Как сделать лабораторный блок питания
Обновлено: 21.11.2024
Когда вы хотите протестировать электрическую цепь или компоненты, они часто должны быть запитаны от напряжения. Например, можно использовать сетевой адаптер, но больше подойдет лабораторный блок питания. Лабораторный блок питания показывает ток и напряжение, чтобы вы могли видеть, что происходит. Ток и напряжение также могут быть установлены. Кроме того, лабораторный блок питания обеспечивает полезные соединения, так что вы можете легко подключить к нему цепь или нагрузку.
Управление током и напряжением
Простой лабораторный блок питания имеет две шкалы и два дисплея. Одно колесо настройки устанавливает ограничение по напряжению, а другое устанавливает ограничение по току.
У лабораторного источника питания есть два режима. Лабораторный блок питания всегда работает в одном из двух режимов. Первый режим – это режим постоянного напряжения (CV). В этом режиме лабораторный источник питания подает заданное напряжение. Второй режим — режим постоянного тока, в этом режиме блок питания подает заданный ток.
В каком режиме работает лабораторный блок питания, определяется установленными ограничениями. Лабораторный источник питания обеспечивает максимально возможное напряжение до тех пор, пока оно не окажется в пределах одного из пределов. Ниже приведены два примера:
В лабораторном блоке питания произошло короткое замыкание. Лабораторный блок питания работает в режиме CC, а напряжение достигает 0 В.
Ничто не подключено к лабораторному источнику питания, поэтому питание не может поступать. Лабораторный блок питания работает в режиме CV.
Переключение или линейный
Существует примерно два типа лабораторных источников питания. Лабораторные блоки питания с линейным выходом и с импульсным выходом. Вот преимущества и недостатки обоих типов:
| Линейное | Переключение |
|---|---|
| Высокие потери, поэтому требуется охлаждение. Иногда с вентилятором | Эффективный и поэтому требует небольшого охлаждения. |
| Мачта с трансформатором, в результате чего получается больше и тяжелее | Компактный и маленький |
| Нет высокочастотного шума | Высокочастотный шум вызван переключением |
| Может управлять индуктивными нагрузками | Могут возникнуть проблемы с индуктивной нагрузкой |
Особенно на последний пункт важно обратить внимание при выборе лабораторного блока питания. Импульсные лабораторные блоки питания не всегда хорошо работают с индуктивными нагрузками, такими как двигатели или катушки.
Вам также следует обратить внимание на линейные лабораторные блоки питания с двигателями. Лабораторные блоки питания могут подавать энергию на нагрузку, а не наоборот. Когда двигатель замедляется, он работает как динамо-машина и вырабатывает энергию. Когда лабораторный источник питания подключен к двигателю, работающему как динамо-машина, генерируемая энергия будет поступать в лабораторный источник питания. Есть большая вероятность, что лабораторный блок питания этого не выдержит. Когда нужно замедлить двигатель, лучше всего использовать тормозной прерыватель.
Ручные функции
Современные лабораторные блоки питания обладают обширным набором функций. Ниже перечислены наиболее часто используемые функции.
Чтение текущих настроек
Эта функция позволяет вам узнать установленное ограничение тока. Лабораторные блоки питания, не поддерживающие эту функцию, показывают только фактический ток. На лабораторном блоке питания без этой функции можно точно установить ток, временно закоротив лабораторный блок питания, а затем установив желаемое значение. На лабораторном источнике питания с помощью этой функции вы можете напрямую точно установить ограничение по току. Если вы используете ограничение тока только для защиты нагрузки, то точная настройка не требуется.
Переключаемый выход
Когда выход лабораторного источника питания может быть отключен, вы можете установить требуемые предельные значения напряжения и предельного тока на правильные значения, при этом нагрузка уже не находится под напряжением. Без этой функции нагрузка должна быть отключена от лабораторного источника питания, чтобы снять напряжение.
Количество каналов
Многие электрические цепи или системы требуют нескольких разных напряжений. Многоканальный лабораторный источник питания может обеспечивать разное напряжение и ток на каждом канале. Таким образом, двухканальный лабораторный блок питания сравним с двумя отдельными одноканальными лабораторными блоками питания.
