Блок питания 3-20В, 0.1-10А

Без чего не может обойтись не один радиолюбитель? Правильно — без ХОРОШЕГО блока питания, а ещё лучше ХОРОШЕГО ДВУХКАНАЛЬНОГО блока питания. В этой статье я опишу, как можно сделать неплохой, на мой взгляд, блок питания из обычного компьютерного (AT или ATX). Идея хороша тем, что не нужно покупать дорогие трансформаторы, транзисторы, мотать импульсные трансформаторы и катушки… У нас в городе на радио рынке средний БП ATX 300W стоит 45-50 грн (~10$). Естественно это за б/у. Сразу стоит оговориться, что чем качественней БП из которого Вы будете переделывать, то лучшие характеристики вы сможете получить от готового БП. Это связано с тем, что в «китайских» БП могут отсутствовать абсолютно все фильтры на входе, и почти все фильтры на выходе! Поэтому рекомендуется приглядеться к «жертве». Себе я сделал БП из старого CODEGEN 300W. Хоть не идеал конечно, но жить можно. На заказ изготавливал из CHIEFTEC 350W. Вот это уже почти идеал — фильтры на входе, фильтры (да ещё какие!!!) на выходе, ну и т.д.
Характеристики:

• Напряжение — 3 — 20,5 Вольт.
• Ток — 0,1 — 10А.
• Пульсации — зависит от модели «исходника»

В изготовлении такого БП есть одно «НО»: если Вы ниразу не ремонтировали или хотя бы не разбирали компьютерный БП, то изготовить лабораторный будет проблематично. Это связано с тем, что схематических решений компьютерных БП очень много и описать все необходимые переделки я не смогу. По секрету скажу что сжёг 2 БП прежде чем получил то что хотел. В данной статье я опишу как изготовить плату для контроля за напряжением и током, куда её подключить, и что переделать в самом БП, но точной схемы переделки я Вам не дам.

Ещё одно «но»: схема рассчитана на использование в БП на основе довольно распространенной микросхемы ШИМ — TL494 (аналоги КА7500, МВ3759, mPC494C, IR3M02, М1114ЕУ). Может быть и можно прикрутить и к другим, но этого я не пробовал.

Идея была взята из журнала «Радио 2004/10» стр. 33-34. Но там измерительная схема была реализована на КР572ПВ2А и светодиодных индикаторах, отображалась одна измеряемая величина (ток или напряжение). Почитать статью стоит — там много интересного по переделке БП описано, но повторять схему я не стал. Взял контроллер с АЦП и понеслась….

Схема.

Немного пояснений по схеме. В пунктир обведена часть схемы, которая находится на плате БП. Там указаны элементы, которые нужно поставить вместо того, что там стоит. остальную обвязку TL494 не трогать.

В качестве источника напряжения используем канал 12 Вольт, который немного переделаем. Переделка состоит в замене ВСЕХ конденсаторов в цепи 12 Вольт на конденсаторы такой же (или больше) ёмкости, но большего напряжения 25-35 Вольт. Канал 5 Вольт я вообще выкинул — выпаял диодную сборку и все элементы, кроме общего дросселя. Канал -12В также нужно переделать на большее напряжение — мы его тоже будем использовать. Канал 3,3 Вольта тоже нужно убрать, чтобы он нам не мешал.

Вообщем в идеале нужно оставить только диодную сборку канала 12 Вольт и конденсаторы/дроссели фильтра этого канала. Так же нужно убрать цепи обратной связи по напряжению и току. Если цепь ОС по напряжению найти не трудно — обычно на 1 вывод TL494, то по току (защита от КЗ) обычно приходится искать довольно долго, особенно если нету схемы. Иногда это ОС на 15-16 вывод той же ШИМ, а иногда хитрая связь со средней точки управляющего трансформатора. Но эти цепи необходимо убрать и убедиться, что ничего не блокирует работу нашего БП. Иначе лабораторный не получится. Например — в CODEGEN е я забыл убрать ОС по току… И не мог поднять напряжение выше 14 Вольт — срабатывала защита по ТОКУ и вырубала БП полностью. Ещё одно важное замечание:
Необходимо изолировать корпус БП от всех внутренних цепей. Это связано с тем, что на корпусе БП — общий провод. Если, совершенно случайно, коснуться выходом «+» на корпус, то получается неплохой фейерверк. Т.к. теперь нет защиты от КЗ, а есть только ограничение по току, но оно реализовано по отрицательному выводу. Именно так я сжёг первую модель своего БП.

Для измерения тока взят шунт от китайского тестера. «Константанового провода», как в «Радио» я не нашёл, ибо не знаю что это такое. А в китайском тестере как раз нужной толщины, и длины! В качестве регуляторов применены многооборотные резисторы BOURNS 3590s. Хотя можно поставить и обычные, но точность установки напряжения и тока меня не порадовала. В качестве подстроечных резисторов были применены многооборотные подстроечники той же фирмы: BOURNS 3266 или BOURNS 3296.

Печатная плата.

Односторонняя печатная плата размером 145*75 мм. Крепится с помощью болтов прямо на стенку БП. В левой части ПП перемычками указано место установки шунта.

Внимание! на плате есть две хитрые перемычки — под предохранителем 2 SMD перемычки — нужно запаивать ТОЛЬКО ОДНУ — лучше всего правую.

Вот как это выглядит в собранном виде:

Правый переменным резистором устанавливаем необходимое напряжение, левым — ток. Обратите внимание, что установленный ток тоже отображается на индикаторе (Set I = 00.86A).

Немного о настройке измерительной части.

После сборки рекомендуется включить БП через лампу накаливания 60W. Это позволит избежать фейерверка.

Если всё заработало и не взорвалось, то можно перейти к настройке (предварительно включив БП без лампы), которая сводится к регулировке подстроечных резисторов в цепи измерения тока и напряжения. Так напряжению на выходе БП = 20 Вольтам должно соответствовать напряжение 2,5 Вольта на среднем выводе резистора «Измерение «U»» — 23-й вывод контроллера. Так же с током. 10А соответствует напряжению 2,5 В на среднем выводе резистора «Усиление «I»» — 24-й вывод контроллера. Можно просто на выход БП подключить заведомо точные приборы и, измерив напряжение, подрегулировать по необходимости «Измерение «U»». Так же и ток можно отрегулировать с помощью эталонного амперметра.

С помощью этого БП очень удобно заряжать любые аккумуляторы. Например, для зарядки свинцового 12В / 7А/ч АКБ устанавливаем напряжение = 14,2В, ток = 0,7 — 1,5А (по инструкции к АКБ). Подключаем АКБ к блоку питания, и, если ток заряда будет больше установленного, то он будет ограничиваться (при этом упадёт напряжение). На индикаторе в это время будет отображаться символ «$» (пример Set I = 00.86A $) и гореть красный светодиод. Когда ток упадёт до установленного значения или ниже, то будет ограничиваться напряжение. (При этом светодиод и символ «$» погаснут). Таким образом заряд АКБ осуществляется вначале стабильным током, а в конце заряда — стабильным напряжением.

От этого БП я заряжал литиевые аккумуляторы от мобильных телефонов (иногда зарядку дома забываю, и не только я), фотоаппарата. На фото как раз я закончил заряжать аккумулятор от телефона. Свинцовые АКБ от UPSов (в другом применении) 6В и 12В. Даже пришлось один раз заряжать АКБ в своей машине. Поставил 14,4 Вольта, 10А и за ночь аккумулятор был заряжен, а мой БП испытан.

Так же БП использовался для питания 18-ти вольтового шуруповёрта. Ток на старте ограничивался 8 амперами (специально), но сверлить и закручивать шурупы (4,5 * 85 мм) это не мешало — просто получался более плавный старт. В общем применений такому БП много.

В начале статьи я упомянул о ДВУХКАНАЛЬНОМ блоке питания. Так вот — никто не запрещает собрать два таких блока питания и поставить их радом. При этом можно их включать последовательно и получать до 40 Вольт!!! Параллельное включение я не рекомендую.

Ну и в конце добавлю ложку дёгтя. В ATMega8 не очень качественный АЦП (всего 10 бит), поэтому показания на индикаторе всё время немного скачут (последний разряд), но я сомневаюсь, что можно добиться лучшего без применения внешнего АЦП или разбиения диапазона измерения на несколько поддиапазонов. Но это уже сложнее… Также хочу добавить что печатную плату не мешает переделать — разделить аналоговое и цифровое питание, по уму развести землю, ну и так далее.

Отдельно биты конфигурации (FUSES), которые соответствуют работе от внутреннего генератора 4MHz:

Скачать исходный код на C (CodeVisionAVR)
Скачать прошивку HEX
Скачать разводку печатной платы (Sprint-Layout)

Автор Юрий. Е-mail: hardlock (пёсик) bk Сайт автора.