Как ограничить ток блока питания

Обновлено: 07.07.2024

Друзья, сегодня хочу рассказать вам о своей новой самоделке, это блок питания с регулировкой напряжения и тока о котором мечтают все без исключения начинающие и опытные радиолюбители. Устройство можно использовать, как в качестве лабораторного блока для питания различных самоделок, так и в качестве зарядного устройства для зарядки автомобильных аккумуляторов. Блок питания имеет стабилизированный регулятор напряжения и систему ограничения силы тока, защиту от переполюсовки клейм аккумулятора со световой индикацией, а также автоматический регулятор скорости вентилятора, изменяющий обороты в зависимости от нагрева радиатора. На этом рисунке изображена схема блока питания с регулировкой напряжения и тока рассчитанная на ток до 10А. К этой схеме можно подключать любой трансформатор или импульсный источник питания от 12 до 30В. Для тех кто любит по мощнее, в этой статье вы также найдете схему рассчитанную на ток до 25А. Не буду торопить события. Внимательно читайте статью до конца.

Регулируемый стабилизатор напряжения LM317 позволяет плавно регулировать напряжение в диапазоне от 1.2 до 30В. Регулировка напряжения выполняется переменным резистором Р1. Транзистор Т1 MJE13009 выполняет роль ключа пропускающего через себя большой ток.

Система ограничения силы тока выполнена на полевом транзисторе Т2 IRFP260, позволяет ограничивать ток от 0 до 10А, управление током осуществляется переменным резистором Р2, что позволяет использовать данный блок питания в качестве зарядного устройства для зарядки автомобильных аккумуляторов. Мощный резистор R6 с сопротивлением 0.1 Ом 20 Вт выполняет роль шунта. Купить его не проблема в Китае на Али Экспресс. Если не хочется долго ждать можно соединить несколько резисторов параллельно тогда получится один мощный резистор. Обратите внимание на то, что при параллельном соединении резисторов применяется специальная формула.

Общее сопротивление резисторов делится на количество резисторов. Как определить общее сопротивление, одинаковых резисторов? Надо просто взять сопротивление одного резистора и разделить на количество резисторов. Например, у меня есть 4 резистора, сопротивление каждого резистора 1 Ом и рассеиваемая мощность 10 Вт, следовательно общее сопротивление всех резисторов 1 Ом, если их соединить параллельно, то получится общее сопротивление четырех резисторов 0.25 Ом 40 Вт. Мощность всех резисторов суммируется. Таким образом можно сделать резистор любой мощности. На фотографиях и в видеоролике в моем блоке питания вы увидите сборку из 4 резисторов по 1 Ом 10 Вт с общим сопротивлением 0.25 Ом и мощностью 40 Вт. Сделал я так потому, что в тот момент у меня не было под рукой, да и в магазине тоже мощного резистора на 0.1 Ом 20 Вт. Но вот чудо, оказалось, что регулировка тока в данной схеме отлично работает даже с сопротивлением в 0.25 Ом. Мне стало интересно и я решил провести серию экспериментов с резисторами пришедшими через пару недель из Китая, с сопротивлением в 0.1 Ом, 0.25 Ом, 0.5 Ом, и пришел к выводу, что с любым из этих сопротивлений регулировка тока работает отлично. То есть, в данную схему можно поставить резисторы с любым сопротивлением в диапазоне от 0.1 Ом до 0.5 Ом, что делает эту схему доступной для сборки начинающим радиолюбителям. Ведь не всегда можно найти в магазине резисторы с нужным сопротивлением и мощностью. Ещё я пробовал заменить резистор куском нихромовой спирали от электроплитки, все тоже самое на работу регулировки тока это никак не повлияло, единственный минус в том, что спираль сильно нагревалась и её пришлось залить в бетон.

В схеме имеется встроенная защита от переполюсовки. При правильном подключении блока питания к аккумулятору загорается зеленый светодиод Led1. В случае не правильного подключения загорается красный светодиод Led2, сигнализирующий о ошибке подключения. Система корректно работает только при выключенном питании блока питания. То есть сначала подключаем аккумулятор, когда загорится зеленый светодиод включаем блок питания в сеть.