Во многих лабораторных источниках питания с 2 и более каналами каналы могут быть соединены последовательно или параллельно. Например, два канала 30 В можно объединить в один канал 60 В. Или два канала 3A можно объединить в один канал 6A.
Наконец-то
Эта статья проливает свет на важные аспекты лабораторных блоков питания и облегчает выбор лабораторного блока питания из нашего широкого ассортимента лабораторных блоков питания. В дополнение к лабораторному блоку питания целесообразно приобрести несколько кабелей и зажимов. Лабораторные блоки питания обычно оснащены 4-миллиметровыми контейнерами типа «банан». В эту розетку подходят все кабели со штекерами типа «банан» 4 мм.
На фото лабораторный блок питания Velleman LABPS3003SM. Простой и недорогой лабораторный блок питания 30 В, 3 А с четкими дисплеями.
В этом практическом руководстве мы покажем, как легко собрать лабораторный блок питания. Мы решили использовать модуль программируемого управляющего напряжения с постоянным напряжением и постоянным током и установить его в подходящий корпус.
Проект
Подходит для: начинающих с базовыми знаниями
Необходимое время: прибл. два часа
Бюджет: около 80 фунтов стерлингов
Что вам потребуется: лабораторный блок питания JOY-IT DPS 5015 и соответствующий корпус: JOY-IT DPS CASE, термоусадочная трубка для сборки корпуса
Можно дополнить: модулем Micro-USB для подключения лабораторного источника питания к компьютеру или модулем Bluetooth для управления устройством с помощью смартфона.
Вам также потребуются: Базовое оборудование электронных инструментов, паяльная станция и т.д.
1. Подготовьте небольшую печатную плату
Начиная с небольшой печатной платы, припаяйте к ней вентилятор для корпуса. Затем установите тумблер и проложите кабель к основной плате. Так как на этой плате нет разъема для вентилятора, вентилятор для корпуса нужно припаять к маленькой плате.
Затем необходимо отрезать кабель прилагаемого вентилятора. Теперь необходимо аккуратно снять изоляцию с двух проводов так, чтобы провода были прибл. 4 мм свободно.
Припаяйте красный кабель (+) к маркировке «+», а черный кабель к маркировке «-». Вставьте предварительно зачищенные концы в отверстия и припаяйте их с двух сторон.
Внимание: Обрежьте эти провода с обратной стороны бокорезом, чтобы потом не вызвать короткое замыкание!
2. Припаяйте кнопку
Далее нужно припаять кнопку, чтобы можно было включать и выключать лабораторный блок питания. Используйте красный и черный кабель меньшего диаметра. Припаяйте их к тумблеру, как показано на картинке.
Контакты изолированы термоусадочной трубкой для предотвращения короткого замыкания.
3. Установите соединение между малой платой и основной платой
Теперь подготовьте и припаяйте линию питания от малой платы к основной плате.
Используйте кабели (красный кабель «+» и черный кабель «-») большего диаметра для этой линии питания. Отрежьте их через длину ок. 9 см.
Внимание: не обрезайте слишком много кабелей, иначе впоследствии кабели могут стать слишком короткими для выходов.
Обе стороны должны быть зачищены прибл. 5 мм и раздвоенный кабельный наконечник должен быть присоединен к одному концу двух кабелей. Эти концы также изолированы термоусадочной трубкой для предотвращения короткого замыкания.
Другой конец двух кабелей необходимо припаять к небольшой печатной плате корпуса.
Обратите внимание на полярность. Красный = «+» и черный = «-».
4. Припаять тумблер
Теперь можно припаять тумблер. Убедитесь, что вы проводите кабель переключателя через корпус или прикрепляете тумблер к корпусу. Припаяйте концы кабеля тумблера к контактным площадкам «KEY» на небольшой печатной плате. Припаяйте красный кабель к прямоугольной площадке, а черный кабель к круглой площадке.
