Самодельный блок питания на 12 вольт: поэтапная инструкция для самостоятельного изготовления

Самодельный блок питания на 12 вольт

Блок питания достаточно прост в изготовлении, если немножко разобраться с теоретической частью и понять, как он работает. Все не так сложно, как кажется. Из чего состоит блок питания на 12 вольт, с фото и примерами, а также описание его элементов и принцип работы – далее в статье.

Краткое содержимое статьи:

Основные элементы и принцип действия блоков питания

Главной частью является понижающий трансформатор, причем при отсутствии его с необходимыми параметрами, то вторичная обмотка перематывается вручную и получается необходимое выходное напряжение. Посредством трансформатора происходит уменьшение напряжения сети 220 вольт до 12, идущих дальше к потребителю.

Принципиальной разницы между штатными устройствами и с перемотанной вторичной обмоткой нет, главное – правильно рассчитать сечение провода и количество его витков на обмотке.

Далее ток идет на выпрямитель. Состоит из полупроводников, например, диодов. Диодный мост, в разных схемах, может состоять из одного, двух или четырех диодов. После выпрямителя ток поступает на конденсатор, также в схеме для выдачи стабильного напряжения желательно включение стабилитрона с соответствующими характеристиками.

Трансформатор

Состоит трансформатор из сердечника, изготовленного из ферромагнетика, а также первичной и вторичной обмоток. На первичную обмотку приходит 220 вольт, а со вторичной, в данном случае, снимается 12, идущие на выпрямитель. Сердечники в данном типе блоков питания по большей части изготавливают Ш-образной и U-образной формы.

Расположение обмоток допускается как одна на другой на общей катушке, так и по отдельности. К примеру, у U-образного сердечника пара катушек, на каждую из которых намотано по половине обмоток. Выводы при подсоединении трансформатора подключают последовательно.

Как правильно рассчитать число витков

При перемотке вторичной катушки, нужно знать, какому напряжению соответствует виток.

Если перематывать первичную обмотку не планируется, нет нужды рассчитывать ни сечение провода, ни его свойства. Проблема с первичной обмоткой заключается в большом количестве витков тонкой проволоки, из которой он состоит.

Для расчета вторичной обмотки, делают 10 витков и подключают трансформатор в сеть. Измеряют напряжение на выводах, после чего делят его на 10, после чего 12 делится на полученное число.  Результат и будет необходимым количеством витков, причем рекомендуется увеличить его на 10% для компенсации падения напряжения.

Диоды

Выбор диодов определяется силой тока на вторичной обмотке. Для данных целей подойдут кремниевые полупроводники, только не высокочастотные, поскольку те предназначены для выполнения других задач.

Для того чтобы устройство получилось компактным, хорошим решением будет применение диодных сборок из четырех элементов. На два вывода подается питание с трансформатора, с двух других снимают выпрямленный ток.

После диодного моста настоятельно рекомендуется в схеме предусмотреть стабилитрон с подходящими параметрами, поскольку в течение дня далеко не факт, что входное напряжение будет стабильно 220 вольт. Если подать на первичную обмотку большее напряжение, то выходное тоже будет больше чем 12 вольт.

Корпус

Корпус для блока питания очень удобно делать из алюминия. Сперва собирается каркас из уголков, который затем обшивают алюминиевыми пластинками. Плюсов такого решения как минимум два – во-первых, с алюминием легко работать, во-вторых, он очень хорошо проводит тепло, что предохранит блок питания от перегрева.

Если нет желания собирать каркас самостоятельно, можно позаимствовать его от старой микроволновки. Определенные плюсы у такого решения есть – малый вес, эстетичный вид и вместительность.

Печатная плата для блока питания

Изготавливается из фольгированного текстолита, для чего производят обработку металла соляной кислотой либо аккумуляторным электролитом.

Работы проводятся в резиновых перчатках с соблюдением мер предосторожности. Металл промывают содовым раствором и наносят изображение печатной платы. Существуют специальные компьютерные программы для создания таких изображений.

Протравливают плату, опуская ее в раствор хлорного железа, либо смеси медного купороса с солью.

