Рано или поздно любой начинающий радиолюбитель сталкивается с необходимостью заиметь простой, надёжный и недорогой регулируемый блок питания для проверки собственных поделок, ну и, конечно же, тестирования новых «пациентов». Вариантов немного – либо купить уже готовый блок с требуемыми характеристиками в магазине или же у более опытного коллеги по ремеслу, либо собрать устройство самостоятельно из подручных материалов. С учётом цен на более-менее качественные ИИП с регулировкой напряжения (в среднем от 15 до 80 у. е.) вывод напрашивается сам собой.
Не хотим покупать, хотим создавать!
Один из самых простых и универсальных вариантов – блок питания на LM 317. Это популярный и недорогой регулируемый линейный стабилизатор напряжения, обычно изготавливаемый в корпусе ТО-220. Узнать, какая ножка за что отвечает, можно из картинки ниже.
Основные характеристики таковы:
- Входное напряжение до 40 В.
- Ток на выходе до 2,3 А.
- Минимальное выходное напряжение – 1,3 В.
- Максимальное выходное напряжение – Uвх-2 В.
- Рабочая температура – до 125 градусов Цельсия.
- Погрешность стабилизации – не более 0,1% от Uвых.
Чуть подробнее остановимся на максимальном токе. Дело в том, что LM 317 – линейный стабилизатор. «Лишнее» напряжение на ней превращается в тепло, а максимальный теплопакет микросхемы с дополнительным радиатором охлаждения составляет 20 Вт, без него – около 2,5 Вт. Зная формулу расчёта мощности, мы можем посчитать, какой ток реально получить при различных условиях. Например, Uвх=20 В, Uвых=5 В – падение напряжения Uпад = 15В.
При теплопакете 20 Вт это означает максимально допустимый ток в 1,33 А (20 Вт/15 В=1,33 А). А без радиатора – всего 0,15А. Так что помимо радиодеталей следует озаботиться поиском радиатора – подойдёт какой-нибудь помассивнее, от старого усилителя мощности, да и к выбору источника питания нужно подойти с умом.
Комплектующие и схема
Деталей нужно совсем немного:
- 2 резистора: постоянный, номиналом 200 Ом 2 Вт (лучше мощнее) и переменный настроечный 6,8 кОм 0,5 Вт;
- 2 конденсатора, напряжение в соответствии с требованиями, ёмкость – 1000…2200 мкФ и 100…470 мкФ;
- диодный мост или диоды, рассчитанные на напряжение от 100В и ток не менее 3..5 А;
- вольтметр и амперметр (диапазон измерений, соответственно, 0…30 В и 0…2 А) – сойдут аналоговые и цифровые, на ваш вкус.
- трансформатор с подходящими характеристиками – на выходе не более 25…26 В и ток не менее 1 А – по мощности лучше подобрать с хорошим запасом, чтобы не возникла перегрузка.
- радиатор с винтовым креплением и термопаста.
- корпус будущего блока питания, в который влезут все детали, и, что важно, с хорошей вентиляцией.
- опционально: винтовые зажимы, ручки регулировки, «крокодилы» для выводов, ну и прочая мелочёвка – тумблеры, индикаторы работы, предохранители, которые уберегут блок питания от серьёзных поломок и сделают работу с ним более удобной.
На всякий случай отдельно разъясним, почему напряжение трансформатора не более 25 В. При выпрямлении с использованием фильтрующего конденсатора напряжение на выходе повышается на корень из двух, то есть примерно в 1,44 раза. Таким образом, имея на выходе обмоток 25 В переменного тока, после диодного моста и сглаживающего конденсатора напряжение составит около 35–36 В постоянного тока, что довольно близко к пределу микросхемы. Помните об этом, когда будете выбирать конденсаторы и трансформатор!
Как видите, работы очень мало – распайка деталей может выполняться даже навесным монтажом, без ущерба качеству, при условии аккуратного изолирования всех контактов и живучести блока питания.
После сборки не торопитесь подключать к блоку нагрузку – сначала проверьте напряжение питания на выходе диодного моста, а потом запустите блок на холостом ходу и пальцем проверьте температуру стабилизатора – он должен быть прохладным. После подключите питание от блока к какой-нибудь нагрузке и проверьте показания напряжения на выходе – они не должны меняться.
Немного нюансов
LM 317 имеет множество аналогов как хороших, так и не очень – будьте бдительны, выбирая товар на рынке! Если важна точность регулировки, можно изменить номинал настроечного резистора до 2,4 кОм – диапазон выходных напряжений, конечно, уменьшится, зато случайное касание ручки почти не изменит напряжение на выходе – а иногда это очень важно! Поэкспериментируйте с разными номиналами, чтобы сделать свой блок питания удобным.
Ещё нужно соблюдать температурный режим – оптимальная температура работы LM 317 составляет 50…70 градусов Цельсия, и чем сильнее греется микросхема, тем хуже точность стабилизации напряжения.
Если предполагаются постоянные большие нагрузки, скажем запитывание усилителей мощности или электродвигателей – желательно не только закрепить микросхему на радиаторе, но и увеличить ёмкость сглаживающего конденсатора до 4700 мкФ и выше. При правильно подобранной ёмкости под нагрузкой напряжение не будет проседать.
Когда вы решите обзавестись собственными универсальным источником питания, подумайте, что для вас будет лучше – отдать приличную сумму за готовое решение или же собрать устройство своими руками, используя недорогие комплектующие и потешив собственное самолюбие пусть небольшим, но, все же, достижением.
Стоимость регулируемого блока питания, сделанного своими руками, невелика – от себестоимости самой микросхемы (около 20 рублей) до 700–800 рублей при покупке новых деталей в магазине.
