Источники электропитания аппаратуры

Портативный блок питания для проверки схем


Было время, когда я старался популяризировать занятие электроникой среди школьников. В то время я ездил по детским оздоровительным лагерям и участвовал в проведении, тогда ещё первые, научных школ в России. Время было интересное и я много вынес после этого периода жизни. Помимо научных школ, был Фестиваль Наук в МГУ, куда я стараюсь заезжать каждый год.

Приближался очередной Фестиваль Наук. По договорённости с организаторами я проводил мастер класс по пайке простых симметричных мультивибраторов. При подготовке к мероприятию я неожиданно стал перед проблемой: у меня нет маленького компактного и надёжного лабораторного блока питания для проверки схем, которые люди соберут на мастер-классе. Проблема стела мне ясна примерно за 3-4 дня до начала Фестиваля, и я решил на скорую руку собрать надёжный блок питания со стандартными уровнями положительного напряжения: 5 В, 9 В и 12 В.

Основным критерием, на который я опирался, стало то, что с блоком питания работала куча людей очень разного уровня познания в электронике. Часть из них могла испортить блок питания и вопрос повышенной надёжности стал чуть ли не основным. О том, как я этого добивался, читайте в данной статье. Финальный вид блока питания, вы можете наблюдать на рисунке 1.

Финальный вид блока питания

Рисунок 1. Финальный вид блока питания (2013г)

Вставшие передо мной проблемы:

• Блок питания могли уронить

• Блок питания могли закоротить

• В розетке могло просто не быть напряжения (мы пару раз оказывались отключёнными от электричества)

• Нужна высокая стабильность работы (планировалось его использовать в дальнейшем)

• Компактность, чтобы легко помещаться в карман.

По-хорошему, надо было бы сделать корпус, но я решил, что и так нормально смотрится и добавляет антуража данному мастер-классу. Дополнительным плюсом было то, что это экономило время, которого у нас было впритык, плюс приходящие видели, что мы не только что-то рассказываем красивое, но и руками что-то делать умеем. Решение схемотехническое.

Так как подобные блоки я уже делал, то из-за нехватки времени и ресурсов я решил взять часть деталей из старого блока питания, собрав всё на 1 плате, сделав всё компактно. Но для питания устройств на микроконтроллерах нужно несколько уровней питания, так как даже логика бывает 3.3, 5, 9, 12 и 15 вольт. Эта проблема, а также проблема с кз, решилась благодаря интегральным стабилизаторам: кр142ен5а (L7805), 7809 и 7812. Все они позволят токи до 1 А, а это предельные параметры литого трансформатора, что я нашёл. Все данные микросхемы выпускаются в корпусе ТО-220, который показан на рисунке 2.

Кренка

Рисунок 2. Кренка.

В итоге я немного помучался с подбором конденсаторов и нарисовал такую схему:

Предполагаемая схема блока питания

Рисунок 3. Предполагаемая схема блока питания

Минус берём с земли. Это 4-ый разъём на клеммнике.

Для индикации работы на выход кр142ен5а я повесил первый попавшийся светодиод, который лежал у меня на столе, и включил его последовательно с 220-омным резистором. Из дальнейших наблюдений я заметил, что резистор не греется, и забил на подбор правильного номинала, так как он должен быть где-то рядом. В результате, при работе он горит зелёным цветом, и сигнализирует о работе блока питания.

При КЗ диод тух, что собственно говорило о неправильности сборки или излишнем припое на плате. Полезная дополнительная фишка.

Горящий светодиод на блоке питания

Рисунок 4. Горящий светодиод на блоке питания.

Решение механическое.

Все компоненты я минут за 10 я раскидал на плате в трассировщике, а затем, полчаса мучился с тем, чтобы сделать её максимально компактной. В результате получилась вот такая плата:

Фото платы в трассировщике

Рисунок 5. Фото платы в трассировщике.

Плату скачать не дам. Дело в том, что ровно теже компоненты вы не найдёте (да и я сам их не найду) а под новые компоненты лучше попрактикуйтесь и сделайте свою печатную плату. Это и полезно и относительно быстро.

Для того, чтобы никто не мог уронить мой драгоценный блок питания и сломать его я сделал следующее:

• Качественно рассчитал разъёмы, в которые вставлялось питание и выходные провода с крокодилами.

• Самый большой компонент – трансформатор вместе с разъёмами покрывали все стороны так, чтобы при падении устройство подало на них, и не страдало.

• Диодный мост заменён на smd-шный

• Всё сделано на 1-сторонеей плате, что ускорило сборку.

Диодный мост в итоговом устройстве

Рисунок 6. Диодный мост в итоговом устройстве.

Проблемы во время работы.

Во время сборки я заметил, что 7809 у меня нет, поэтому под неё осталось гнездо. Плата протравилась быстро, но из-за больших полигонов переносит её лутом оказалось в тот момент проблематично. Всем советую после перенесения тонера на плату, взять перманентный маркер/корректор с белой краской и прокрасить дополнительно все полигоны. Может у вас получиться лучше.

Для изготовления я взял самый древний кусок текстолита (по моему 80-ых годов), поэтому процесс травления оказался очень долгим. Пришлось каждые пять минут доставать плату и проверять готовность. Другое дело с новым стеклотекстолитом, который закинул в хлорное железо и через полчаса у тебя готовая плата в хорошем качестве.

Список деталей:

Конденсатор 220 мкф 50в -1шт

Конденсатор 10 мкф 25в – 3шт

Светодиод линзовый -1шт

Резистор 220 ом -1шт

Винтовой клеммник -3шт

Стабилизаторы: кр142ен5А, 7809,7812 по 1 штуке

Трансформатор (выпаял из телевизора самсунг) GERTHBV 304.12 1.8VA 1 шт.

Зажимы крокодил – Один красный и один синий.

Диодный мост на 2А

Тепловыделения.

Конечно, стабилизаторы грелись, но спустя время после окончания фестиваля я заметил забавный эффект: при увеличении нагрузки напряжение на вторичной обмотке трансформатора снижалось и тепловыделения на стабилизаторе становились меньше, чем могли бы быть. На 1 А я данный блок питания так и не испытал, в прочем за всё время работы данный блок ни разу никого не обжёг, хотя маленькие ручки окружающих туда лезли как не в себя.

Итог.

В итоге устройство со своей задачей справилось – достойно отработало три дня перегрузки, тяжелого механического и электрического воздействия, из-за чего около ста пятидесяти человек научились азам пайки, а я получил:

• Бесценный опыт в проведении занятий по электронике

• Хрип в голосе на 3 дня

• Опыт в быстрой сборке и разработке простейших блоков питания


                                         
Самое популярное на сайте за декабрь


Самое новое на сайте

Отчёт о деятельности за 2017 год



Сайт создан в 2011 г. © Все права на материалы сайта, принадлежат Meanders.
Копирование материалов сайта и размещение на других интернет-ресурсах запрешено. По всем вопросам пишите мне на E-mail: netolkomilo@ya.ru