Автоматический регулятор оборотов вентилятора предназначен для уменьшения уровня шума возникающего в процессе работы блока питания. Стабилизатор напряжения L7812CV поддерживает постоянное напряжение 12В поступающее на делитель состоящий из терморезистора R8 установленного на радиаторе и подстроечного резистора Р3. Напряжение с делителя поступает на базу транзистора Т3. В процессе работы блока питания от большой нагрузки радиатор нагревается, сопротивление терморезистора R8 установленного в радиаторе становится меньше сопротивления подстроечного резистора Р3, напряжение на базе транзистора увеличивается и транзистор приоткрывается, тем самым увеличивая скорость вращения вентилятора. Настройка чувствительности регулятора осуществляется подстроечным резистором Р3.

В данной схеме регулируемого блока питания имеется возможность подключения разных моделей вольтметров и амперметров, стрелочных и электронных. С аналоговой классикой обозначенной на схеме буквами V вольтметр и A амперметр все понятно подключаем согласно схеме. Амперметр лучше покупать со встроенным шунтом, так гораздо компактней и дешевле. Класс точности вольтметра и амперметра с Али Экспресс должен быть 2.5 эти приборы работают нормально. А вот с китайскими электронными придется повозиться. На данный момент существует две модели китайских универсальных измерительных приборов (КУИП). Первая модель с синим проводом со встроенным шунтом более точная менее глючная, в последнее время её трудно найти на Али Экспресс. Вторая модель с желтым проводом и встроенным шунтом не точная и очень глючная с прыгающими показаниями амперметра от 0 до 0.25А на холостом ходу без нагрузки. Не понятно зачем её вообще продают? Если вы будете ставить электронный КУИП, тогда надо разорвать участок электрической цепи отмеченный на схеме красным крестиком. По другому в данной схеме электронный КУИП работать правильно не будет .

А эта схема для тех, кто любит мощные блоки питания. Как и обещал до 25А.

В схему добавлен дополнительный мощный транзистор Т2 TIP35C способный выдерживать ток до 25А и резистор R3 200 Ом. Диодный мост заменен на более мощный. Транзистор IRFP250 выдерживает 30А, а транзистор IRFP260 49А.

На этом рисунке изображена печатная плата блока питания с регулировкой напряжения и тока на 10А.

На этом рисунке изображена печатная плата блока питания с регулировкой напряжения и тока на 25А.

Стабилизатор напряжения LM317, транзисторы TIP35C, IRFP250, 260 устанавливаем на радиатор через изолирующие термопрокладки и термошайбы. Транзистор MJE13009 устанавливаем на радиатор без изоляции, иначе от сильного нагрева и плохого отвода тепла через термопрокладку будет перегреваться и выходить из строя. Стабилизатор напряжения L7812CV и транзистор BD139 устанавливаем на разные радиаторы. Терморезистор вставляем в просверленное в радиаторе отверстие и закрепляем с помощью Поксипола или Эпоксидной смолы. В процессе установки терморезистора проверяйте мультиметром отсутствие электрического контакта, между терморезистором и радиатором. Переменные резисторы, а также светодиоды при необходимости можно соединить проводами и вынести за пределы платы.

Готовый блок питания начинает работать сразу после подачи питания на плату. Единственное что надо настроить, так это скорость вращения вентилятора. Для этого надо при холодном радиаторе с помощью подстроечного резистора Р3 выставить напряжение на вентиляторе примерно 1 вольт. Вентилятор начнет вращаться при температуре радиатора примерно 45 градусов, обороты будут подниматься прямо пропорционально температуре радиатора. При охлаждении радиатора обороты вентилятора будут снижаться. Так работает автоматический регулятор оборотов вентилятора.

Как же пользоваться блоком питания?
Очень просто. Включаем питание и выставляем регулируемым резистором Р1 нужное вам напряжение. Ручку регулируемого резистора Р2 ставим в крайнее правое положение соответствующее максимальной силе тока. Подключаем нагрузку к блоку питания, при необходимости добавляем напряжение. Если надо резистором Р2 можно ограничить ток.

