряжение питания изменилось на 2…3 вольта практически невозможно. Также нет никакой разницы, при каком напряжении сработает реле: лишь бы сработало, и в дальнейшем не сгорело.

    Нестабилизированные блоки питания устроены просто, схема показана на рисунке 1.

    Схема нестабилизированного источника питания

    К вторичной обмотке трансформатора подключен выпрямительный мост на диодах. Хотя схем выпрямителей существует достаточно много, мостовая схема является самой распространенной. На выходе моста получается пульсирующее напряжение с удвоенной частотой сети, что характерно для всех схем двухполупериодных выпрямителей (рисунок 2, кривая 1).

    Естественно, что такое пульсирующее напряжение для питания транзисторных схем непригодно: представьте себе, как будет реветь усилитель при таком питании! Чтобы сгладить пульсации до приемлемого значения, на выходе выпрямителя устанавливаются фильтры (рисунок 2, кривая 2). В простейшем случае это может быть просто электролитический конденсатор большой емкости. Сказанное иллюстрируется на рисунке 2.

    Расчет емкости этого конденсатора достаточно сложен, поэтому можно рекомендовать проверенные на практике величины: на каждый ампер тока в нагрузке требуется емкость конденсатора 1000…2000 мкФ. Меньшее значение емкости справедливо для случая, когда после выпрямительного моста предполагается использовать стабилизатор напряжения.

    По мере увеличения емкости конденсатора пульсации (рисунок 2, кривая 2) будут уменьшаться, но совсем не пропадут. Если пульсации недопустимы, приходится вводить в схему блока питания стабилизаторы напряжения.

    Двухполярный источник питания

    В случае, когда от источника требуется получить двухполярное напряжение, схему придется несколько изменить. Мост останется все тот же, но вторичная обмотка трансформатора должна иметь среднюю точку. Сглаживающих конденсаторов станет уже два, каждый для своей полярности. Такая схема показана на рисунке 3.

    Блоки питания для домашней лаборатории

    Соединение вторичных обмоток должно быть последовательно – согласным , — начало обмотки III соединено с концом обмотки II. Точками отмечаются, как правило, начала обмоток. Если трансформатор промышленного изготовления и все выводы пронумерованы, то можно придерживаться такого правила: все нечетные номера выводов это начала обмоток, соответственно четные – концы. То есть при последовательном соединении надо соединять четный вывод одной обмотки с нечетным выводом другой. Естественно, что ни в коем случае нельзя соединять накоротко выводы одной обмотки, например, 1 и 2.

    Стабилизированные блоки питания

    Но достаточно часто без стабилизаторов напряжения просто не обойтись. Самым простейшим является параметрический стабилизатор, который содержит всего три детали. После стабилитрона устанавливается электролитический конденсатор, назначение которого сглаживание остаточных пульсаций. Его схема показана на рисунке 4.

    Схема параметрического стабилизатора

    Вообще, этот конденсатор устанавливается даже на выходе интегральных стабилизаторов напряжения типа LM78XX. Это требуется даже техническими условиями (Data Sheet) на микросхемные стабилизаторы.

    Параметрический стабилизатор может обеспечить в нагрузке ток до нескольких миллиампер, в данном случае около двадцати. В схемах электронных устройств такой стабилизатор применяется достаточно часто. Коэффициент стабилизации (соотношение изменения входного напряжения в %% к изменению выходного, также в %%) таких стабилизаторов, как правило, не более 2.

    Если параметрический стабилизатор дополнить эмиттерным повторителем, всего на одном транзисторе, как показано на рисунке 5, то возможности параметрического стабилизатора станут намного выше. Коэффициент стабилизации подобных схем достигает значения 70.

    При указанных на схеме параметрах и токе нагрузки 1А на транзисторе будет рассеиваться достаточная мощность. Такая мощность рассчитывается следующим образом: разность напряжений коллектор – эмиттер умножается на ток нагрузки. В данном случае это и есть ток коллектора. (12В – 5в)*1А = 7Вт. При такой мощности транзистор придется ставить на радиатор.

    Мощность, отдаваемая в нагрузку, будет всего 5в*1А = 5Вт. Цифры, показанные на рисунке 5, вполне достаточны, чтобы произвести подобный расчет. Таким образом, КПД источника питания с таким стабилизатором при входном напряжении 12В всего около 40%. Чтобы его несколько повысить можно уменьшить входное напряжение, но не менее, чем до 8 вольт, иначе стабилизатор перестанет работать.

    Для того, чтобы собрать стабилизатор напряжения отрицательной полярности достаточно в рассмотренной схеме заменить транзистор проводимости n-p-n на проводимость p-n-p, поменять полярность включения стабилитрона и входного напряжения. Но такие схемы стали уже анахронизмом, в настоящее время не применяются, им на смену пришли интегральные стабилизаторы напряжения.

    Казалось, что вполне достаточно рассмотренную схему выполнить в интегральном варианте и все было бы в порядке. Но разработчики не стали повторять малоэффективную схему, уж слишком маленький у нее КПД, да и стабилизация невелика. Для повышения коэффициента стабилизации в современные интегральные стабилизаторы введена отрицательная обратная связь.

    Такие стабилизаторы разрабатывались на ОУ общего применения, пока схемотехник и разработчик Р.Видлар не предложил этот ОУ интегрировать внутрь стабилизатора. Первым стабилизатором подобного рода был легендарный UA723, требовавший при установке некоторого числа дополнительных деталей.

    Более современным вариантом интегральных стабилизаторов являются стабилизаторы серий LM78XX для напряжения положительной полярности и LM79XX для отрицательной. В этой маркировке 78 это собственно название микросхемы – стабилизатора, буквы LM перед цифрами могут быть и другими, — зависит от конкретного производителя. Вместо букв XX вставляются цифры, указывающие напряжение стабилизации в вольтах: 05, 08, 12, 15 и т.д. Кроме стабилизации напряжения, микросхемы имеют защиту от короткого замыкания в нагрузке и тепловую защиту. Как раз то, что требуется для создания простого и надежного лабораторного блока питания.

    Отечественная электронная промышленность выпускает такие стабилизаторы под маркой КР142ЕНXX. Но маркировка у нас как всегда зашифрованная, поэтому определить напряжение стабилизации можно только по справочнику или заучивать как стихи в школе. Все упомянутые стабилизаторы имеют фиксированное значение выходного напряжения. Типовая схема включения стабилизаторов серии 78XX показана на рисунке 6.

    Типовая схема включения стабилизаторов серии 78XX

    Однако, на их основе можно создать и регулируемые источники. В качестве примера можно привести схему, показанную на рисунке 7.

    Схема регулируемого блока питания для домашней лаборатории

    Недостатком схемы можно считать, что регулирование производится не от нуля, а от 5 вольт, т.е. от напряжения стабилизации микросхемы. Непонятно почему выводы стабилизатора пронумерованы как 17, 8, 2, когда на самом деле их всего лишь три!

    А на рисунке 9 показано, как на базе оригинальной буржуйской LM317 собрать регулируемый блок питания, которым можно пользоваться в качестве лабораторного.

    Схема блока питания на микросхеме LM317

    Если потребуется двухполярный регулируемый источник, то проще всего в одном корпусе собрать два одинаковых стабилизатора, запитав их от разных обмоток трансформатора. При этом вывести на переднюю панель блока отдельными клеммами выход каждого стабилизатора. Коммутировать напряжения можно будет просто проволочными перемычками.

    Любите умные гаджеты и DIY? Станьте специалистом в сфере Internet of Things и создайте сеть умных гаджетов!

    Записывайтесь в онлайн-университет от GeekBrains:

    Обучение Интернет вещей и современные встраиваемые системы

    Изучить C, механизмы отладки и программирования микроконтроллеров;

    Получить опыт работы с реальными проектами, в команде и самостоятельно;

    Получить удостоверение и сертификат, подтверждающие полученные знания.

    Starter box для первых экспериментов в подарок!

    После прохождения курса в вашем портфолио будет: метостанция с функцией часов и встроенной игрой, распределенная сеть устройств, устройства регулирования температуры (ПИД-регулятор), устройство контроля влажности воздуха, система умного полива растений, устройство контроля протечки воды.

    Вы получите диплом о профессиональной переподготовке и электронный сертификат, которые можно добавить в портфолио и показать работодателю.

    Источник