Лабораторный блок питания

Завершил сборку нового лабораборного блока питания на 30В/3А. В отличии от моего предыдущего лабораторника, который работает в импульсном режиме и способен выдавать до 23В и 5А, новый работает в линейном режиме, расчитан на большее напряжение, не дает помех в нагрузку и хорошо ограничивает ток.

Лабораторный блок питания собирал в свободное время и весь проект занял около 4 месяцев.

Плата управления

Набор для построения линейного блока питания брал на AliExpress у этого продавца. В обзорах писали про некачественные операционные усилители в наборе поэтому сразу заказал MC34071P тут. Про тестирование операционных усилителей можно почитать в моем прошлом посте.

В целом много полезной информации об этой плате и ее вариантах можно почерпнуть в этих источниках:

• Китайский КИТ- 0-30V / 0,002-3А и его модификации
• Плата-конструктор регулируемого блока питания, или правильный блок питания должен быть тяжелым

Список изменений и доработок:

• Заменил диоды 1N5408 (3A 1000V) на диоды шоттки SB560 (5A 60V).
• Защитный диод по выходу платы поставил 1N5408.
• Заменил сглаживающий электролитический конденсатор с 3300uF 50V на 10000uF 50V.
• Переменные резисторы, которыми задается ограничение тока и напряжения, заменены на многооборотные.
• Штатный резистор шунта (0.47Ω 5W) был заменен на два последовательно включенных 0.22Ω 5W.
• Силовой транзистор из набора (2SD1047) пал смертью храбрых во время тестирования на столе и был заменен на три параллельно включенных 2SD1047 с выравнивающими резисторами по 0.22Ω 5W. Теперь при максимальном токе в 3A на каждый из транзисторов приходится примерно 1A и это внутри области безопасной работы с приличным запасом.
• Радиатор для транзисторов выбран небольшого размера чтобы вентилятор охлаждения поместился внутрь корпуса. Брал AB0092 от Лигра в Чип и Дип. С принудительным охлаждением радиатор греется до 80℃ под максимальной нагрузкой, но только если правильно переключать обмотки трансформатора (до 11V включительно - только первая обмотка, а выше 11V - две обмотки, включенные последовательно). В противном случае нагрев уходит за 90℃ и силовые транзисторы быстро сгорят.
  
• Ставить линейный регулятор на 24V для вентилятора не стал.
  

Сетевой трансформатор

На местной барахолке нашел с б/у тороидальный трансформатор 220V/12V 250W. Этот трансформатор предназначен для питания галогенных ламп. Вторичная обмотка намотана тремя проводами и я просто разъединил их и получил три обмотки по 12V на примерно 7A каждая. Это более чем двукратный запас по мощности так что за трансформатор можно не беспокоиться.

Трансформатор продавался без крепления и пришлось выдумывать. Вначале планировал крепить к основанию на стяжки, но быстро отказался от этой идеи т.к. стяжки со временем станут хрупкими и трансформатор отвалится.

В итоге были куплены три решетки для кухонной раковины, которые отлично подошли по диаметру. Скрепил их между собой по принципу веника и притянул винтом к основанию.

Чтобы снизить нагрузку на силовые транзисторы в самых "ходовых" диапазонах (3.3V / 5V / 9V) обмотки трансформатора коммутируются переключателем на передней панели. В первом режиме (подключена только одна обмотка трансформатора на 12V) блок выдает до 11V при токе 3A и до 14V при меньшем токе. Во втором режиме (две обмотки по 12V подключены последовательно) блок выдает до 32V при низком токе и 27V при токе 3A.

Корпус

Корпус Kradex Z17 купил со скидкой в БелЧип, вышло немного дороже чем продает производитель, но без ожидания доставки. Перед тем как начать кромсать панели корпуса, сначала вырезал несколько вариантов из картона и примерил как все элементы станут и будет ли удобно пользоваться.

После примерки настал самый муторный этап проекта - вырезать отверстия в панелях из ABS пластика и не запороть их. Резать бор-машинкой не получилось, т.к. на низких оборотах диск застревает в пластике, а на высоких сам пластик начинает плавиться.

В итоге просверлил много мелких отверстий по периметру, а далее большим канцелярским ножом прорезал промежуток между отверстиями. Заусенцы убираются тем же ножом и им же делается финишная подгонка размеров.

Прочее

Питание измерительного модуля сделал на макетке (на фотографии в левом углу спереди), которая подключена к отдельной обмотке трансформатора и питает измерительный модуль через линейный стабилизатор. От этого же стабилизатора запитан и 140мм вентилятор охлаждения.

 

Еще не пришли термостаты, которыми я планирую реализовать включение вентилятора только когда радиатор нагреется до 50 градусов. А пока вентилятор работает постоянно на максимальных оборотах (добавить что ли дополнительный стабилизатор на 9В для вентилятора).

Ручки для многооборотных потенциометров остались еще с проекта прошлого блока питания. Разъем для подключение сетевого шнура со встроенным предохранителем брал тут. Разъемы для подключения нагрузки (бананы) брал эти.

Итог

Категорически не стоит браться за подобный проект чтобы таким способом что-то сэкономить - даже с учетом покупки б/у трансформатора комплектующие по отдельности стоят не слишком дешевле того же Ya Xun 305D и ему подобных.

Я не считал сколько часов было потрачено на сборку этого блока питания, но это все было проделано "just for fun" и я прекрасно понимаю что пойти и купить готовый лабораторный блок питания гораздо проще и выгоднее.

Запас по мощности трансформатора и силовых транзисторов позволяет поднять ток до 5A если уменьшить сопротивление токового шунта и заменить диоды шоттки на диодный мост, который нужно крепить на радиатор. Возможно придется добавить второй сглаживающий конденсатор.

В следующем посте планирую провести нагрузочное тестирование и измерить нагрев радиатора на разных режимах работы.