1. корпус
2. трансформатор
3. тестовий стенд
4. виготовлення плат
5. доопрацювання корпусу
6. радіатор
7. збірка
8. Зібраний лабораторний блок живлення
9. подальші доробки

Минулого разу ми розглянули основні вимоги до нашого майбутнього лабораторному блоку живлення - визначилися з необхідною напругою в 50 вольт і струмом в 3 ампера. Для цього був вибраний відповідний трансформатор ТС-160, який в змозі видати потрібну потужність. Згадали, що на трансформаторі буде кілька вторинних обмоток, комутацію яких буде здійснювати комутатор вторинних обмоток, побудований на сімісторов / тиристорах.

Виходить, на даний момент є приблизна схема, яка буде використана за основу (див. Першу частину). Також визначилися з трансформатором - купили, виміряли розміри, подивилися, як він буде кріпитися до корпусу. Розводити плату поки не має сенсу, оскільки не ясно яких розмірів вона повинна бути і як радіокомпоненти на ній позиціонувати. Тому, наступним кроком має стати вибір корпусу відповідних розмірів. Якщо ви хочете робити щось зовсім саморобний (з фанери, оргскла та іншого), тоді вам цей крок не так важливий - можна зробити буде після відповідний ящик потрібних розмірів, щоб в нього помістити плату, трансформатор, радіатор і інше. Але мені хотілося взяти корпус від готового виробу - в ідеалі це міг бути корпус від ЛБП. Але розбирати ЛБП, щоб зробити ЛБП якось не дуже ідея

корпус

Пошук варто почати з місцевого сайту оголошень. Часто буває, що навіть простий перегляд ого може дати якусь ідею. Шукаємо по слову "корпус", сортуємо від найдешевших. Іноді трапляються оголошення з корпусами від старих вимірювальних приладів. Наприклад, корпус від осцилографа С1-94 цілком міг би підійти. Або від старого відеомагнітофона. Також варіант від супутникового ресивера. Тут потрібно виходити від розмірів трансформатора, який вже є. Якщо зовсім нічого немає - є в продажу корпусу для РЕА різних розмірів. Бувають як пластикові, так і металеві. Питання ціни.

Як було в моєму випадком. Перегляд оголошень особливих результатів не дав. Як варіант хіба що доглянув корпус від ДБЖ (джерело безперебійного живлення). Як правило, вони коштують досить таки дешево, якщо акумулятор в них уже зносився. Купуючи такий прилад крім самого корпуса отримаєте ще й гірку комплектуючих на майбутнє (трансформатор, реле, "рассипуху"). Потім я вирішив переглянути місцевий радіоринок. Пів години хоч би і я вже мацаю відповідний корпус від стабілізатора напруги Gemix GMX-500 Недовгі торги з продавцем, і стабілізатор куплений за 15 уе (2014 рік).

До речі, новий корпус для РЕА (звичайна чорна пластикова коробка) на той момент коштувала дорожче цього стабілізатора. Плюс до того ж ви отримуєте трансформатор ват на 120, 4 реле, 2 X LM324, дюжину діодів, резистори, показометр. Авось згодиться колись потім. Використовувати рідний трансформатор з коробки навряд чи вдасться. Оскільки, швидше за все, там доведеться перемотувати як вторинку, так і первинку. А ось кнопки, перемикачі, тримачі для запобіжників нам згодяться для майбутнього устрою.

Ще трохи про панелі стабілізатора. Замість рідних показометр стоятимуть китайські електронні. Прямокутні отвори для них доведеться трохи розширити. Написи з лицьової панелі стираються ганчіркою з розчинником - але потрібно терти ганчіркою в одному напрямку. На задній панелі потрібно буде встановити гніздо під мережевий шнур. Або залишити як є (просто в моєму випадку як видно провід в місці вигину тріснув, тому було вирішено встановити гніздо для мережевого шнура від ПК).

трансформатор

Пару слів про трансформаторі ТС-160. На ньому 4 основні силові вторинні обмотки по 10 В змінної напруги. Моталися вони проводом 1.4 мм (діаметр). Провід вибирався виходячи з потрібного струму на виході - 3 А. Мотати ці обмотки слід якомога щільніше. Після бажано залити парафіном або лаком. Тому як в моєму випадку, якщо цього не зробити, є невеликий гул при роботі і під час підключення обмоток є невеликий клацання.

Наступна обмотка на 15 В для живлення мікросхеми, вольтметра і плати перемикання обмоток. Спочатку вона не планувалася. Базова схема так розрахована, що харчування мікросхеми через транзистор VT1 отримує 12 В. І все б добре, але в один момент на етапі тестування стабілізатор напруги TL431 вийшов з ладу і VT1 пропустив все вхідна напруга (близько 55 В). І якщо LM324 не встигла згоріти, то китайський вольтметр від такого перенапруги вдало назавжди нас покинув. Тому "запитка" від окремої обмотки врятує в таких ситуаціях.

Остання обмотка на 9 В призначена для харчування амперметра. В деталях вже не згадаю, але довелося робити окрему обмотку для амперметра, оскільки він не хотів одночасно нормально працювати від того ж харчування, що і вольтметр. Ця і попередня обмотки мотаються тонким проводом (0.5 мм вистачить). Трохи фотографій трансформатора до і після перемотування.

Після перемотування. Надалі шильдик трохи змінився (додана ще одна обмотка). Також виходи первинних організацій на 127 В були спаяні, щоб звільнити клеми для доп. обмотки.

Як виміряти товщину проводу лінійкою без мікрометра і штангенциркуля

Розповім про один лайфхак, який уже зовсім не новий. Якщо у вас так трапиться, що немає під рукою мікрометра і штангенциркуля, а товщину проводу потрібно якось виміряти, то можна поступити наступним способом. Берете ручку, наприклад, або викрутку. Намотуєте на неї 10 витків дроту якомога щільніше один до одного. Лінійкою заміряє товщину одержані витків і ділите на 10 (кількість витків). Це і буде товщина дроту. Чим більше витків - тим менше похибка в результаті. Потрібно ще брати до уваги ізоляцію проводу і віднімати її з отриманої товщини. Як видно на малюнку нижче, товщина витків близько 13 мм. Ділимо на кількість (10 шт) та отримуємо 1.3 мм. Це досить грубо. Віднімаємо ізоляцію і беремо до уваги, що конкретно в даному випадку цей провід багатожильний.

тестовий стенд

Тепер можна приступати до складання БП на макетної платі. Спочатку все збиралося на одному силовому транзисторі MJ2955. Його начебто, як і вистачає для БП, але надійніше збирати пристрій на кількох транзисторах, підключених паралельно. Але для тестового стенда цього було достатньо.

Як видно на малюнку вище - транзистор обов'язково на радіаторі. На платі розміщений потенціометр регулювання струму. Окремо на проводах виведений регулятор напруги (грубо / точно). Надалі було вирішено відмовитися від точної настройки і залишити тільки грубу. Оскільки на лицьовій панелі корпусу місця під два регулятора було; третій там би некрасиво виглядав. Але навіть грубою налаштуванням можна цілком точно налаштовувати вихідна напруга.

Окремо на дроті винесено терморезистор. Нагріваючи термофеном можна виставити поріг спрацьовувати термозахисту (підкручуючи резистор). За ідеєю розробника плати цей датчик повинен був знаходитися на радіаторі разом з силовими транзисторами на радіаторі. Але в моєму варіанті він перебував близько діодного моста на трансформаторі. Про це буде потім в доробках.

Також варто відзначити, що на поточному етапі не використовувався комутатор обмоток - обмотки були включені послідовно і на вхід БП надходили потрібні 55 вольт. Тому, тривало такий БП не зміг би працювати без вентиляторного охолодження і на такому малому радіаторі. Але це ж тільки тестовий стенд, тому так.

На малюнках вище замість одного транзистора вже три в паралель. Також додаються вже вольтметр і амперметр. Потім плата вольдобавкі (комутатор обмоток). Трохи про неї в першій частині згадувалося.

Далі докуплено ще 3 транзистора TIP147. Сімістори (після вони були замінені на тиристори) на проводах винесені окремо від плати.

Сімістори BTA06-600C, на яких так і не вдалося зібрати нормально працюючий комутатор обмоток. Замість них використані тиристори BT151-500.

Забігаючи наперед, нижче показана вже готова плата, але поки все ще на проводах.

виготовлення плат

Коли вже була розпаяна макетна плата з усіма компонентами і все було протестовано, прийшов час розводити і виготовляти повноцінну плату. Особливих хитрощів тут немає, потрібно тільки робити доріжки товстіший там, де проходитимуть великі струми. Плата виготовлялася самостійно методом Лут (лазерно-прасувальну технології). Не сказати, що все добре гладко на той момент. Подекуди тонер відшарувався і на великих полігонах бували "дірки", які були видно на просвіт. Тому від методу з нанесенням тонера на офісний папір і папір від журналів я згодом відмовився на користь фотопаперу. Про це якось в іншій статті можна буде розповісти. Хоча інформації в інтернеті вже досить. Для травлення використовувалася лимонна кислота і перекис водню.

Крім основної плати ще була невелика панелька під світлодіоди на лицьову панель і для кнопки.

доопрацювання корпусу

Зрозуміло, що плати виготовлялися під габарити корпусу. Потрібно розраховувати, як стане трансформатор, як розмістити конденсатор випрямляча, чи не будуть упиратися вольтметр і амперметр у щось. Корпус також потребував деяких доопрацювань.

радіатор

Радіатор був куплений на радіоринку. Задоволення це не дешеве і цілісний шматок алюмінієвого профілю буде коштувати як половина купленого стабілізатора. Але від цього шматка профілю вам знадобиться тільки половина. Але якщо у вас корпус буде інших розмірів і буде можливість поставити радіатор великих розмірів - так і робіть. У радіаторі зі зворотного боку потрібно буде висвердлити отвори для кріплення до задньої панелі корпусу. А також отвори для кріплення транзисторів і тиристорів. Також на нього варто помістити і діодний міст випрямляча. Транзистори потрібно ставити на слюдяну пластину.

Крім свердління отворів, потрібно буде ще нарізати в них різьблення мітчиком на 3-4 мм. Тут важливо не зірвати різьбу. А то бувало ...

збірка

Нижче показаний головний радіатор з транзисторами і симисторами. Як з'ясувалося згодом, сімістори "вилітали" при навантаженні. Тому ця плата потім була перероблена під тиристори. Також на першому малюнку можна побачити терморезистор, який закріплений на радіаторі - він потім був переміщений на діодний міст.

Нижче показана перероблена під тиристори плата і подальша збірка.

Далі було підключення трансформатора і його установка. До речі, якщо відкрутити трансформатор від шасі то він безперешкодно відкидався. На днище корпусу 2 з 4 отворів вже підходили під кріплення трансформатора. А плата до днища прикріплена за допомогою пластикового куточка, яким кріпилася "рідна" плата стабілізатора. При розведенні плати потрібно було врахувати цей момент і залишити під куточки місце.

Зібраний лабораторний блок живлення

Збірка завершена. Можна накидати кришку і милуватися

подальші доробки

А тепер про сумне. На момент написання цієї статті даний блок живлення пропрацював вже близько трьох років. Використовується не часто. Які недоробки в ньому було виявлено через деякий час? По-перше, це діодний міст. Як видно на фото він розташовується на самій платі. У процесі роботи він буде грітися. Мною це було недооцінене, вважаючи, що міст не особливо буде грітися. Але це не так, якщо ви будете працювати в тривалому режимі. У поточному стані (до доробок) на максимальному струмі і і напрузі в 50 В на виході через хвилин 3-5 діодний міст нагрівається до критичної температури. Спочатку на етапі проектування і збірки був встановлений невеликий радіатор. Його зовсім не вистачало. Чи не деяких фото можна його бачити. Після був встановлений радіатор більше і з мідною пластиною. Але це, в общем-то, ніяк не вирішило проблему - довго з таким БП при істотній навантаженні працювати не вийде.

Навіть ця заміна нічого не вирішила, тому що радіатор цей гріється всередині БП і тепле повітря ніяк назовні не витягується. Тому, навіть ще більший радіатор особливо різниці не зробить. Але щоб хоч якось поліпшити охолодження було вирішено перенести діодний міст на трансформатор - він ніби як з корпусом контактує, та й нагріти такий шматок залізяки займе більше часу.

На місток був прикріплений терморезистор, який відключав БП при значному нагріванні. Виходить так, що трансформатор з доданими мостом швидше встигнуть нагрітися, ніж радіатор з транзисторами. В общем-то, це вже краще, ніж було, але все одно таке собі рішення. Якщо будете робити, то обов'язково виносьте місток на основний радіатор до транзисторів. Також попався під руку відповідний вентилятор від процесорного кулера Intel, який добре ставав на основний радіатор.

Ось загалом-то і все. До речі, в цьому БП використані 2 запобіжника - один мережевий, який перериває входять 220 В (2 А). Другий на схемі вольтдобавки вказано (4 А). Тримачі для запобіжників були спочатку в купленому стабілізаторі.

Нижче представлена ​​розлучена плата під друк (основна). Всі плати доступні для скачування в архіві нижче.