5. Установите основную плату
Теперь можно закрепить основную плату четырьмя винтами на нижней стороне корпуса и установить соединения входов и выходов блока питания. Два разъема спереди и два сзади.
Привинтите красные разъемы вверху и черные разъемы внизу. Смонтируйте соединения следующим образом:
6. Подготовьте кабель к выходному напряжению
Следующим шагом будет изготовление кабеля для выходного напряжения.Вам нужно будет повторно использовать кабели большего диаметра. Зачистите оба конца прибл. 5мм. Прикрепите раздвоенный кабельный наконечник с обеих сторон.
7. Установите вентилятор
Теперь вы можете закрепить вентилятор изнутри, вставив четыре гайки сзади в вентилятор и прикрутив четыре винта снаружи к вентилятору.
8. Подключите печатную плату и переключатель
Теперь прикрепите маленькую печатную плату к задней части корпуса двумя гайками.
Закрепите маленькую плату, затем подключите все кабели. Сначала подключите кабель входного напряжения («IN+» и «IN-»).
Далее можно подключить кабель выходного напряжения («OUT+» и «OUT-»).
Подсоедините конец кабеля выходного напряжения к разъемам на передней панели.
9. Подключить дисплей
Последнее, что вам нужно подключить, — это дисплей с двумя кабелями на материнской плате. Один кабель предназначен для дисплея («LCD»), а другой — для кнопок («KEY»). Разъемы для кабелей отмечены как на плате, так и на дисплее. После подключения кабелей все, что вам нужно сделать, это прикрепить дисплей к корпусу.
10. Окончательная сборка
После того, как вы подключили все кабели, прикрутили печатные платы, защелкнули дисплей и тумблер, а также прикрутили вентилятор, корпус готов.
Теперь корпус можно скрепить четырьмя винтами с обеих сторон.
Настольный блок питания – очень важный элемент оборудования, которым может владеть каждый любитель электроники. Это помогает ограничить напряжение и ток. Это обязательно, когда мы тестируем схемы, заряжаем аккумуляторы и тестируем компоненты, а также гаджеты, но проблема в том, что эти блоки питания не такие уж и дешевые, и новичок не хочет вкладывать такие большие деньги в часть оборудования.
В этой статье мы разработаем настольный блок питания, который будет очень экономичным и полностью модульным, чтобы каждый мог сделать его своими руками, обладая некоторыми базовыми знаниями в области электроники.
Во-первых, посмотрите видео…
Список деталей для проектирования настольного источника питания
Во-первых, нам нужен модуль, который может контролировать все напряжения и ограничения тока. Я использовал повышающий/понижающий преобразователь LTC3780, который представляет собой действительно мощный понижающий и повышающий преобразователь, способный выдерживать до 130 Вт, а с надлежащей системой распределения тепла он может выйти за эти пределы (я протестировал выходную мощность до 245 Вт для пару минут, хотя я не рекомендую вам брать такое огромное количество энергии, если вы не спроектируете правильную систему распределения тепла). Я использовал два таких модуля для создания двухканального блока питания лабораторного стола.
Далее нам нужен источник питания, который может обеспечить от 5 до 30 В. Итак, я использовал свой старый блок питания для ПК, который, как вы, возможно, знаете, имеет шины 3,3 В, 5 В, 12 В и -12 В. Я использовал только шины 12В. А также -12 В, о котором я говорил позже в этой статье.
Третья самая важная часть модулей, которые нам нужны, — это измерители напряжения и тока. Они могут измерять до 30В 10А. Они довольно точны, если вы используете их так же, как я упомянул позже.
И, конечно же, вам понадобятся многооборотные потенциометры, которые вы можете купить или сделать сами, как я показал в видео ниже.
Как использовать блок питания ПК в качестве настольного блока питания?
Конечно, мы можем использовать «блок питания для ПК» в качестве настольного источника питания для начинающих, но мы здесь не для этого, а для модификации блока питания ПК для модулей LTC3780.
Блок питания, который я использую, судя по этикетке, может выдавать 24 А по шине 12 В, общая мощность 288 Вт.Достаточно хорошо, чтобы продолжить, но с его выходными проводами это определенно не рекомендуется. Эти тонкие провода сами по себе не выдерживают ни 288Вт, ни 130Вт нагрузки, к тому же из блока питания выходит куча лишних проводов, которые в итоге бесполезны. Самое главное, нам нужно избавиться от этого корпуса, потому что мы не можем вместить в него модули LTC3780.
Изменение блока питания…
Итак, я снял корпус и вынул все ненужные провода. Кроме того, я заменил четыре желтых провода на 12 В и 4 провода заземления на синий и черный провода сечением 0,5 кв. мм соответственно, как показано на рисунке ниже.
Теперь я должен упомянуть, что я замкнул зеленый провод на GND, чтобы блок питания (блок питания ПК) всегда оставался включенным. По сути, при замыкании зеленого и черного проводов блок питания включается, а при их отключении блок питания выключается. (Изображение)
Кроме того, я не удалил синий провод. Благодаря этому блок питания может обеспечить -12 вольт против GND. Я заменил этот провод красным проводом толщиной 1 мм, чтобы получить шину -12 В от моего источника питания.
Конфигурация выглядит следующим образом: +12 В GND и -12 В. +12В не является выходом модулей повышающе-понижающего преобразователя, это +12В является прямым выходом SMPS. Итак, я припаял желтый провод диаметром 1 мм (для +12 В) и два черных провода толщиной 0,5 мм (для заземления) вместе с SMPS.
Далее я снял вентилятор с платы и припаял два провода, чтобы позже подключить к нему вентилятор.
Вот и все. Выходные клеммы готовы, пришло время для входных. В моем случае белый провод — «Фаза», черный — «Нейтраль», а этот зеленый провод — «Земля». Я заменил их синим, черным и зеленым проводами, которые являются фазой, нейтралью и заземлением соответственно.
Как измерить выходные параметры настольного источника питания?
Я упомянул измерители напряжения и тока в разделе «список деталей» этой статьи. Теперь пришло время их использовать. Я предоставил схему подключения ниже.
Помните, никогда не пытайтесь соединить положительный и отрицательный провода питания счетчика с выходом блока питания. Из-за этого ваши измеренные значения могут быть искажены или неточны. Для точных измерений необходимо использовать отдельный источник питания.
Поскольку вы можете сравнить «текущее» показание на мультиметре и на мультиметре, оно искажается при использовании выхода блока питания, но с другим источником питания текущее значение довольно точное.
Как использовать модули LTC3780?
Прежде всего, подключите выход 12 В блока питания ПК к входу модуля LTC3780 и используйте не менее 5 В на контакте (показанном на изображении ниже), чтобы активировать выход платы. Позже это очень удобно для включения/выключения вывода модуля.
Теперь мы можем повозиться с этими тремя потенциометрами. крайний левый управляет выходным напряжением — максимальное может достигать 29В, минимальное 0,7В.
Триммер в середине может ограничивать силу тока. Минимум 0,11 А или 110 мА, максимум 7,61 А при 1 В.
Третий триммер следует оставить нетронутым, поскольку он предназначен для защиты от пониженного напряжения, что в данном случае нас не волнует.
Модификация с модулями LTC3780
Здесь особо переделывать нечего, я просто заменил триммеры 500К и 200К модуля на многооборотные потенциометры, которые сделал сам с помощью тех триммеров, которые снял ранее.
Примечание. Для второго канала питания я использовал второй LTC3780 в той же конфигурации. На этот раз единственная разница; Я использовал только другой комплект сине-черного провода питания на входе модуля.
Закрытие настольного блока питания
Чтобы собрать все компоненты вместе, я использовал металлический ящик, как показано на рисунке ниже.
Подготовка металлической коробки
Во-первых, я заклеил переднюю панель малярным скотчем и сделал некоторые основные замеры, где я хочу разместить внешние детали; Я отметил эти места и с помощью вращающегося инструмента и дрели сделал места для дисплеев, соединительных столбиков и переключателей.
На задней панели также есть некоторые компоненты, такие как вентилятор, розетка переменного тока и держатель предохранителя, так что, опять же, моя дрель и вращающийся инструмент очень кстати. На этот раз единственная разница в том, что я использовал шлифовальную насадку с вращающимся инструментом. Кроме того, я использовал долото, чтобы отделить вентилятор от задней панели (подробности можно найти в видео).
Время сборки…
Затем я собрал все компоненты на передней и задней панелях, кроме потенциометров, потому что они уже припаяны к модулям LTC3780, поэтому нам нужно будет поместить их на переднюю панель позже.
Примечание. Я немного изменил тему коробки по своему вкусу, так что не волнуйтесь, если вам не понравится эта наклейка.
Теперь все, что нам нужно сделать, это установить все печатные платы внутри корпуса. Я разместил их в подходящем месте, отметил отверстия для винтов, просверлил эти отверстия и, используя двусторонний скотч в качестве изолятора, стянул все платы с корпусом с помощью нескольких гаек и болтов. < /p>
Хорошо, теперь давайте начнем подключение. Начал с задней панели. Я спаял предохранитель переменного тока, выключатель на передней панели и печатную плату блока питания вместе, как показано на рисунке ниже.
Передний переключатель ВКЛ/ВЫКЛ оснащен индикаторной лампой, работающей от сети переменного тока 220 В, поэтому для этого переключателя требуется нейтральная линия. Который я настроил от нейтральной линии розетки переменного тока.
На передней панели я начал с привязок. Сначала я установил +12 В и -12 В с парой клемм (красный — +12 В, а черный — -12 В), а одинарную клемму — на GND.
Я подключил к ним все выходы модулей LTC2780. У меня есть два комплекта красного и желтого провода. Красный должен быть подключен к красному контакту, потому что он положительный, а желтый будет подключен к черному контакту через текущий измерительный тракт измерителя (толстый черный провод соединяется с желтым проводом, а толстый красный провод соединяется с черным контактом). Все описано на картинке ниже. Желтый провод датчика напряжения счетчика должен быть подключен к красной клемме.
Хорошо, когда все настроено, я также установил потенциометры с металлическим корпусом с помощью гаек.
Конечно, проверка короткого замыкания очень важна, поэтому я взял свой мультиметр и убедился, что между корпусом и клеммами нет контакта.
После этого я подготовил переключатели DPST. Одна секция управляет сигналом включения модуля LTC 3780, а другая секция включает индикаторы на передней панели. Не забудьте использовать для счетчиков отдельный источник питания (я использовал адаптер питания на 6 В). Сначала я его разобрал, вырубил его силовую часть и припаял к ней провод питания переменного тока, фаза которого соединена с выходом выключателя, а нейтраль — с розеткой переменного тока.
Наконец, я подключил провод вентилятора к блоку питания ПК.
Примечание. Не забудьте использовать изоляторы на всех соединениях проводов, иначе система может сильно замкнуться и вся система может сгореть за доли секунды!
Давайте соберем все части коробки вместе. Это довольно простая работа, но вы должны быть осторожны с проводами. Они не должны быть пробиты коробкой.
Кроме того, вы должны использовать ручки на потенциометрах, чтобы держать их под рукой, хотя там я должен срезать ось потенциометров, чтобы идеально установить ручки.
Установив верхнюю крышку на место, я затянул все винты, и все готово.
Проверка настольного источника питания
Ну, мне нужен предохранитель на 2 А на блоке питания стенда при первом включении. После подключения питания переменного тока к розетке я нажал выключатель питания, и, к счастью, взрыва не произошло.
Затем я включил два других переключателя, чтобы фактически активировать переменные выходы напряжения и тока. Только нажатие главного выключателя питания просто включает выход секции +12В и -12В.
Как пользоваться настольным источником питания?
На самом деле это довольно просто: во-первых, вам нужно установить нужное напряжение с помощью ручки регулировки напряжения, затем закоротить две выходные клеммы и установить выходной ток с помощью ручки регулировки тока. Вот и все.
Регулировка напряжения настольного источника питания
С точки зрения этого дизайна, все так же. Расскажу расположение кнопок. Крайний левый регулирует напряжение, а второй регулирует ток канала 1. 3-й потенциометр регулирует напряжение, а 4-й потенциометр регулирует ток канала питания 2.
Регулировка тока настольного источника питания
Проверка настольного источника питания
Чтобы соединить выход с соединительными столбиками, мы должны использовать банановые штекеры. Я припаял провода внутри него, а также припаял зажимы-крокодилы на другом конце провода. Наконец-то мы подошли к концу этого проекта. Итак, чтобы проверить его вывод, давайте нагрузим его. Я использовал это приспособление с длинной нихромовой проволокой.
Я соединил две клеммы блока питания с этой штуковиной, и вы можете видеть, что счетчик показывает напряжение, а также потребляемый ток этой резистивной нагрузки.
Заключительные строки…
Итак, я могу сказать, что этот самодельный двухканальный блок питания работает отлично. Это очень дешевый способ построить блок питания для вашей лаборатории. Но, пожалуйста, будьте осторожны с напряжением переменного тока, с которым вы работаете. Одна простая ошибка может лишить вас жизни. Надеюсь, вы, ребята, нашли это видео и статью о блоке питания DIY Bench полезными и интересными, если это так, то не забудьте подписаться на наш канал YouTube и сообщите нам, если у вас возникнут какие-либо проблемы при попытке воссоздать этот проект. Спасибо, что посетили и оценили нашу работу.
Некоторое время назад я собрал этот настольный блок питания, который получил в подарок от моего друга Эрика. Комплект был опубликован на голландском форуме электроники (Circuits online) под названием PCB Lab voeding. Пришло время сделать для него корпус, так как он просто валялся у меня в ящике стола и толком не использовался.
Комплект уже работал, но пользоваться им было не очень удобно. В него также входили блок питания 24 В, 3 А и амперметр, которые я купил в китайском интернет-магазине.
Я также добавил к нему радиатор и вентилятор.
В руководстве к набору указано, что для питания дополнительных гаджетов и счетчиков необходимо использовать дополнительный трансформатор, поэтому я добавил этот 12-вольтовый блок вместе с платой выпрямителя и регулируемым понижающим регулятором напряжения.
Я также хотел включить в дизайн штекеры типа "банан", ручки потенциометров и другие выключатели питания.
Я начал мучительный и трудоемкий процесс создания обложки. Загрузите готовый проект лабораторного блока питания здесь.
Пришло время распечатать. Для этого мне нужно было разбить дизайн на части, потому что в целом печать заняла бы более 6 дней. У меня также не осталось много филамента, поэтому я решил напечатать его всеми цветами, которые у меня остались, а затем распылить его черным. Обратите внимание, что передняя панель на картинке не та, что у меня получилась.
Сначала я соединил нижнюю часть корпуса и боковые стороны.
Затем я выпаял светодиоды индикатора.
И припаял к ним удлинители. Во избежание коротких замыканий рекомендуется использовать термоусадочную трубку.
То же самое я сделал с трансформатором на 12 В, который питает измеритель напряжения/амперметра и вентилятор.
Затем я подключил его вместе с трансформатором 24 В к разъему питания C14 и выключателю с помощью клеммных соединителей. Обратите внимание, что активный (коричневый) провод переключается.
Просто из соображений безопасности я также добавил термоусадочные трубки на силовые элементы.
Сверху трансформатора 24 В я прикрепил трансформатор 12 В с помощью двустороннего скотча.
После этого я подключил выход переменного тока 12-вольтового трансформатора к плате выпрямителя, а выход постоянного тока этой платы к регулируемому понижающему регулятору напряжения для питания вентилятора и измерителя напряжения/амперметра.
Теперь я мог добавить печатную плату в коробку и прикрепить потенциометры к этой распечатанной детали.
Я смог подключить все провода к штекерам типа "банан", переключателю нагрузки и светодиодам на передней панели.
В итоге внутренности лабораторного блока питания выглядели так.
Чтобы закончить, мне пришлось отрезать длинные концы потенциометров, чтобы установить ручки.
Читайте также: