Cамодельный блок питания на 12 вольт
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:
- 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.
- Использовать специальные схемы защиты, которые бы отключали блок питания при превышении тока на нагрузке.
- 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.
Источник
Полезная покупка для самодельщиков: б/у, но годный блок питания на 12 В 5 А
Рано или поздно перед самодельщиками встает вопрос – от чего питать самоделку, светодиодную ленту и т.д. Можно мастерить блок питания самостоятельно, можно купить новый, готовый. Есть несколько «народных» блоков, хорошо себя зарекомендовавших. Однако есть еще вариант – покупка блоков питания бывших в эксплуатации, но все еще обладающих хорошими характеристиками. На этот раз мне попался блок на 12 Вольт и аж 5 Ампер.
Запас по мощности нужно иметь всегда, даже если устройство потребляет 2,3,4 Ампера. Вполне блок подойдет и для питания популярного паяльника TS100 или появившегося недавно SH72.
Как всегда, для начала характеристики:
— входное напряжение: AC 100V-240V 50-60Hz
— выходное напряжение: DC 12V
— выходной ток: 5A
— выходная мощность: 60 Вт
— рабочая температура: -30 — + 85 C
— размер: 10,2 x 4,5 x 2,6 см
Уже заказывал б/у блоки питания, все они оказались рабочими и всегда приезжали в простых пластиковых пакетах. Не стал исключением и этот образец.
О том, что блок б/у говорят обрезки входных и выходных проводов. Однако грязи и пыли нет совсем, а значит прежде блок эксплуатировался в закрытом корпусе. Судя из названия лота, прежде блок обеспечивал питанием монитор.
Массивные компоненты блока зафиксированы «герметиком» и легко пережили дорогу. Немного досталось одному радиатору. Он крепится к плате штырьками, которые впаиваются в плату. Видимо в дороге где-то прижали, радиатор наклонился внутрь блока и повредился участок дорожки под пайкой. Проблема небольшая и легко поправимая.
Габаритные размеры платы практически соответствуют заявленным.
Все платы б/у блоков, что мне попадались, были сделаны из гетинакса и не имели креплений под винты так, как в корпус вставлялись по направляющим и прижимались крышкой.
Блок аккуратно собран, следы флюса есть только в местах ручной пайки проводов. Легко заметить, что высоковольтная (горячая) часть схемы отделена от «холодной» части промежутком шириной приблизительно один сантиметр без каких-либо проводников. Как бонус, остались резиновые уплотнители на нижней стороне платы. Под оптопарой, которую увидим позже, традиционно сделана прорезь в плате. Это не вентиляция, это защита от дуги в случае пробоя оптопары. Маркировку ШИМа рассмотреть не удалось, затерта царапинами.
Входной фильтр имеет не один, а два дросселя, что плюс. Есть варистор и конденсатор Х2 типа. Кроме того, в наличии предохранитель, который в моем случае оказался оторван с одной стороны, но легко был восстановлен. Под термоусадкой на нем нашлась надпись 3,15 ампер 250 Вольт.
Все конденсаторы в схеме блока питания установлены от известного производителя Jamicon. Выходной фильтр набран из трех конденсаторов (1000, 1000 и 470 мкФ. Все на 16 Вольт) и дросселя.
Чтобы рассмотреть входной конденсатор, транзистор, сдвоенные диоды и межобмоточный конденсатор пришлось открутить и выпаять радиаторы. Места контакта корпусов транзистора и сдвоенных диодов оказались промазаны термопастой. Под диодами не по всему пятну, но есть.
Выпрямитель построен на диодной сборке KBP206 на 600 Вольт и 2Ампера, вполне достаточных в данном случае.
Помехоподавляющий конденсатор Х2 типа емкостью 0,47 мкФ.
В качестве высоковольтного полевого транзистора FTA06N60D в изолированном корпусе.
Межобмоточный конденсатор применен, как и положено, Y1 типа, которые в случае нештатной ситуации не замыкаются, а разрушаются.
Сняв радиатор, можно рассмотреть маркировку оптопары и прорезь в плате. Здесь применили широко распространенную PC817.
Сдвоенные диоды Шоттки MBR20100CT с максимальным током через один диод 10 Ампер.
Чтобы рассмотреть маркировку сглаживающего конденсатора выпрямителя, пришлось его вызволять из герметика и выпаивать. Заявленная емкость 82 мкФ при питании от сети 220 Вольт взята даже с приличным запасом, исходя из соотношения 1 мкФ на 1 Вт мощности.
Так, как блок б/у и работал в тесном корпусе, то параметры конденсаторов могли и измениться. Поэтому проверил все электролитические конденсаторы с помощью мультифункционального тестера ТС-1. В результате ни одного плохого конденсатора не нашел – емкость, ESR и утечка оказались на нормальном уровне.
82 мкФ 400 Вольт
Два конденсатора выходного фильтра по 1000 мкФ 16 Вольт показали практически одинаковые результаты.
А емкость конденсатора на 470 мкФ 16 Вольт оказалась даже выше заявленной.
Рядом с трансформатором и одним из радиаторов установлены еще два конденсатора по 10 мкФ 35 Вольт, которые оказались так же хорошими, несмотря на «теплое» соседство.
На холостом ходу блок ведет себя тихо, напряжение на выходе стабильно держится на уровне 12,18 Вольт.
Тестировал блок токами 1, 3 и 5 Ампер по полчаса.
При токе нагрузки 1 Ампер напряжение на выходе снизилось всего на 0,07 Вольт, а температура нагрева составила всего 38 градусов, что для данного блока скорее «разминочный» режим.
При токе 3 Ампера напряжение на выходе составило ровно 12 Вольт. Радиатор с диодами Шотки нагрелся до 51 градуса, что также абсолютно не критично.
При токе 5 Ампер напряжение немного просело, но виной тому скорее провода, щупы и крокодилы, да и назвать просадку критической нельзя. Ток в 5 Ампер блок держит, нагревшись всего до 67 градусов.
Максимум, при моем способе тестирования и коммутации, мне удалось снять с блока 5, 166 Ампер. Далее блок уходит в защиту со снижение напряжения до нуля, а его работа возобновляется после снятия нагрузки. Аналогичным образом блок ведет себя при коротком замыкании на выходе. И по всему диапазону нагрузок блок ведет себя тихо, без писка и наводок на радио.
И в завершении провел измерение уровня пульсаций.
Общепринятая методика подразумевает пайку дополнительных конденсаторов емкостью 1000 мкф и 0,1 мкф (керамика) непосредственно на выход блока питания и измерение пульсаций на их выводах.
Измерения проводились на холостом ходу и под нагрузкой 1, 3 и 5 Ампер при закрытом входе осциллографа, 10 мВ/деление и 10 µS развертки. Пульсации на выходе даже при 5 Амперах нагрузки не превысили 12 миллиВольт.
Увеличил развертку до 10 миллисекунд и получил результаты, так же сильно не отличающиеся от предыдущих. Максимум 18 миллиВольт.
Столь низкие пульсации заставили сомневаться, но многократно проведенные тесты других результатов не дали.
Уже из спортивного интереса отпаял дополнительные конденсаторы и вновь провел измерения при 10 мВ/деление и 10 µS развертки.
И в этом случае при максимальной нагрузке пульсации не превысили 30 миллиВольт.
При 10 мВ/деление и 10 миллисекундах развертки результаты оказались практически такими же, лишь удалось посмотреть характерную для импульсных блоков форму пульсаций на выходе.
Прежде уже имел дело с б/у блоками питания из магазина Banggood. Тогда это были блоки на 12 Вольт 2 Ампера и 12 Вольт 2,5 Ампера. Эксплуатирую их уже два года, и нареканий нет. Они так же отличаются стабильностью параметров и низкими пульсациями.
Однако порой требуется питать устройства с бОльшим током потребления и в этом случае обозреваемый блок более выгоден так, как в два раза мощнее.
Пару слов о ценнообразовании. Блоки доступны лотами по одному, три и пять штук. Если не планируется питать несколько устройств, то можно купить и один. Но если есть необходимость и планы использовать несколько блоков, то выгоднее купить лот из пяти блоков.
Подводя итог, можно говорить о честно заявленных характеристиках лота. Блок уверенно держит 5 Ампер при практически неизменном напряжении на выходе. Есть небольшой запас по мощности, наличие защиты по КЗ и перегрузке по току. Блок работает тихо и без наводок на радио. Ну, и большой плюс за низкие пульсации, низкую температуру нагрева, алюминиевые радиаторы и возможность не тратить время на построение источника питания для своих проектов.
Источник