Как заряжать аккумулятор?
Легко! При подключении аккумулятора блок питания должен быть выключен из сети. Ставим ручки резисторов Р1 и Р2 в крайнее левое положение, минимальное напряжение и минимальный ток. Подключаем аккумулятор к блоку питания. Должен загореться зеленый светодиод, это означает что аккумулятор подключен правильно. В случае ошибки подключения загорится красный светодиод. После того, как вы убедились в правильности подключения аккумулятора, включите блок питания в сеть. Переменным резистором Р1 установите напряжение 14.5В. Далее резистором Р2 установите силу тока равную 10% от емкости аккумулятора, то есть для 60А/ч батареи начальный ток должен быть не более 6А.

После установки силы тока произойдет падение напряжения примерно до 13В. По мере заряда аккумулятора напряжение будет постепенно подниматься до 14.5В, а сила тока будет снижаться до 0.1А это будет означать, что батарея полностью заряжена.

Что будет с блоком питания в случае короткого замыкания?
Ничего страшного не произойдет. В случае короткого замыкания сработает защита ограничения тока. Согласно закону Ома: чем больше сопротивление цепи, тем меньше сила тока будет в нем. Следовательно при коротком замыкании будет максимально возможный ток. Напряжение упадет, а сила тока будет той, которую вы ограничили резистором Р2.

Радиодетали для сборки блока питания с регулировкой напряжения и тока на 10А

Диодный мост KBPC2510, KBPC3510, KBPC5010
Конденсатор С1 4700mf 50V
Регулируемый стабилизатор напряжения LM317
Транзисторы Т1 MJE13009, T2 IRFP250, IRFP260, T3 КТ815, BD139
Переменные резисторы Р1 5К, Р2 1К, Р3 10К
Стабилитрон 12V 5W 1N5349BRLG
Резисторы R1, R2 200R 0.25W, R3 1K 5W, R4 100R 0.25W, R5 47R 0.25W, R6 0.1R 20W, R7 3K 0.25W
Терморезистор R8 B57164-K 103-J сопротивление 10К
Светодиоды 5мм красный и зеленый, напряжение питания 3В
Радиатор 100х63х33 мм 1шт, радиатор KG-487-17 (HS 077-30) 2шт
Вентилятор 70х70 мм

Радиодетали для сборки блока питания с регулировкой напряжения и тока на 25А

Диодный мост KBPC2510, KBPC3510, KBPC5010
Конденсатор С1 4700mf 50V
Регулируемый стабилизатор напряжения LM317
Транзисторы Т1 MJE13009, T2 TIP35C, T3 IRFP250, IRFP260, T4 КТ815, BD139
Переменные резисторы Р1 5К, Р2 1К, Р3 10К
Стабилитрон 12V 5W 1N5349BRLG
Резисторы R1, R2, R3 200R 0.25W, R4 1K 5W, R5 100R 0.25W, R6 47R 0.25W, R7 0.1R 20W, R8 3K 0.25W
Терморезистор R9 B57164-K 103-J сопротивление 10К
Светодиоды 5мм красный и зеленый, напряжение питания 3В
Радиатор 100х63х33 мм 1шт, радиатор KG-487-17 (HS 077-30) 2шт
Вентилятор 70х70 мм

Друзья, желаю вам удачи и хорошего настроения! До встречи в новых статьях!

Рекомендую посмотреть видеоролик о том, как сделать блок питания с регулировкой напряжения и тока

Практически любая достаточно мощная аппаратура независимо от типа ее блока питания в момент включения потребляет большой ток, обусловленный зарядкой сглаживающих конденсаторов. Для борьбы с этим явлением используются разные методы – от токоограничивающих резисторов и термисторов до сложных электронных узлов. В этой статье рассмотрены 3 относительно простых варианта ограничения тока в момент включения мощной электроники.

Простой для импульсного БП

Эта конструкция, как следует из заголовка, отлично подойдет для «мягкого» пуска импульсных блоков питания, который из-за своих конструктивных особенностей (высоковольтные конденсаторы большой емкости на входе) особо подвержены высоким пусковым токам, а их выпрямительные мосты критическим перегрузкам.

Простой ограничитель тока зарядки конденсаторов импульсного БП Простой ограничитель тока зарядки конденсаторов импульсного БП

Устройство состоит из силового реле переменного тока К2, токоограничивающего резистора R1 и узла задержки, собранного на маломощном электромагнитном реле К1 и резисторах R2, R3. В момент включения устройства реле К1 и К2 обесточены, конденсаторы БП заряжаются через балластный резистор R1. В начальный момент напряжение на сглаживающих конденсаторах С1-Сn, а значит, и на резисторе R2 низкое, и его не хватает для срабатывания К1.

По мере их зарядки напряжение растет и в определенный момент реле К1 срабатывает и включает реле К2, которое своими контактами К2.1, К2.2 шунтирует балластный резистор – блок питания выходит на рабочий режим. Одновременно К2 своей третьей группой К2.3 включает в цепь питания К1 дополнительный резистор R3, ограничивая ток через его (реле) обмотку до рабочего значения.

Регулировка устройства сводится к подбору номиналов резисторов R2 и R3. Номинал первого должен быть таким, чтобы реле К1 срабатывало как можно позже, давая конденсаторам зарядиться до возможно максимальных значений. Резистор R3 должен обеспечить нормальный ток через обмотку К1 при полностью заряженных конденсаторах (напряжение порядка 310 В).

Реле К2 выбирают исходя из мощности блока питания, но его обмотка должна быть рассчитана на напряжение 220 В переменного тока. Для БП средней мощности подойдет, к примеру, промежуточное реле РЭК78/3 с тремя группами контактов каждая из которых выдерживает ток до 5 А. Реле К1 – любое маломощное с контактами, выдерживающими ток обмотки К2 и напряжение 220 В.

Реле К1 лучше выбирать с минимальным током срабатывания. Это позволит существенно увеличить номинал резистора R2 и зарядить конденсаторы по максимуму, прежде, чем включится К2.

Еще больше увеличить степень зарядки конденсатора можно установкой в цепь питания реле К1 термистора (терморезистор с отрицательным ТКС). При этом, конечно, придется пересчитать номиналы R2 и R3 с учетом сопротивления «горячего» термистора.

Доработка устройства для увеличения времени задержки включения Доработка устройства для увеличения времени задержки включения

Универсальный с малым временем восстановления

Это устройство ограничения подойдет для питания любой аппаратуры, в том числе и с трансформаторным БП. Через него, к примеру, можно питать мощный УМЗЧ.

Работает устройство следующим образом. При подаче питания сетевое напряжение через токоограничивающий резистор R4 поступает в нагрузку. Одновременно оно гасится цепочкой R1С1, выпрямляется диодным мостом VD1 и подается на обмотки реле К1, К2, включенные последовательно.

В первый момент времени оба реле отключены, поскольку их шунтируют разряженные конденсаторы С2 и С3. В это время начинается зарядка конденсатора С2. С3 заряжаться пока не может, поскольку в свою очередь зашунтирован резистором R3 с очень малым сопротивлением. По мере зарядки С2 напряжение на обмотке К1 растет и наконец оно срабатывает. Это происходит достаточно быстро, поскольку емкость C2 мала. Основная задача этого конденсатора – обеспечить нормальную работу реле, сглаживая пульсации напряжения, поступающего с диодного моста.

Сработавшее реле К1 своими нормально замкнутыми контактами К1.1 отключает от конденсатора С3 резистор R3. Теперь С3 начинает заряжаться – пошел отсчет времени задержки. Как только конденсатор зарядится, сработает реле К2 и своими контактами К2.1 зашунтирует токоограничивающий резистор R4. Нагрузка будет подключена к сети напрямую.

А теперь о главной особенности устройства. Рассмотрим ситуацию пропадания сетевого напряжения. В этот момент реле К2 будет включено, поскольку его обмотку подпитывает С3 достаточно большой емкости. Но емкость С2 мала, поэтому К1 отключится практически сразу. Контакты К1.1 замкнутся и С3 быстро разрядится через R3. Реле К2 тут же отключится и снова подключит нагрузку через токоограничивающий резистор R4.

Таким образом, введение в схему реле К1 обеспечивает малое время восстановления системы ограничения бросков тока. Даже при кратковременном отключении питания схема успеет подготовиться к "мягкому" включению нагрузки.

О деталях

В оригинальной конструкции использовались следующие элементы:

R1 – ОМЛТ 510 Ом;
R2 – ОМЛТ 1.5 кОм;
R3 – ОМЛТ 30 Ом;
R4 – проволочное самодельное, сопротивление применительно к мощности нагрузки;
VD1 – любой мост, выдерживающий ток 0.5 А и напряжение 400 В;
С1 – неполярный 0.68 мкФх630 В;
С2 – зарубежный, до 100 мкФх25 В (чем меньше, тем лучше, но работа К1 должна быть устойчивой без дребезга);
С3 – зарубежный 500 … 2 000 мкФх25 В (емкость зависит от необходимого времени задержки);
К1 – РЭС15 РС4.591.001;
К2 – РЭС22 РФ4.500.020 или РЭС32 РФ4.500.335-01, сопротивление обмотки 650 Ом, ток срабатывания 20 мА (контакты соединены параллельно для увеличения пропускного тока).

Номиналы все элементов сильно зависят от типа и характеристик применяемых реле. Если использовать другие, то номиналы всех резисторов и конденсаторов придется пересчитать.

На тиристоре

Отличительная особенность этой схемы ограничения тока заряда сглаживающих конденсаторов состоит в том, что вместо симистора, как предлагается в большинстве подобных конструкций, используется тиристор. И, соответственно, этот элемент устанавливается после выпрямительного моста БП, но перед сглаживающими конденсаторами.

Ограничение выходного тока импульсного блока питания необходимо прежде всего для защиты испытуемой схемы. Установленный выходной ток не должен быть выше расчетного максимального тока потребления проверяемой (отлаживаемой) схемы.
Лишь в этом случае имеем гарантию «выживания» компонентов схемы в случае нештатного режима (ошибки в монтаже и т. п.). При этом практически отсутствует вероятность повреждения и самого ЛБП.

Защита от КЗ выхода самого ЛБП не подразумевает защиту нагрузки, но шансы на выживание самого ЛБП значительно возрастают в этом случае. Каждый конструктор волен выбирать способы и приоритеты защиты, учитывая возрастающую сложность схемы и её удорожание при использовании дополнительных компонентов.

Приведенные ниже способы защиты и регулировки выходного тока ЛБП — классические, основанные на использование обычных резистивных датчиков тока, с привязкой, однако к схемам и применяемым компонентам, описанным в нашей серии статей.

На схеме 12а рассмотрен вариант построения токовой защиты для включения силового ключа в разрыв минусовой цепи питания нагрузки.

Напряжение, снимаемое усилителем ошибки (ОУ) ШИР, выполненного на микросхеме DA1 (pin16), с резистора R4, служащего датчиком тока, протекающего через открытый канал ключа на транзиторе VT2, сравнивнивается с частью опорного напряжения, заданного переменным резистором Р1, на инверсном входе этого же ОУ (pin15). В случае превышения уровня напряжения на pin16 над уровнем напряжения на pin15, подача импульсов на затвор транзистора силового ключа прекращается, выход ЛБП обесточивается.
Схема 12 б так же контролирует значение тока по минусовой цепи питания, но силовой ключ коммутирует плюсовую шину питания.

На схеме 12в, г показан один и тот же вариант защиты линейного стабилизатора, работающего в связке с импульсным ключом.

Здесь ограничение тока обусловленно сложением падения напряжения на резисторе R1 токового датчика с падением напряжения на резисторе R2, входящего в состав задающего делителя R2/P1. Чем больший ток будет протекать через токовый датчик, тем большее падение напряжения будет происходить на R2. При этом выходное напряжение на выходе стабилизатора будет снижаться, ограничивая выходной ток ЛБП. Для коммутации токовых диапазонов необходимо применение, в качестве переключаемых датчиков тока, резисторов различных номиналов.

На схеме 12д плавная регулировка тока производится с помощью компаратора, сравнивающего падение напряжения на датчике с частью опорного напряжения.

Защита от КЗ силового «минусового» ключа, с использованием микросхем серии 38ХХ, показана на схеме 12ж.

Схема 12е для работы с «плюсовым» ключом.

Для импульсного ЛБП на таймере, можно применить схемы защиты от КЗ, показанные на схемах 12з, и. На 12з для защиты использован вход reset (pin4) таймера и дополнительный биполярный транзистор, ожидающий тока в базе от падения напряжения на токовом датчике R5.

На схеме 12е защита выполнена на операционном усилителе и дополнительном полевом транзисторе VT2, включенным параллельно «управляющему» транзистору VT1.

В заключение, пожалуй, не будет лишним предупреждение о том, что токоведущие части, имеющие непосредственное соединение с электрической сетью, опасны. Будьте внимательны и при монтаже компонентов, имеющих тенденцию взрываться при неправильном включении.

Буду благодарен предложениям по улучшению/модификации приведенных схем, отзывам и описаниям применения схем для режимов работы, не предусмотренных в статье.

Никак.
Точнее, ток можно ограничить резистором. А можно сделать источник тока на чем-то вроде LM317 и включить его м/у светодиодами и вашим БП. Но это все баловство. Купите себе настоящий драйвер светодиодов, именно драйвер, а не БП. Чем они отличаются ? Драйвер - источник тока, БП - источник напряжения. Вот, для справки:

Приглашаем всех желающих 25/11/2021 г. принять участие в вебинаре, посвященном антеннам Molex. Готовые к использованию антенны Molex являются компактными, высокопроизводительными и доступны в различных форм-факторах для всех стандартных антенных протоколов и частот. На вебинаре будет проведен обзор готовых решений и перспектив развития продуктовой линейки. Разработчики смогут получить рекомендации по выбору антенны, работе с документацией и поддержкой, заказу образцов. Приглашаем всех желающих ознакомиться с материалами вебинара, на котором была рассмотрена новая и перспективная продукция компании Traco. Мы подробно рассмотрели сильные стороны и преимущества продукции Traco, а также коснулись практических вопросов, связанных с измерением уровня шумов, промывкой изделий после пайки и отдельно разобрали, как отличить поддельный ИП Traco от оригинала. Гадать - это из области магии, а не электроники. Идете в ближайший радиомагазин и говорите, что вам нужно. Там этих драйверов - куча.
А вообще, я бы на вашем месте купил автомобильную светодиодную лампочку на 12В, и все. Там драйвер уже внутри .

это драйвер для светодиодных лент, с напряжением питания 12в ,
для мощных светодиодов или светодиодных матриц на драйвере указывается диапозон выходного напряжения и максимальный ток(или константа)

Ну можно ещё дополнить (собрать или купить готовый ) твой блок питания преобразователем DC-DC с ограничением тока. Но это уже дополнительные расходы, время, и увеличенный объём всей конструкции. Явно завышенное напряжение драйвера! Меряли? Сколько вольт? Гадать не нужно, тем более верить что там китаец написал (указано), а смотреть что написано на корпусе (хотя тоже бывает. ). На корпусе написано, водонепроницаемый светодиодный источник питания и в отличии от описания ни слова про драйвер.

Я считаю . наколка именно в полосках светодиодных . там нет ограничительных резисторов . просто матрицы по 4 светика последовательно .
То что китаёдза примерно пишет 12-14 вольтов при 900мА . говорит отом шо . при 13 вольтах оно приемлемо светило . померяли ток . справились .

Когда читаю про увеличение мощнсти на блоке . это начинают выходить из строя светодиоды .

Придётся вместо дяди сяо . взять лабораторничек с измерителем току . покрутить и поглядеть . где находится приемлемый баланс меж нагревом ленты и светоотдачей .

Полученное значение тока и будет определяющим в выборе дров .

Потом , если купленный блок питания стабильно держит напругу . поставьте резюк соответствующей мощности и ограничте ток ленты до вами вычисленного значения .

Читайте также: