Простой линейный блок питания

Read Time:4 Minute, 21 Second

В ходе радиолюбительской деятельности, да и просто при создании каких-либо электронных устройств не обойтись без регулируемого источника напряжения. Конечно можно обойтись и набором блоков питания на стандартные напряжения, например 5, 9, 12 вольт, но это чаще всего неудобно, к тому же отсутствует возможность использоваться промежуточные значения напряжений. Регулируемый блок питания решит эту проблему, также с его помощью можно тестировать различные собранные своими руками устройства на то, как они будут вести себя при изменении питающего напряжения.

Условно все блоки питания можно разделить на две категории — импульсные и линейные. Каждый вид имеет свои преимущества и недостатки, например, импульсные имеет хороший КПД (вплоть до 90%), а потому почти не греются даже при большой мощности нагрузки, но за эти достоинства нужно платить — в их основе лежат схемы, работающие на высоких частотах, а потому очень трудно избавиться от мешающих помех на выходе. Линейные же блоки питания напротив, имеют минимум помех на выходе, но зато значительно нагреваются при больших токах нагрузки. Уже долгое время остаётся популярной микросхема линейного регулятора напряжения LM317 — она обладает идеальными характеристиками для построения самодельного регулятора напряжения. Именно о блоке питания на этой микросхеме пойдёт речь в этой статье. Схема включения LM317 представлена ниже.

В левой части схемы виден элемент с обозначением «Tr» — это сетевой трансформатор, преобразующий высокое сетевое напряжение 220В в более низкой, в частности, в 12В. Трансформатор для этой схемы необходимо брать с запасом по мощности, идеально подойдут экземпляры на 30-50Вт. Выходное напряжение может быть любым, в пределах от 12 до 24В. Со вторичной обмотки трансформатора получается переменное напряжение, а потому его нужно выпрямить, именно для этого на схеме имеется диодный мост. Можно использовать как готовый диодный мост с 4-мя выводами (два для входа переменного напряжения, два для выхода постоянного), либо собрать диодный мост из 4-х диодов, например 1N4007, как показано на схеме, соблюдая расположение анодов и катодов. После выпрямительного моста стоит конденсатор С1 — он нужен для сглаживания пульсаций напряжения, ведь напряжение после диодного моста нельзя полностью назвать постоянным — оно имеет сильные пульсации. И только после конденсатора С1 напряжение постоянным. Если замерить его мультиметром, то оно окажется примерно в 1,5 раза больше, чем переменное напряжение на вторичной обмотке трансформатора. Это явление абсолютно нормально, оно связано с с тем, что значение эффективного и пикового переменного напряжения отличаются. Дальше по схеме подключается сама микросхема LM317, её необходимо использовать в корпусе ТО-220 для того, чтобы в дальнейшем без проблем закрепить на радиаторе.

Также эта микросхема выпускается в корпусе ТО-92 и в корпусе для поверхностного монтажа, как на картинке ниже. Не стоит использовать эти корпуса, так как корпус ТО-92 не предназначен для высоких токов, а корпус для поверхностного монтажа просто неудобно паять и он не имеет крепления к радиатору.

На схеме присутствует переменный резистор, служащий для для регулировки напряжения на выходе схемы, именно этот элемент управления в дальнейшем нужно будет вывести наружу корпуса. Также можно поставить вместо одного переменного резистора сразу два последовательно, один большего номинала, другой меньшего, чтобы их суммарное сопротивление было около 6,8 кОм. В этом случае можно будет грубо настраивать выходное напряжение одним переменным резистором, а более точно — вторым. На выходе регулятора также стоит сглаживающий электролитический конденсатор С2, его ёмкость может лежать в пределах 10-100 мкФ, большую ёмкость брать не следует. А вот на ёмкость С1 наоборот экономить не стоит — чем больше будет ёмкость (в разумных пределах), тем меньше пульсаций будет на выходе. Оптимальное значение 1000-4700 мкФ. Конденсаторы следует брать на напряжение не ниже, чем напряжение со вторичной обмотки, умноженное на 1,5. Схема проста, а потому для неё даже не обязательно изготавливать печатную плату, ведь для таких схем существуют макетные платы. На картинке ниже показано расположение микросхемы с обвязкой, трансформатора с диодным мостом и переменного резистора (он выводится на стенку корпуса на проводах).

Микросхему следует обязательно установить на радиатор, также не помешает при этом использовать теплопроводную пасту. Необходимо учитывать, что радиатор не должен касаться других электрических частей схемы. Размер радиатора следует выбирать исходя из принципа «кашу маслом не испортишь» — чем больше он будет, тем лучше будет охлаждаться микросхема. Если не планируется использование блока питания на больших токах, радиатор может быть небольшого размера. Показанного на фото ниже хватит для большинства применений.

Несколько слов о выборе трансформатора. Так как блок питания линейный, то всё «лишнее» напряжение, которое не идёт в нагрузку, просто рассеивается в тепло на радиаторе LM317. Поэтому не рационально брать трансформатор на большое напряжение (около 20-24В), иначе микросхема будет слишком сильно нагреваться при больших токах и низкой выходном напряжении. Также стоит отметить, что максимальный выходной ток микросхемы составляет 1,5А, чего достаточно для питания большинства самодельных устройств.

Схема устанавливается в деревянный корпус весьма специфичного вида. Кто увидит впервые — ни за что не догадается, что это блок питания 🙂
Сетевое питание к трансформатору можно подвести, установив разъём на корпусе, либо просто оставив «торчать» отрезок провода с вилкой.

Вывести напряжение с регулятора также можно либо с помощью клемм, либо просто на проводах с крокодилами. Ручка переменного резистора смотрит наружу корпуса, с её помощью можно регулировать напряжение от 1,25В (нижний предел для LM317) до максимального, которое выдаёт трансформатор. Ниже представлены несколько фотографий с замерами напряжения, нижний и верхний предел, а также типовые значения напряжений 5 и 12В.

Использовать получившийся блок питания также можно, например, для регулировки оборотов электромоторов, в частности небольших сверлилок печатных плат, граверов. Удачной сборки!