Монтаж элементов

По окончании протравливания, плату ополаскивают, снимают с дорожек защиту и обезжиривают. Очень тонким сверлом сверлятся отверстия в плате под элементы. Затем элементы вставляют в отверстия и подпаивают к дорожкам, после чего дорожки лудят с помощью олова.

Фото самодельного блока питания на 12 вольт

Вам понравилась статья? Поделитесь 😉

 

Опять блок питания, на этот раз 12 Вольт 50 Ампер или 600 Ватт. Обзоры. Даташит инструкции. Обзоры источников питания

$26.99

Перейти в магазин

Данный блок питания был заказан в паре с своим 24 Вольта 20 Ампер «собратом», а так как блоки питания ну очень похожи, то я буду иногда ссылаться на его обзор, потому сразу дам ссылку.

Данный обзор будет написан в более привычном для моих читателей стиле, хотя и с некоторыми изменениями.
Впрочем перейду к описанию.

Этот блок питания пришел в точно такой же упаковке, как и предыдущий, внешне они отличаются только надписью, которая видна сквозь окошко коробки.

Конструкция и размеры блока питания полностью совпадают с предыдущим, а также с блоком питания мощностью 360 Ватт, обзор которого я также недавно делал.
Слева направо — 360-480-600 Ватт.

В прошлый раз я написал, что крышка клеммника открывалась не полностью. Дело в том, что у предыдущего БП слегка погнулась сама металлическая часть крышки БП и не давала полностью открыть клеммник.

В этот раз все нормально, значит проблема была не в блоке питания, а в упаковке или доставке.
Кстати, не в первый раз замечаю, что у получаемых мною блоков питания гнется в процессе доставки один из выступающих углов нижней части корпуса, хотя я бы не сказал, что они хлипкие.

Судя по этикетке блок питания имеет мощность в 600 Ватт при 12 Вольт, собственно эта информация указана в заголовке обзора.
Но если посмотреть на вторую этикетку внимательно, то можно прочитать, что производитель не рекомендует нагружать его более 80% от максимальной мощности. Попросту говоря, можно сказать что 600 Ватт это максимальная, а 480 длительная, но к этому я еще вернусь.

Присутствует и гарантийная пломба, но в поврежденном виде. Я не думаю что блок питания кто-то открывал, скорее она пострадала в процессе перевозки. Произведен БП в январе, получен мною в марте, потому можно сказать, что вполне свеженький.

Клеммник имеет три пары выходов, хотя как по мне, то при таких токах это уже маловато, выходит около 16-17 Ампер на пару.
Слева от клеммника находится подстроечный резистор для установки выходного напряжения.

Как и в прошлый раз, блок питания оборудован активным охлаждением. Заявлена регулировка оборотов, но по факту работает он в двух режимах, малой и большой мощности, причем большая мощность включается при мощности нагрузки около 50 Ватт.
Вентилятор довольно мощный, по крайней мере для таких габаритов. По уровню шума тяжело сказать, он однозначно заметен, хотя и шумным назвать тяжело.

Выкручиваем пару винтов и снимаем верхнюю крышку.

Вообще у меня было подозрение, что предыдущий блок питания и этот очень похожи, но чтобы настолько… Они просто близнецы-братья.
Хотя нет, если посмотреть внимательно, то можно увидеть небольшой но при этом существенное отличие, выходной нагрузочный резистор перенесен в другое место, это должно сказаться на большей стабильности выходного напряжения от прогрева, в прошлом обзоре я указывал на эту недоработку. Впрочем проявлялось это при работе без вентилятора, в штатном режиме проблем не было.

Сравнительное фото блоков питания 360, 480 и 600 Ватт.
Первый собран по классической двухтактной схемотехнике с полумостом, второй и третий однотактные прямоходовые.

Наученный горьким опытом, перед дальнейшей разборкой я теперь всегда проверяю насколько качественно прижаты к корпусу транзисторы и диодные сборки. В данном случае проблем не было, также присутствует теплопроводящая паста между корпусом элементов и теплопроводящей резиной.

Но перейдем к конструкции.

Входной фильтр есть, правда сразу должен отметить, что входной диодный мост совсем в эконом варианте. Дискретные диоды рассчитанные на ток 3 Ампера и это при условии, что ток по входу у БП также около 3 Ампер. Правда на самом деле в мосте поочередно работают две пары диодов, но не буду лезть в дебри, скажу просто — диодный мост впритык.
Входной фильтр я бы также не назвал совсем уж хорошим, но сам факт, что он есть уже неплохо.

Как и в прошлый раз установлены конденсаторы с заявленной емкостью в 470мкФ. Установлены по схеме 2S2P, т.е. последовательно-параллельно. Емкость фильтра в таком включении равняется емкости одного конденсатора, т.е. 470мкФ, что для мощности в 600 Ватт мало.

В выходном фильтре используется три конденсатора емкостью 3300мкФ и напряжением 25 Вольт. Также на конденсаторах заявлено LowESR, правда производитель конденсаторов явно не относится к брендам, потому к указанному я отнесся с некоторой долей скепсиса.

Напряжение 25 Вольт это нормально, но вот емкость явно маловата, около 10000мкФ при токе в 50 Ампер.

Ладно, выковыриваем черепаху из панциря плату из корпуса и продолжаем осмотр.
В прошлый раз на этом этапе у меня из корпуса вывалился винтик, здесь все было нормально, что впрочем не отменяет необходимости предварительного осмотра любых безымянных блоков питания.

В цепях, ответственных за безопасность применены правильные Y конденсаторы, здесь вопросов нет. Но между минусом выхода и заземляющим проводником установлен простой высоковольтный (на фото он в самом верху), что также встречается довольно часто и в данном применении безопасно.

В инверторе использованы два высоковольтных транзистора SPW20N60S5 производства Infineon. Транзисторы неплохие, одно расстраивает, запаса по напряжению почти нет, так как транзисторы рассчитаны на 600 Вольт. И опять они разные. Хотя с другой стороны, в прошлый раз были IRFP460, которые вообще рассчитаны на 500 Вольт и БП нормально прошел тест.

А вот к выходным диодным сборкам есть вопросы. Установлены MBR4060PT, которые согласно даташиту рассчитаны на 60 Вольт и ток 40 Ампер. Вопрос в том, что я не смог найти информации насчет этих 40 Ампер, ток на всю сборку или на один диод, так как бывает по разному.
Вы конечно спросите, так сборок же две. Но все дело в том, что в блоках питания с такой топологией диодные сборки включены не параллельно, а работают поочередно и через каждую течет полный выходной ток и даже больше.
Если ток считать на каждый вывод, то запаса почти не будет, а если на всю сборку, то будет существенная перегрузка.

Хотя мощность блока питания заявлена как 600 Ватт, выходной дроссель имеет точно такие же габариты, что и 480 Ватт версии. Мало того, он также намотан в четыре провода примерно похожего сечения, вот только в прошлый раз ток был 20 Ампер, а сейчас 50.

Снизу изменений вообще нет, «сердцем» блока питания также является известный ШИМ контроллер UC2845.

Как и в прошлый раз, к схемотехнике входной части и цепи обратной связи вопросов не возникло, зато возник вопрос к безопасности.
На фото я выделил проблемный участок, он был и в прошлый раз, но я не обратил на него внимание.
Если присмотреться, то становится видно, что дорожки первичной части расположены довольно близко к минусовому проводнику выхода блока питания (он почти в центре выделенного участка).
Правее высоковольтная и низковольтная часть разделена земляным проводником и по большому счету безопасна при наличии заземления, но вот небольшой участок оставили незащищенным.

Зато в плане увеличения сечения дорожек производитель оторвался от души, поверх напаяно несколько проводов большого сечения.

В этот раз я не перечерчивал схему блока питания, так как она практически один в один соответствует 480 Ватт варианту. Отличия только в некоторых компонентах, я их отметил цветом.
Допускаю, что есть еще мелкие отличия, потому не могу гарантировать 100% соответствие, но большую часть я все таки проверил.

Конечно же тесты, но сначала предварительная проверка.
Напряжение при первом включении было немного завышено, но диапазон перестройки оказался довольно мал, меньше чем 12 Вольт выставить не получится.
Вверх также сильно поднять не удалось, при выходном напряжении выше чем 13.5 Вольта БП начинал издавать подозрительные звуки, хотя максимум смог выдать около 16 Вольт, но я делал это кратковременно, так как не хотелось вывести БП из строя раньше времени.
Из положительных изменений отмечу очень малый дрейф выходного напряжения, через пять минут напряжение изменилось всего на 0.003 Вольта.

Как я писал выше, емкость входных конденсаторов была заявлена как 470мкФ и я жаловался что «маловато будет». Реальная емкость оказалась еще меньше, всего около 350мкФ, что для 600 Ватт ну совсем грустно.
Емкость выходных конденсаторов соответствует указанному значению и в сумме показала около 10500мкФ.

Самой большой проблемой при подготовке обзора стал тест под нагрузкой. Моя штатная электронная нагрузка имеет длительную мощность около 350 Ватт, или до 500-600 кратковременно. Но кратковременный тест меня не интересовал и надо было чем то нагрузить блок питания.
Первая мысль была сделать четыре простейших стабилизатора тока на базе мощных транзисторов КТ825 и это было бы правильным решением. И я даже нашел дома эти транзисторы (хотя мне было удобнее применить КТ827, но он был один) и четыре больших радиатора, но нужны были еще низкоомные резисторы 0.1 Ома и мощностью около 5 Ватт, а их дома не оказалось.

И тут я вспомнил, что когда лет 9 назад делали ремонт и освещение, то я разжился про запас некоторым количеством галогенок. В итоге так вышло, что за эти 9 лет галогенки перегорать отказались и запас просто лежал.
В общем взял я четыре лампы на 12 Вольт и 50 Ватт, что в сумме должно было дать недостающие 200 Ватт.

В итоге получился у меня такой «стенд», даже радиаторы пригодились, правда в несколько другом качестве, в виде опоры для лампочек, чтобы не спалили чего случайно.

Первый тест без нагрузки, во втором я подключил четыре лампы.

Сначала нагрузка в виде ламп показала около 18.2 Ампера, но повторное измерение через несколько минут выдало ровно 18 Ампер, что при напряжении в 12 Вольт дает 216 Ватт.

Примерно через 20 минут в действие вступила электронная нагрузка, при помощи которой я добавил еще почти 16. 8 Ампера. итого суммарный ток нагрузки составил 34.8 Ампера. Хотя через время я проводил тесты и склонен считать, что на самом деле ток был около 34.7 Ампера.
При напряжении 11.95 Вольта это дает 414 Ватт.

Еще через 20 минут я поднял ток нагрузки до максимального для этого блока питания.
Так как напряжение немного просело, то ток через лампы упал до 17.8 Ампера, именно это я и имел в виду как коррекцию при предыдущем измерении. Если изначально было 18, при полной нагрузке 17.8, то среднее 17.9.
В общем лампы давали 17.8 и при помощи электронной нагрузки я накрутил недостающие 32.2 итого 50 Ампер. Выходное напряжение снизилось до 11.91 и суммарная мощность была 595 Ватт.

В таком режиме я прогнал тест еще около 20 минут, всего получился 1 час тестирования.
Обычно в процессе теста я измеряю температуру компонентов, но в этот раз мне пришлось отступить от своей привычки, так как открывать крышку блока питания, который мало того что включен и лежит между электронной нагрузкой и четырьмя лампами, так еще и на время измерения останется без охлаждения. Скажу честно, я не стал это делать по двум причинам:
1. Как минимум это небезопасно
2. Как максимум это не имеет смысла, так как компоненты без охлаждения начинают сразу сильно нагреваться и измерю я все что угодно, только не реальную температуру.

Да и вообще, когда рядом на столе гудит 700 Ватт обогреватель и когда постоянно ждешь сюрпризов, то экспериментировать не очень тянет 🙂

Но в итоге измерения я все таки проводил, но чуть под другому.
Сначала я «посмотрел» тепловизором температуру через щелки в корпусе.
1. При мощности нагрузки около 400 Ватт
2. При максимальной мощности.

3. Уже в конце теста я снял нагрузку, быстро открыл крышку (она была не привинчена) и сделал несколько термофото.
Сначала просто общий вид.

Ну и затем прошелся по разным компонентам. Так как БП все таки уже остывал, то и измеренные температуры снижались.
1. Сердечник трансформатора 77 градусов, обмотка 107
2. Выходной дроссель 87.
3. Здесь я пытался посмотреть выходные диодные сборки, но их температура была заметно ниже, чем у остальных компонентов.

Общее впечатление по нагреву. Воздух из БП шел ощутимо теплый, также в работе присутствовал запах перегретого лака, но запах могли еще давать лампы и электронная нагрузка.
Проявлялось все это при максимальной мощности. При 2/3 от максимума все было в принципе вполне пристойно.

В плане пульсаций можно сначала сказать, что их уровень довольно высок и достигает 250мВ, но если учесть, что ток на выходе был 50 Ампер и мощность в 600 Ватт, то на мой взгляд даже вполне пристойно, я ожидал худшего.
1. Холостой ход.
2. 1/3 мощности
3. 2/3
4. Максимальная мощность.

И последний тест, или точнее расчет, в данном случае КПД блока питания.
1. Холостой ход.
2. 1/3 мощности — выходная 216 Ватт, входная 243, КПД 88%
3. 2/3 мощности — выходная 414 Ватт, входная 473, КПД 87%
4. 100% мощности — выходная 595 Ватт, входная 709, КПД 84%.
Конечно такое измерение имеет довольно большую погрешность, но как по мне, то КПД держится на довольно приличном уровне.

На этом с осмотром и тестами все, пора вывести резюме.
На мой взгляд производитель явно завысил мощность своего изделия и корректнее было бы сказать, что это блок питания с длительной мощностью 450-480 Ватт, но способный некоторое время отдавать до 600 Ватт. Как вариант применения, нагрев чего либо, где сначала тратится большая мощность на прогрев, а потом меньшая, на поддержание температуры.
Но стоит отметить не очень высокую долговременную надежность этого блока питания и первые кандидаты на выход из строя, это выходные конденсаторы и вентилятор. Как и многие другие бюджетные блоки питания, данный экземпляр также не имеет средств для контроля перегрева и работоспособности вентилятора. Выход из строя системы охлаждения под нагрузкой более 50% чреват печальными последствиями.
Несколько удивило то, что выходной дроссель работает явно с перегрузкой по току, так как сечение проводов его обмотки явно мало для токов в 40-50 Ампер, я бы даже сказал что его рабочий ток ближе к 30 Ампер, но блок питания прошел тест и это факт.

В плане электрических характеристик блок питания показал, что способен выдавать даже заявленные 600 Ватт, не говоря о оговорке насчет 80% от максимума, указанных на этикетке, но режим работы некоторых компонентов находится на грани безопасной работы.

Если дорабатывать такой блок питания, то следует:
1. Добавить емкость входного фильтра
2. Заменить диодный мост на более мощный
3. Перемотать выходной дроссель
4. Заменить выходные конденсаторы на более качественные, возможно попутно увеличив емкость.

Почему я это все расписал. Как по мне, то при цене в 27 долларов данный БП возможно заинтересует кого-то как объект для доработки, но это лично мое мнение.

Вот теперь все, как всегда жду вопросов и комментариев, надеюсь что обзор был полезен.

$26.99

Перейти в магазин

Как сделать блок питания на 12 вольт 3 ампера 3747 просмотров

Введение

В этом уроке вы узнаете, как сделать блок питания на 12 вольт 3 ампера. Но, прежде чем делать схему, давайте обсудим некоторые сведения о схеме источника питания. Источник питания может быть описан как электрическое оборудование, которое подает электричество на электрические нагрузки. Основная задача этого устройства — преобразовывать электрический ток от источника питания в точное напряжение и ток, необходимые для питания нагрузки. Преобразователи электроэнергии — еще один термин для этих источников питания.

Источники питания являются важным компонентом многих электрических устройств. В то время как некоторые из них питаются от батареи, другим требуется питание от сети, а электрическая схема и конструкция источника питания имеют решающее значение для общего успеха оборудования. Электронные схемы питания можно разбить на несколько строительных блоков. Каждый из них имеет решающее значение для общей производительности источника питания, но каждый компонент электроники источника питания должен работать надлежащим образом, чтобы все устройство функционировало должным образом.

PCB&PCBA Order

Hardware Component

The following components are required to make a 12 Volt Power Supply Circuit

S.No	Component	Value	Qty
1.	Стойка трансформатора		1
2.	NPN Power Transistor	2N3055	1
3.	0037 Diode	1N4007	4
4.	Zener Diode	12V	1
5.	Resistor	680 ohms	2
6.	Capacitors	5000 мкФ, 0,01 мкФ	1,1

2N3055 Цоколёвка

Подробное описание цоколевки, габаритных размеров и технических характеристик см. в техпаспорте 2n3055

Цепь источника питания 12 В

Пояснение к работе

Приведенная цепь источника питания 12 вольт 3 ампера состоит из следующих элементов:

• Понижающий трансформатор, преобразующий 230 вольт переменного тока в 12 вольт постоянного тока.
• Для преобразования переменного тока в постоянный используется мостовой выпрямитель.
• Конденсатор, фильтрующий пульсации переменного тока перед их передачей на регулятор напряжения.
• Наконец, регулятор регулирует напряжение, а пульсирующий сигнал улавливается блокировочным диодом.

Применение и использование

• Источник постоянного тока используется в различных усилителях мощности
• Также в схемах генератора.
• Низковольтные устройства, такие как зарядка аккумулятора
• Низковольтные и слаботочные устройства требуют источников питания постоянного тока.
• В различных электронных проектах.

Похожие сообщения:

Как сделать блок питания 12 вольт 3 ампера

Перейти к содержимому

3 месяца назад 30 сентября 2021 г. by Wajid Hussain

5 134 просмотра

Источник питания постоянного тока берет переменный ток из настенной розетки, преобразует его в нерегулируемый постоянный ток и снижает напряжение с помощью входного силового трансформатора. обычно понижая его до напряжения, требуемого нагрузкой. Из соображений безопасности трансформатор также отделяет выходное питание от сетевого входа. В этом проекте мы разработаем простую схему блока питания 3A 12V 9.0147 на силовом транзисторе 2N3055.

Силовые транзисторы 2N3055 являются общей частью цепей питания 12 В. 2N3055 представляет собой полупроводниковый биполярный силовой транзистор NPN, который состоит из трех выводов, называемых эмиттером, базой и коллектором. В отличие от FET (полевых транзисторов) это управляемое током устройство, в котором небольшой ток на стороне базы используется для управления большим током на стороне эмиттера и коллектора.

PCBWay обязуется удовлетворять потребности своих клиентов из разных отраслей в отношении качества, доставки, экономической эффективности и любых других требований. Как один из самых опытных производителей печатных плат в Китае. Они гордятся тем, что являются вашими лучшими деловыми партнерами, а также хорошими друзьями во всех аспектах ваших потребностей в печатных платах.

5$ Прототип печатной платы

https://www.youtube.com/watch?v=6VvwZ7Z-jTw

Аппаратные компоненты

Следующие компоненты необходимы для создания цепи питания 12 В, 3 А. Значение QTY 1. СТАНАДНАЯ Трансформатор 230V/15V 1 2..0038 1 3. Diode 1N4007 4 4. Zener Diode 12V 1 5. Heat Sink 1 6. Resistor 680 ohms 2 7. Electrolytic Capacitors 5000μF 1 8. Breadboard 1 9. Connecting Wires 1 10. Ceramic Capacitor 0.01μF 1

[inaritcle_1]

2N3055 Распиновка

Для получения подробного описания цоколевки, размеров и технических характеристик загрузите техническое описание 2N3055

Цепь питания 12 В, 3 А

Применение

• Используется в различных усилителях мощности и генераторах постоянного тока.

  No related posts.