Блоки питания и их характеристики. Как выбрать блок питания

Блоки питания и их характеристики. Как выбрать блок питания.

Блок питания в широком смысле — это электротехническое устройство, преобразующее электроэнергию сети переменного тока в электроэнергию с необходимыми параметрами (ток, напряжение, частота, форма напряжения), для питания других устройств, требующих эти параметры. То есть блок питания — это преобразователь.

Устройство.

В простейшем классическом варианте блок питания — это трансформатор, понижающий или повышающий переменное напряжение за счет электромагнитной индукции. Если требуется преобразование формы напряжения из переменного (AC) в постоянное (DC) — блок питания AC-DC, то используется выпрямитель напряжения. Также, в классическом блоке питания AC-DC присутствует фильтр пульсаций, создаваемых выпрямителем.

Трансформатор классического блока питания.

Классический вариант во многом оправдан благодаря своей простоте, надежности, доступности компонентов и отсутствию создаваемых радиопомех. Но из-за большого веса и габаритов, увеличивающихся пропорционально мощности, металлоемкости, а также низкого КПД при стабильном выходном напряжении, классические трансформаторные блоки питания уходят в прошлое. На смену им приходят импульсные блоки питания, о которых подробно и пойдет речь.

Импульсные блоки питания представляют собой инверторную систему, в которой входящее электричество сначала выпрямляется, после преобразуется в ток высокой частоты и определенной скважности с амплитудой прямоугольных импульсов, а потом происходит преобразование трансформатором и пропускание через фильтр низкой частоты. За счет повышения эффективности работы трансформатора с ростом частоты, снижаются требования к габаритам и металлоемкости по сравнению с классическими блоками питания.

Устройство импульсного блока питания.

Импульсные блоки питания получили широкое распространение благодаря ряду достоинств: значительно меньшие габариты и вес при сравнимой мощности; намного более высокий КПД (до 98%), благодаря устойчивости состояния ключевых элементов — потери возникают только при включении или выключении; меньшая стоимость — это стало возможным из-за повсеместного выпуска необходимых конструктивных элементов и разработке транзисторов повышенной мощности; сравнительная надежность; больший диапазон входных частот и напряжений — импульсный блок питания одинаково стабильно работает в диапазоне от 110 до 250 вольт и при частоте 50-60 Гц, что делает возможным использование техники с импульсными блоками питания повсеместно; безопасность при коротком замыкании.

Справедливости ради стоит сказать, что импульсные блоки питания не лишены минусов — сложность или невозможность ремонта, наличие высокочастотных радиопомех. Благодаря современным технологиям, эти минусы преодолимы, о чем свидетельствует широкое распространение, популярность и востребованность таких блоков на рынке.

Но, благодаря широкому распространению и большому разнообразию импульсных блоков питания в продаже, отличающихся функционально и характеристиками, иногда очень сложно подобрать необходимый. Попробуем разобраться в основных отличиях импульсных блоков, в их характеристиках и особенностях, а также ответим на вопрос: на что нужно обратить внимание, если вы хотите купить блок питания.

Особенности характеристик импульсных блоков питания.

В первую очередь, блоки питания делятся по функциональности преобразования. Одни блоки питания преобразуют электроэнергию таким образом, что на выходе получается стабилизированное напряжение при необходимой мощности — это AC-DC блоки питания. Другие преобразуют электроэнергию так, что на выходе получается стабилизированный ток постоянного значения в заданных диапазонах напряжения — это, так называемые, драйверы.

И те и другие блоки питания имеют определенную максимальную выходную мощность. Но, если в первом случае постоянным остается напряжение при возрастании тока в зависимости от мощности потребителей электроэнергии, то во втором случае постоянной остается сила тока, а в зависимости от мощности потребителей меняется напряжение на выходе. Диапазон изменения в драйверах ограничен, поэтому они распространены менее широко. Используются, в основном, в светотехнике, где заранее известны необходимые параметры тока.

Проще говоря, если вам нужен блок питания с необходимым током, например 700мА, при определенной мощности, то вам нужно выбирать драйвер. Если же вам нужен источник питания заданного напряжения и мощности, то нужен AC-DC блок питания.

При подборе блока питания важно учитывать его основные характеристики. С драйверами проще: все, что нужно о них знать, как правило, известно в рамках спецификации потребителя энергии. Встречаются драйверы в основном в составе готовых электротехнических изделий.

Чуть сложнее с AC-DC блоками питания. Современные блоки питания могут иметь различные характеристики выходного напряжения. Как правило, это: 5 вольт, 12 вольт, 24 вольта. Встречаются блоки питания и с другими выходными характеристиками: 3,3 вольта, 18 вольт, 32 вольта и прочие, но они менее распространены в отличие от первых, которые популярны в наружной и интерьерной рекламе и в декоративном освещении. Блоки питания необходимы, в большинстве случаев, для подключения светодиодных модулей, лент, линеек, для питания другой декоративной светотехники.

В зависимости от количества потребляемой электроэнергии и мощности подключаемых потребителей выбирается мощность блока питания. Тут необходимо учитывать, что при включении и выключении характеристики блока нестабильны, а также то, что в процессе работы в ту или иную сторону могут меняться характеристики входного электричества, поэтому блок подбирается с запасом по мощности, который составляет 1,2 — 1,3 от мощности подключаемых потребителей. Перегрузка блока по мощности может вывести его из строя или приведет к неправильному функционированию.

Другим важным критерием выбора, когда вы собираетесь купить блок питания, является область его использования. Это также актуально для драйверов. Блок может использоваться внутри помещения или на улице. Во втором случае он может быть размещен на стене или на горизонтальной плоскости, в тени или на солнце, может подвергаться, атмосферному воздействию в виде осадков снега и прочего, либо может быть размещен под крышей или козырьком. Все это влияет на то, с какой степенью защиты IP и в каком корпусе выбрать блок питания.

Блок питания для ПК: как подобрать наиболее подходящую модель

Блокам питания часто не уделяют должного внимания, но они являются жизненно важным компонентом любого настольного ПК. Мы рассмотрим основные моменты, чтобы вы знали, на что обращать внимание при выборе нового блока питания.

Блокам питания часто не уделяют должного внимания, но они являются жизненно важным компонентом любого настольного ПК. Мы рассмотрим основные моменты, чтобы вы знали, на что обращать внимание при выборе нового блока питания.

Блок питания, возможно, не самый обсуждаемый компонент ПК, но это критически важный элемент любого настольного компьютера. Подача питания очень важна для всей системы, и использование несоответствующего оборудования может дорого обойтись.

Поэтому мы рассмотрим основные характеристики блоков питания и предоставим вам информацию, необходимую для понимания того, почему важно выбрать подходящий блок питания и почему самый дешевый вариант — не лучшее решение.

Присоединиться

Давайте начнем с рассмотрения различных кабелей, которые используются для подачи питания на систему.

Несмотря на то, что блок питания должен поставляться со всеми необходимыми кабелями, важно знать, как выглядят отдельные соединения. Кабели, которые используются, зависят от сборки, но, скорее всего, вы будете иметь дело со следующим:

• 24-контактный разъем для системной платы. Способ распределения питания зависит от системной платы, но 24-контактный разъем/кабель часто используется для питания важных узлов, таких как набор микросхем и PCIe*.

• 4/8-контактный разъем для ЦП. Обеспечивает питание процессора. Современные процессоры потребляют больше энергии, чем может предоставить 24-контактный разъем системной платы, поэтому для них предусматривается дополнительный 4/8-контактный кабель. Эти кабели могут различаться в зависимости от производителя, но кабель ЦП обычно подключается к разъему в верхнем левом углу системной платы, рядом с портами входа/выхода в стандартной конфигурации.

• 6/8-контактный разъем (PCIe*/графическая плата). Для некоторых графических плат достаточно питания, которое они получают из разъема PCIe*, другим же для правильной работы требуется дополнительный кабель питания. Большинство блоков питания обеспечивают необходимую гибкость, предоставляя кабели, которые можно использовать в различных комбинациях, в том числе с разъемами на 6, 8, 6+6, 8+6, 8+8 и даже 8+8+8 контактов. Блоки питания часто позволяют выполнять несколько подключений, используя один кабель, чтобы избежать необходимости прокладывать дополнительные провода, и для большинства пользователей все будет работать так же, как и при подключении нескольких кабелей. Перед приобретением блока питания убедитесь, что он допускает подключение для подачи питания на графическую плату.

• Питание SATA. Этот кабель используется для подачи питания на устройства хранения SATA. Другие устройства также поддерживают данный стандарт, например, концентраторы RGB и контроллеры вентиляторов. Многие блоки питания имеют несколько разъемов SATA на одном кабеле, что позволяет сократить количество необходимых кабелей.

• 4-контактный разъем Molex. Это весьма редкий устаревший разъем, который преимущественно был заменен на SATA. Разъемы Molex обычно устанавливаются на менее распространенных дополнительных устройствах, таких как насосы для водяного охлаждения.

Энергопотребление

При выборе нового блока питания необходимо ответить на один из наиболее распространенных вопросов: какой уровень энергопотребления вам требуется? Как часто бывает в мире аппаратного обеспечения, ответ существенно зависит от конкретных потребностей системы.

Как правило, более сложные системы требуют большей мощности для работы. Настольный ПК с настраиваемой жидкостной системой охлаждения, системной платой высшего класса и двумя графическими платами потребует более высокой мощности, чем более простая система.

Невозможно дать точную рекомендацию, не зная, с каким аппаратным обеспечением вы работаете, но используя калькулятор мощности для источника питания или суммируя энергопотребление различных внутренних компонентов, вы сможете получить представление о необходимой мощности.

Как правило, лучше сделать выбор в пользу более мощного устройства, нежели подбирать блок питания, в точности отвечающий вашим требованиям. Если вы подсчитали, что потребляемая системой мощность составит 500 Вт (распространенное значение для простой игровой сборки), то блок питания с выходной мощностью 600 или 650 Вт станет хорошим выбором, поскольку это даст дополнительный запас по мощности, а также позволит модернизировать систему в будущем.

Помните об этом при выборе блоков питания с более высокой мощностью: блок питания мощностью 750 Вт не потребляет автоматически 750 Вт. Если мощность системы 500 Вт, блок питания будет предоставлять 500 Вт независимо от своей максимальной выходной мощности. Более высокая выходная мощность вовсе не означает, что потребляется больше энергии; это значит лишь, что блок способен обеспечить большую мощность, если она требуется вашей системе. Таким образом, если компьютер не потребляет большую мощность, то нет никаких существенных преимуществ в сверхмощном блоке питания. Лучше выберите более функциональный и более эффективный блок питания подходящей мощности.

Стоит также обратить внимание на постоянную и пиковую мощности нового блока. Пиковая мощность — это максимальная мощность, которую блок питания может выдавать в течение короткого времени, в то время как постоянная мощность — та, на которую рассчитан блок питания в обычном режиме. Пиковая мощность достигается, как правило, при работе системы на пределе своих возможностей, например, при запуске ресурсоемких игр или выполнении тестов аппаратного обеспечения.

При внезапном увеличении потребления электроэнергии блок питания должен поддерживать более высокую мощность в течение короткого времени, но не следует ожидать, что он будет работать в таком режиме постоянно. Всегда проверяйте, что приобретаемый блок питания имеет достаточно высокую постоянную выходную мощность, не выбирайте его, ориентируясь лишь на пиковые значения.

Защита

При использовании любого силового оборудования важной задачей является безопасность системы. Хороший блок питания должен оснащаться встроенными средствами защиты от сбоев, причем не только для защиты собственных цепей, но и для обеспечения безопасности системы, например, при скачках напряжения или в других нештатных ситуациях.

Блок питания и системная плата являются единственными компонентами ПК, которые напрямую подключаются практически ко всем остальным элементам аппаратного обеспечения системы. Поэтому убедитесь, что блок оснащен встроенной защитой, которая обеспечит также безопасность остальных компонентов.

Проверьте, есть ли в рассматриваемом блоке питания встроенная защита, например, защита от перенапряжения, которая отключает блок питания, если напряжение превышает номинальное значение. К другим функциям безопасности относятся защита от короткого замыкания, что может быть очень полезно при колебаниях мощности.

Также лучше подключить компьютер к сетевому фильтру. Эти устройства обеспечивают еще один уровень безопасности вашей системы, отводя потенциально опасное напряжение от ценных компонентов.

Подумайте об эффективности

Мощность в ваттах, безусловно, является важным фактором при выборе блока питания настольного ПК, но не менее важна и его эффективность. Неэффективная система питания приводит к потере мощности и повышению температуры, что может привести к сокращению срока службы компонентов.

Так как это очень важно, существует сравнительно простая независимая система оценок этого аспекта. Возможно, вы замечали маркировку «80 Plus» на многих блоках питания, часто указанную вместе с названием благородного металла. Для получения такого рейтинга блок питания должен обладать КПД не менее 80%. Это означает, что в виде тепла теряется не более 20% мощности.

Данные показатели эффективности определяются на основе производительности 115-вольтовой системы. Оценки становятся выше по мере увеличения «благородства» металлов.

К ним относятся:

• 80 PLUS
• 80 PLUS Bronze (Бронза)
• 80 PLUS Silver (Серебро)
• 80 PLUS Gold (Золото)
• 80 PLUS Platinum (Платина)
• 80 PLUS Titanium (Титан)

Чем эффективнее блок питания, тем меньшую мощность он потребляет и тем меньше тепла вырабатывает. Тем не менее более высокая эффективность обычно означает и более высокую цену, так что выбор за вами.

Даже самый эффективный блок питания все же будет вырабатывать тепло, и для его отвода в большинстве случаев используются вентиляторы. Многие блоки питания спроектированы таким образом, что вентилятор включается по мере необходимости — при достижении определенного порогового значения. Подобные функции помогают снизить уровень шума.

Для тех, кто заинтересован в максимальной практичности, предлагаются даже блоки питания с жидкостным охлаждением, работающие совершенно бесшумно.

Лабораторный блок питания Longwei LW-K3010D: один за всех!

Лабораторные блоки питания отличаются от обычных возможностью регулировки выходных параметров (напряжения и тока защиты) и, дополнительно, могут напряжение и ток измерять и доводить до сведения пользователя.

Благодаря этому пользователь (обычно — радиолюбитель или специалист по настройке или ремонту техники) может не разводить у себя на столе гору разнообразных блоков питания и измерителей тока и напряжения, а пользоваться одним-единственным прибором (что и отображено в заголовке обзора).

Сегодня мы познакомимся с лабораторным блоком питания Longwei LW-K3010D, рассчитанным на максимальное напряжение выхода 30 Вольт при максимальном выходном токе 10 Ампер (обе эти цифры являются частью наименования блока).

Помимо регулировки выходного напряжения (от нуля!), блок позволяет регулировать и величину тока срабатывания защиты (тоже от нуля).

Блок был приобретён на AliExpress, цена на момент составления обзора составляла около $53 (в дальнейшем может меняться).

Проверить актуальные цены можно здесь Вариант 1 или здесь Вариант 2 (вариант 2 — с индикатором на 4 знака).

Технические характеристики лабораторного блока питания Longwei LW-K3010D

С пульсациями, стабильностью и прочим будем разбираться по ходу обзора.

Дизайн и внутреннее устройство лабораторного блока питания LW-K3010D (30 В, 10 А)

Боковая поверхность содержит множество отверстий для вентиляции.

Лицевую панель рассмотрим более детально:

Сверху расположены трёхзначные индикаторы напряжения и тока, далее вниз — обычная механическая кнопка ВКЛ/ВЫКЛ, переменники настройки выходного напряжения и тока защиты, пара светодиодов (зелёный — нормальная работа, красный — перегрузка), и, наконец, три выходных гнезда для подключения кабелей со штырями или клеммами.

Переменный резистор установки напряжения — многооборотный, и им, действительно, можно при достаточной аккуратности установить выходное напряжение с точностью до 0.1 Вольт.

Переменник установки тока защиты — обыкновенный, но от него и не требуется высокой точности.

Два крайних гнезда внизу (чёрное и красное) предназначены для подключения нагрузки, а среднее (желтое) — со схемой блока не соединяется, а соединяется с нулевым проводом в разъёме питания на задней стенке блока.

Соответственно, при питании блока от двухпроводной бытовой сети этот контакт получается ни с чем не соединённым.

Посмотрим на лабораторный блок питания сзади:

Здесь, конечно. сразу бросается в глаза решетка вентилятора.

Вентилятор здесь не включается сразу «на всю катушку» при включении блока питания. Он начинает вращаться только по мере необходимости, т.е. при нагреве блока.

Благодаря этому достигаются сразу две цели: и вентилятор не надоедает непрерывным жужжанием, и блок питания не перегревается.

Кстати, вентилятор работает на вдув воздуха. Не забывайте хотя бы раз в год чистить блок от пыли!

Под решеткой вентилятора — переключатель 110/220 Вольт. Перед первым включением проверьте, что он — в правильном положении.

Под ним — почти обычный питательный разъём, как в компьютере.

Но он — не совсем обычный: в его нижней части расположен лоток с плавким предохранителем.

Также на задней панели есть маркировка, в том числе со ссылкой на сайт производителя. Но на момент обзора сайт не работал, показывал «ошибку 522»; так что этот ссылку на этот сайт приводить не буду.

Снизу блока питания — традиционные 4 резиновых ножки:

Ножки — хорошие, не скользят.

Глянем, для порядка, на «комплектуху», прилагаемую к блоку питания (сетевой шнур не показан):

Кабель для подключения нагрузки имеет «тропическую» конфигурацию — с «бананами» и «крокодилами».

Руководство пользователя содержит полезные сведения в части того, как настроить ток защиты.

Кратко, это делается так: установить напряжение 3-5 V, выкрутить регулировку тока на ноль, сделать «козу» (короткое замыкание) на выходе, регулировкой тока установить желаемый ток защиты, убрать короткое замыкание.

Теперь — делаем разборку блока питания. Проблемы это не представляет, крышка держится на пяти винтах без всяких хитростей.

Смотрим на главную плату лабораторного блока питания LW-K3010D:

Схема блока питания — весьма и весьма непроста. Ограничусь кратким описанием только силовой части.

Напряжение сети проходит через фильтр с индуктивными элементами и ёмкостями и поступает на мост KBU810 (1000 В, 8 А), затем — на два «больших» электролита 560 мкФ 200 В.

В качестве мощных ключевых транзисторов применены MOSFET-ы FQPF10N60C.

Их основные характеристики: предельное напряжение 600 В, предельный ток 9.5 А, максимальная мощность 50 Вт, сопротивление в открытом состоянии — не более 0.73 Ом.

Они установлены на радиаторы; один из радиаторов установлен на плате кривовато (не трогаем, а то сломаем!).

В низковольтной силовой части применён сдвоенный диод Шоттки MBR30200CT с радиатором (макс. обратное напряжение 200 В, макс прямой ток — 15 А на каждое плечо). Далее — фильтры из индуктивностей и шести электролитических кондёров.

Интересно, что плата содержит маркировку LW-K305D (в левом верхнем углу на фото). Вероятно, что точно такая же плата используется и в блоке питания K305D (30 В, 5 А).

Возможно, более слабый блок отличается более слабой силовой частью. А может, и ничем не отличается, кроме настроек. 🙂

Ещё одна небольшая плата в блоке питания прикреплена к лицевой панели. Она отвечает за измерения и индикацию.

Попытаемся её рассмотреть, не откручивая.

На этой маленькой плате видим две маленькие микросхемки, отвечающих за измерение напряжения и тока.

А самое главное на этой плате — два синеньких многооборотных резистора-подстроечника, с помощью которых можно подстроить показания встроенного вольтметра и амперметра, если они окажутся неточными.

Эти подстроечники обозначены на плате VRV1 (для напряжения) и ARV2 (для тока).

Забегая вперёд, скажу, что необходимости крутить подстроечник напряжения не было; а вот подстроечник тока пришлось слегка крутануть. Но это — потом, а пока досматриваем картинки вскрытия блока.

Последняя из картинок «потрохов» блока — вид главной платы с обратной стороны:

Здесь нет, в общем-то, ничего особо интересного.

Видна пара разрезов на плате, помогающих обеспечить электробезопасность устройства.

Вверху видна пара керамических резисторов, которая, видимо, просто не поместилась на основной стороне платы.

На этом можно завершить рассказ о конструкции и перейти непосредственно к тестам.

Технические испытания лабораторного блока питания LW-K3010D (30В 10А)

Испытания начинаем с традиционного так называемого «опробования» — контроле общей работоспособности и проверки, нет ли где существенных погрешностей.

Для этого нагружаем блок питания на не очень большую нагрузку, и проверяем сначала максимальное выдаваемое блоком напряжение:

Здесь с чувством глубокого удовлетворения отмечаем, что показания собственного вольтметра блока питания и внешнего прибора совпали «тютелька в тютельку».

Дальше ещё более развиваем достигнутое чувство глубокого удовлетворения и отмечаем, что лабораторный блок питания смог отдать напряжение даже выше, чем заявлено в его технических данных (32 В при заявленных 30 В).

Теперь устраиваем аналогичную проверку для контроля измерения тока:

А вот тут уже вышла нестыковочка в показаниях: собственный амперметр блока питания показал 1.48 Ампера, а внешний прибор — только 1.38 Ампера.

Пришлось открывать блок питания и подкрутить синенький подстроечник ARV2 до тех пор, пока показания не совпали.

Все дальнейшие тесты проведены уже с подстроенным собственным амперметром блока питания.

Сейчас — самый главный тест: выдаст ли блок питания заявленные 10 Ампер?!

10 Ампер, ведь это, знаете ли, очень серьёзный ток!

Поскольку мощность рассеяния в таком режиме ожидалась около 300 Вт, то тут никакая китайская электронная нагрузка на «прокатывала».

Пришлось для охлаждения нагрузки (резистора 3 Ом) использовать дополнительное специальное оборудование: стакан из комплекта «Bacardi» и тарелочку с голубой каёмочкой. В стакан была налита вода примерно наполовину.

Максимальный ток оказался 9.63 Ампера, т.е. чуть ниже заявленного (10 А). При попытке ещё больше повысить ток он уже не повышался, а ограничивался на этой величине. Кроме того, загорался красный светодиод — превышение тока защиты.

Расхождение с заявленным максимальным током оказалось небольшим — всего 3.7%. В связи с этим всё-таки ставим «зачёт» блоку питания по выполнению заявленного максимального тока.

Через пару минут работы в таком режиме вода в стакане закипела:

На этом данный эксперимент был завершен.

Теперь приступаем к более тонким экспериментам — проверке на пульсации выходного напряжения при разной нагрузке.

Сначала — проверка при токе в 1 Ампер (лёгкая нагрузка):

В целом всё — довольно благообразно; а короткие «иголки» на осциллограмме, вероятнее всего, не «всплески» выходного напряжения, а просто помехи, попавшие на кабели.

Однако уже при токе в 2.8 Ампера осциллограмма стала меня беспокоить:

Частота пульсаций составила чуть выше 2 кГц. Это — довольно странная величина, поскольку не похожа ни на частоту питающей сети, ни на частоту импульсного преобразователя.

Форма пульсаций — почти идеальный синус.

И при токе в 9 Ампер (близко к максимуму) началась просто какая-то вакханалия пульсаций:

Величина пульсаций колебалась на уровне 0.6 — 0.7 Вольт.

«Это провал», — подумал Штирлиц.

А вот как выглядели эти пульсации в более мелком масштабе по шкале времени:

В надежде как-то снизить размер пульсаций я полез в свой ящик с радиобарахлом и достал оттуда самый ёмкий электролит, который только у меня был, — 10000 мкФ.

Но реакция на его подключение оказалась совершенно непредсказуемой: пульсации не просто снизились, а полностью исчезли, «от слова совсем»:

Повторение эксперимента полностью подтвердило: при подключении ёмкого электролита параллельно выходу пульсации не просто уменьшаются, а исчезают. Эффект оказался устойчив даже при снижении ёмкости дополнительного внешнего электролита до 1000 мкФ (ниже не пробовал).

Что это было? Вероятнее всего, какой-то реальный резонанс в цепи выходного фильтра; или же «виртуальный» резонанс сквозь все цепочки обратной связи в блоке питания. Подключение дополнительного конденсатора вынесло его частоту за те пределы, где его могли «раскачать» внутренние процессы блока питания; и он исчез.

Но этот спасительный электролитический конденсатор внутрь блока питания встраивать я не стал.

Я философски рассудил, что в устройствах, для которых важно качество питания, и так уже бывает напаяно электролитов по самое некуда.

А об устройствах, менее чувствительных к качеству питания, вообще нет повода беспокоиться.

В итоге я оставил блок питания «как есть» и собираюсь и далее им пользоваться на благо себя, любимого (как мне хочется верить).

После этих философских рассуждений позвольте перейти к последнему эксперименту — определению реакции на короткое замыкание ("козу") и выход из него.

При выходе из короткого замыкания блок питания ведёт себя правильно: напряжение нарастает более-менее плавно; и, главное — никаких выбросов вверх выше установленного номинала напряжения нет!

Какого-то заметного температурного ухода выходного напряжения обнаружить не удалось. Возможно, это связано с тем, что блок сам по себе хорошо борется с повышением температуры (включает вентилятор, когда надо).

Окончание симпозиума

Теперь пора сделать выводы из всей проделанной работы.

Начну с того, что блок лабораторный блок питания LW-K3010D не только выполнил, но и перевыполнил заявленные параметры (по напряжению перевыполнил на 2 Вольта — вместо 30 В осилил целых 32 В). Лишние два Вольта всегда пригодятся!

Есть у него проблема с пульсациями, но она — решаемая.

Как я пояснял в обзоре, я решил не бороться с пульсациями, а оставить всё «как есть». Но радиолюбители-перфекционисты могут для успокоения совести установить внутрь блока питания электролитический конденсатор для полного гашения пульсаций. Только надо помнить, что его номинальное напряжение должно быть строго выше 32 В.

В качестве особого преимущества этого блока питания отмечу, что, благодаря узкой вертикальной конструкции он занимает на столе очень мало места. Собственно, это и была одна из причин его выбора (главная причина — это всё-таки его высокая выходная мощность).

И, на всякий случай напомню, где его можно купить: Вариант 1 или здесь Вариант 2. Если где-то точно такой же блок вдруг найдётся дешевле, то тоже можно брать — товар одинаковый.

Блок питания с регулировкой напряжения и тока

Друзья, сегодня хочу рассказать вам о своей новой самоделке, это блок питания с регулировкой напряжения и тока о котором мечтают все без исключения начинающие и опытные радиолюбители. Устройство можно использовать, как в качестве лабораторного блока для питания различных самоделок, так и в качестве зарядного устройства для зарядки автомобильных аккумуляторов. Блок питания имеет стабилизированный регулятор напряжения и систему ограничения силы тока, защиту от переполюсовки клейм аккумулятора со световой индикацией, а также автоматический регулятор скорости вентилятора, изменяющий обороты в зависимости от нагрева радиатора. На этом рисунке изображена схема блока питания с регулировкой напряжения и тока рассчитанная на ток до 10А. К этой схеме можно подключать любой трансформатор или импульсный источник питания от 12 до 30В. Для тех кто любит по мощнее, в этой статье вы также найдете схему рассчитанную на ток до 25А. Не буду торопить события. Внимательно читайте статью до конца.

Схема блока питания с регулировкой напряжения и тока 1.2…30В 10А

Регулируемый стабилизатор напряжения LM317 позволяет плавно регулировать напряжение в диапазоне от 1.2 до 30В. Регулировка напряжения выполняется переменным резистором Р1. Транзистор Т1 MJE13009 выполняет роль ключа пропускающего через себя большой ток.

Система ограничения силы тока выполнена на полевом транзисторе Т2 IRFP260, позволяет ограничивать ток от 0 до 10А, управление током осуществляется переменным резистором Р2, что позволяет использовать данный блок питания в качестве зарядного устройства для зарядки автомобильных аккумуляторов. Мощный резистор R6 с сопротивлением 0.1 Ом 20 Вт выполняет роль шунта. Купить его не проблема в Китае на Али Экспресс. Если не хочется долго ждать можно соединить несколько резисторов параллельно тогда получится один мощный резистор. Обратите внимание на то, что при параллельном соединении резисторов применяется специальная формула.

Общее сопротивление резисторов делится на количество резисторов. Как определить общее сопротивление, одинаковых резисторов? Надо просто взять сопротивление одного резистора и разделить на количество резисторов. Например, у меня есть 4 резистора, сопротивление каждого резистора 1 Ом и рассеиваемая мощность 10 Вт, следовательно общее сопротивление всех резисторов 1 Ом, если их соединить параллельно, то получится общее сопротивление четырех резисторов 0.25 Ом 40 Вт. Мощность всех резисторов суммируется. Таким образом можно сделать резистор любой мощности. На фотографиях и в видеоролике в моем блоке питания вы увидите сборку из 4 резисторов по 1 Ом 10 Вт с общим сопротивлением 0.25 Ом и мощностью 40 Вт. Сделал я так потому, что в тот момент у меня не было под рукой, да и в магазине тоже мощного резистора на 0.1 Ом 20 Вт. Но вот чудо, оказалось, что регулировка тока в данной схеме отлично работает даже с сопротивлением в 0.25 Ом. Мне стало интересно и я решил провести серию экспериментов с резисторами пришедшими через пару недель из Китая, с сопротивлением в 0.1 Ом, 0.25 Ом, 0.5 Ом, и пришел к выводу, что с любым из этих сопротивлений регулировка тока работает отлично. То есть, в данную схему можно поставить резисторы с любым сопротивлением в диапазоне от 0.1 Ом до 0.5 Ом, что делает эту схему доступной для сборки начинающим радиолюбителям. Ведь не всегда можно найти в магазине резисторы с нужным сопротивлением и мощностью. Ещё я пробовал заменить резистор куском нихромовой спирали от электроплитки, все тоже самое на работу регулировки тока это никак не повлияло, единственный минус в том, что спираль сильно нагревалась и её пришлось залить в бетон.

В схеме имеется встроенная защита от переполюсовки. При правильном подключении блока питания к аккумулятору загорается зеленый светодиод Led1. В случае не правильного подключения загорается красный светодиод Led2, сигнализирующий о ошибке подключения. Система корректно работает только при выключенном питании блока питания. То есть сначала подключаем аккумулятор, когда загорится зеленый светодиод включаем блок питания в сеть.

Автоматический регулятор оборотов вентилятора предназначен для уменьшения уровня шума возникающего в процессе работы блока питания. Стабилизатор напряжения L7812CV поддерживает постоянное напряжение 12В поступающее на делитель состоящий из терморезистора R8 установленного на радиаторе и подстроечного резистора Р3. Напряжение с делителя поступает на базу транзистора Т3. В процессе работы блока питания от большой нагрузки радиатор нагревается, сопротивление терморезистора R8 установленного в радиаторе становится меньше сопротивления подстроечного резистора Р3, напряжение на базе транзистора увеличивается и транзистор приоткрывается, тем самым увеличивая скорость вращения вентилятора. Настройка чувствительности регулятора осуществляется подстроечным резистором Р3.

В данной схеме регулируемого блока питания имеется возможность подключения разных моделей вольтметров и амперметров, стрелочных и электронных. С аналоговой классикой обозначенной на схеме буквами V вольтметр и A амперметр все понятно подключаем согласно схеме. Амперметр лучше покупать со встроенным шунтом, так гораздо компактней и дешевле. Класс точности вольтметра и амперметра с Али Экспресс должен быть 2.5 эти приборы работают нормально. А вот с китайскими электронными придется повозиться. На данный момент существует две модели китайских универсальных измерительных приборов (КУИП). Первая модель с синим проводом со встроенным шунтом более точная менее глючная, в последнее время её трудно найти на Али Экспресс. Вторая модель с желтым проводом и встроенным шунтом не точная и очень глючная с прыгающими показаниями амперметра от 0 до 0.25А на холостом ходу без нагрузки. Не понятно зачем её вообще продают? Если вы будете ставить электронный КУИП, тогда надо разорвать участок электрической цепи отмеченный на схеме красным крестиком. По другому в данной схеме электронный КУИП работать правильно не будет .

А эта схема для тех, кто любит мощные блоки питания. Как и обещал до 25А.

Схема блока питания с регулировкой напряжения и тока 1.2…30В 25А

В схему добавлен дополнительный мощный транзистор Т2 TIP35C способный выдерживать ток до 25А и резистор R3 200 Ом. Диодный мост заменен на более мощный. Транзистор IRFP250 выдерживает 30А, а транзистор IRFP260 49А.

На этом рисунке изображена печатная плата блока питания с регулировкой напряжения и тока на 10А.

Печатная плата блока питания с регулировкой напряжения и тока 1.2…30В 10А

На этом рисунке изображена печатная плата блока питания с регулировкой напряжения и тока на 25А.

Печатная плата блока питания с регулировкой напряжения и тока 1.2…30В 25А

Стабилизатор напряжения LM317, транзисторы TIP35C, IRFP250, 260 устанавливаем на радиатор через изолирующие термопрокладки и термошайбы. Транзистор MJE13009 устанавливаем на радиатор без изоляции, иначе от сильного нагрева и плохого отвода тепла через термопрокладку будет перегреваться и выходить из строя. Стабилизатор напряжения L7812CV и транзистор BD139 устанавливаем на разные радиаторы. Терморезистор вставляем в просверленное в радиаторе отверстие и закрепляем с помощью Поксипола или Эпоксидной смолы. В процессе установки терморезистора проверяйте мультиметром отсутствие электрического контакта, между терморезистором и радиатором. Переменные резисторы, а также светодиоды при необходимости можно соединить проводами и вынести за пределы платы.

Готовый блок питания начинает работать сразу после подачи питания на плату. Единственное что надо настроить, так это скорость вращения вентилятора. Для этого надо при холодном радиаторе с помощью подстроечного резистора Р3 выставить напряжение на вентиляторе примерно 1 вольт. Вентилятор начнет вращаться при температуре радиатора примерно 45 градусов, обороты будут подниматься прямо пропорционально температуре радиатора. При охлаждении радиатора обороты вентилятора будут снижаться. Так работает автоматический регулятор оборотов вентилятора.

Как же пользоваться блоком питания?
Очень просто. Включаем питание и выставляем регулируемым резистором Р1 нужное вам напряжение. Ручку регулируемого резистора Р2 ставим в крайнее правое положение соответствующее максимальной силе тока. Подключаем нагрузку к блоку питания, при необходимости добавляем напряжение. Если надо резистором Р2 можно ограничить ток.

Как заряжать аккумулятор?
Легко! При подключении аккумулятора блок питания должен быть выключен из сети. Ставим ручки резисторов Р1 и Р2 в крайнее левое положение, минимальное напряжение и минимальный ток. Подключаем аккумулятор к блоку питания. Должен загореться зеленый светодиод, это означает что аккумулятор подключен правильно. В случае ошибки подключения загорится красный светодиод. После того, как вы убедились в правильности подключения аккумулятора, включите блок питания в сеть. Переменным резистором Р1 установите напряжение 14.5В. Далее резистором Р2 установите силу тока равную 10% от емкости аккумулятора, то есть для 60А/ч батареи начальный ток должен быть не более 6А.

После установки силы тока произойдет падение напряжения примерно до 13В. По мере заряда аккумулятора напряжение будет постепенно подниматься до 14.5В, а сила тока будет снижаться до 0.1А это будет означать, что батарея полностью заряжена.

Что будет с блоком питания в случае короткого замыкания?
Ничего страшного не произойдет. В случае короткого замыкания сработает защита ограничения тока. Согласно закону Ома: чем больше сопротивление цепи, тем меньше сила тока будет в нем. Следовательно при коротком замыкании будет максимально возможный ток. Напряжение упадет, а сила тока будет той, которую вы ограничили резистором Р2.

Радиодетали для сборки блока питания с регулировкой напряжения и тока на 10А

• Диодный мост KBPC2510, KBPC3510, KBPC5010
• Конденсатор С1 4700mf 50V
• Регулируемый стабилизатор напряжения LM317
• Транзисторы Т1 MJE13009, T2 IRFP250, IRFP260, T3 КТ815, BD139
• Переменные резисторы Р1 5К, Р2 1К, Р3 10К
• Стабилитрон 12V 5W 1N5349BRLG
• Резисторы R1, R2 200R 0.25W, R3 1K 5W, R4 100R 0.25W, R5 47R 0.25W, R6 0.1R 20W, R7 3K 0.25W
• Терморезистор R8 B57164-K 103-J сопротивление 10К
• Светодиоды 5мм красный и зеленый, напряжение питания 3В
• Радиатор 100х63х33 мм 1шт, радиатор KG-487-17 (HS 077-30) 2шт
• Вентилятор 70х70 мм

Радиодетали для сборки блока питания с регулировкой напряжения и тока на 25А

• Диодный мост KBPC2510, KBPC3510, KBPC5010
• Конденсатор С1 4700mf 50V
• Регулируемый стабилизатор напряжения LM317
• Транзисторы Т1 MJE13009, T2 TIP35C, T3 IRFP250, IRFP260, T4 КТ815, BD139
• Переменные резисторы Р1 5К, Р2 1К, Р3 10К
• Стабилитрон 12V 5W 1N5349BRLG
• Резисторы R1, R2, R3 200R 0.25W, R4 1K 5W, R5 100R 0.25W, R6 47R 0.25W, R7 0.1R 20W, R8 3K 0.25W
• Терморезистор R9 B57164-K 103-J сопротивление 10К
• Светодиоды 5мм красный и зеленый, напряжение питания 3В
• Радиатор 100х63х33 мм 1шт, радиатор KG-487-17 (HS 077-30) 2шт
• Вентилятор 70х70 мм

Друзья, желаю вам удачи и хорошего настроения! До встречи в новых статьях!

Рекомендую посмотреть видеоролик о том, как сделать блок питания с регулировкой напряжения и тока