Регулируемый блок питания на lm317 с защитой от кз на 30v 10a

Обновлено: 07.07.2024

Для зарядки небольшого аккумулятора и питания мелких, не очень мощных потребителей понадобился мне небольшой зарядник-блок питания. Покопавшись в своих деталях, было решено сделать простой блок на lm317. С таком стабилизатором можно получить на выходе напряжение от 1.2 вольта до 30 вольт. Делать решил по такой схеме.

Трансформатор взял вот такой, он выдает на выходе 24 вольта переменки, ток порядка 2,5-3 ампер. Он из какой-то киповской аппаратуры, сделан качественно еще в советское время.

Диодный мост поставил вот такой KBU6M, на 6 ампер 1000В. Конечно, такой нагрузки не выдержит мой трансформатор и стабилизаторы, но мост стараюсь всегда брать с запасом, так как всё из Китая и характеристики часто приходится делить на два.

После диодного моста поставил в параллель 3 конденсатора от балласта люминесцентных ламп, каждый по 1000 мкФ на 50В. После диодного моста и конденсаторов выпрямленное напряжение получилось порядка 29-30 вольт.

Следует иметь ввиду, что при нагрузке, например около 2 ампер и напряжении на выходе 12 вольт порядка 30-36 ватт будет рассеиваться на стабилизаторе. Он может очень быстро раскалиться до высокой температуры, нужен приличный радиатор или активное охлаждение.

Я решил поставить кулер от блока питания атх, который валялся в шкафу. Он не очень хорошо крутился, с приличным шумом, поэтому пришлось его смазать силиконовой смазкой, на фото видно.

Питается такой кулер от 12 вольт, поэтому необходимо либо гасить лишние 18 вольт резистором, что еще добавит температуры внутри блока или можно поставить стабилизатор напряжения на 12 вольт L7812. Подключается он так:

Процесс сборки не занял много времени. Всё конечно не очень аккуратно получилось, спешил, прошу прощения.

Чтобы усилить нагрузочную способность с 1.5А до 3А примерно, можно поставить 2 стабилизатора параллельно, при этом сохранятся все защиты, которые уже встроены в lm317. Я делал с соединением выходов стабилизаторов через резисторы 0.1 Ом, чтобы сгладить возможные различия в стабилизаторах.

Также можно сделать немного по другим схемам, усилив стабилизатор pnp или npn транзистором.

Я делал ранее такие схемы, но мне не понравилось, что в случае короткого замыкания на высоком напряжении транзистор вылетает довольно быстро, а лепить туда еще и схему защиты от кз желания как-то не возникло, все-таки линейные стабилизаторы — это приличные печки и ждать сверх токов от них не нужно.

Минимум при котором горит индикатор, а так минимум 1,3 вольта. Минимум при котором горит индикатор, а так минимум 1,3 вольта.

В результате своих манипуляций я остановился на простом варианте с одной лм317, L7812 для питания кулера, но с сохранением защит стабилизатора. Тут каждый смотрите сами, мне ток больше 1-1,5 ампер не нужен был, для больших токов есть несколько компьютерных блоков переделанных под регулируемые, хотелось чего-то простого и небольшого. Кстати, корпус согнул из корпуса старого двд, а торцы из какого-то прибора идеально подошли. Если есть вопросы – задавайте в комментариях, постараюсь быстро ответить каждому. Спасибо за внимание!

Я не любитель выкладывать незавершенные проекты, не апробированные "в железе", поскольку претит "слава" Кашкарова и акаКасьяна. Однако, намедни поимел проблемы со здоровьем (прилег днем отдохнуть, а в сознание пришел уже в больнице), поэтому всё-таки выложу свою разработку, дабы не ушла "в мир иной".

Пару слов по поводу терминологии. В заглавие записи вынесено слово "Источник", подразумевающее АВТОНОМНОЕ устройство для вторичного электропитания. Широко распространенный термин "Блок" относится к СХЕМЕ вторичного электропитания, ИНТЕГРИРОВАННОЙ в питаемое от неё устройство, в котором она является неотъемлемым узлом (блоком). В принципе, описываемая ниже схема может быть применена и как "Источник" и как "Блок". Её главным назначением является применимость для начинающих, вследствие своей относительной простоты при одновременно достаточно высоких эксплуатационных параметрах.

Существует неплохой в целом трёхвыводный регулируемый стабилизатор LM317 - широко распространенный, дешёвый, с достаточно высоким быстродействием и т.п. Тем не менее, "И на Солнце бывают пятна" (© Козьма Прутков). В частности, относительно малая рассеиваемая мощность. Максимум 20 Вт (на фото слева), но у некоторых производителей - всего 15 Вт (тонкий фланец справа). Иными словами, при токе 1 А между входом и выходом может упасть всего 15. 20 В.

Встроенная защита от превышения тока срабатывает у них при токе 1,5. 2,2 А, чего может быть достаточно, чтобы сжечь в хлам питаемую от него схему (устройство).

В даташитах приводится схема лабораторного ИП, выполненного на двух последовательно включенных стабилизаторах, из которых первый работает, как ограничитель тока, а второй - как регулятор напряжения.

Как на мой взгляд, схема "монструозная", при том, что требует еще и отрицательного напряжения для обеспечения выходного напряжения от нуля. Хотя, сколько раз я задавал вопрос, что можно питать нулем вольт - никто внятно так и не ответил. Какое-то невнятное блеяние о возможности заряда аккумуляторов или проверки стабилитронов/светодиодов. Возможно. Но нужно ли.

В даташитах приводится также схема зарядника аккумуляторов с ограничением максимального напряжения.

Эта схема "обратима", представляет собой также стабилизатор напряжения с ограничением максимального тока. На её основе еще более 3-х лет назад попытался соорудить ЛИП. Подключил к апробации "в железе" несколько желающих поучаствовать "юных дарований" (ThE_GuDocK, Alekseykk, Ruodo), потом в переписку в личке подтянулись сенька, Dr. West и Владимир65. Суть доработки заключалась в установке между выходом "out" микросхемы и выходом всей схемы на нагрузку стабистора на не менее, чем 1,25 В в виде двух последовательно включенных диодов. Обоснование такой модернизации заключается в том, что при К.З. в нагрузке потенциал управляющего входа "adj" должен быть минус 1,25 В. Однако, при единственном входном напряжении минусу взяться неоткуда, поэтому диодный стабистор должен попытаться "обмануть" её ООС, поддерживая потенциал на выходе самой микросхемы на 1,25 В плюсовее нуля на закороченной накоротко нагрузке, а значит, плюсовее управляющего электрода.

сенька такую схему её апробировал, полученный результат приведен ниже на рисунке:

К сожалению, в последующем исследованиями Dr. West и Владимир65 выяснилось, что при К.З. выхода ток превышает рассчитанный относительно сопротивления R4 (Rx). Иногда существенно. К сожалению, дальнейшая работа над схемой прервалась из-за моего тяжелого заболевания, потребовавшего длительного лечения, в т.ч. оперативного. И вот только сейчас появилась возможность её возобновить на новом уровне по опыту разработки схемы еще одного ЛИП - на компараторе, запись о котором выложу в ближайшее время.

Стало понятным отмеченное выше превышение тока К.З. над расчетным значением. "Дьявол кроется в мелочах". Именно мелкое (на первый взгляд) изменение точки подключения коллектора мощного регулирующего транзистора перевернула всё с головы на ноги. Но об этом - чуть позже, после описания нового варианта схемотехники данного ЛИП.

Ревизии был подвергнут сам принцип расположения токоизмерительного шунта в минусовом проводе. Если для измерения тока применяется R2R (хотя бы по минусовому входу, типа LM358/324) то никуда не денешься - по плюсовому проводу его не поставить. А специализированные измерители (типа AD8210, TSC103) во-первых, достаточно дороги, а во-вторых, нелегко доставабельны. Пример монструозненького стабилизатора с токоизмерением СС по минусу из даташита:

В обеих при К.З. в нагрузке ООС стабилизатора начинает "сходить с ума", не "понимая", как ей стабилизировать выходное напряжение.

Дополнительным и существенным фактором в пользу предпринятого схемотехнического решения явилась ревизия парадигмы "Стабильного тока" - СС (Constant Current). Для ЛИП такая функция ТОЧНОЙ установки тока К.З. абсолютно бессмысленна. Источник НАПРЯЖЕНИЯ (а именно такова основная функция ЛИП) должен обеспечить питаемую от него схему (устройство) стабильным НАПРЯЖЕНИЕМ и теоретически - ЛЮБЫМ потребным для неё током. Вплоть до бесконечного значения. Повторюсь: "ТЕОРЕТИЧЕСКИ", т.к. практически полыхнет и сам ЛИП и подключенная к нему схема. Поэтому в ЛИП следует применять функцию не СС, а LC - "Limited Current" (ОГРАНИЧЕНИЕ тока)! Не имеет никакого существенного значения, будет ли он ограничен на уровне, допустим, 2,1 А или 1,9 А. С этой задачей прекрасно справляется сенсор на транзисторе с токоизмерительным шунтом, включенным между его эмиттером и базой.

Исходя из этой предпосылки была разработана следующая схема (в простейшем варианте!):

Токоизмерительным шунтом служит резистор R4, падение напряжения на котором отпирает составной P-N-P транзистор Дарлингтона VT2, который в свою очередь отпирает N-P-N транзистор VT3/4, шунтирующий регулятор выходного напряжения R7. Транзистор Дарлингтона применен для того, чтобы падение напряжения на резисторе R4 превышало 1,25 В, обеспечивая тем самым требуемую разницу потенциалов между выходами "out" и "adj" микросхемы. При его указанном на схеме номинале ток К.З. ограничивается на уровне около 0,3 А. Подключение резисторов R9 или R8 увеличивает его до 1 и 3 А.

Принципиально важным отличием данной схемы от приведенной выше (см. схему от сеньки) является подключение коллектора регулирующего транзистора не к выходу на нагрузку, а к выходу "out" микросхемы, благодаря чему при К.З. выхода соблюдается отмеченная выше разность потенциалов между её выводами.Для желающих побаловаться с её симуляцией, приаттачен файл Мультисима. ЛИП на LM317 по плюсу.ms14 .

На сегодняшний момент разработана печатная плата

А поскольку ассортимент составных маломощных транзисторов Дарлингтона структуры P-N-P - всё-таки, достаточно узок, предусмотрена установка двух дискретных "обычных" транзисторов (VT2 и VT3, из-за чего на схеме такая странная маркировка "VT2/3"). Если всё-таки будет установлен именно составной транзистор, то он ставится на место VT2, а отверстия для базы и эмиттера VT3 перемыкаются перемычкой. "Расширенная" схема, в которой и регулирующий транзистор применен составным по схеме Шиклаи (поскольку ассортимент мощных P-N-P транзисторов тоже не широк), приводится ниже.

Кроме составного регулирующего транзистора (VT1VT5) по известной схеме из даташита

расширено количество диапазонов ограничения тока вниз (0,1 А - резистор R9) и вверх (10 А - R12).

Для эксперимента на плате распаяны первые попавшиеся под руку транзисторы (вместо указанных на приведенной выше схеме): КТ361, 2N2222.

К сожалению, собрать все компоненты воедино и проверить в работе пока не удается по времени. Но в ближайшем будущем соберу и отпишусь.

А теперь вернемся к "исходной" схеме с токоизмерением по минусовому проводу. Отличие заключается только в переподключении коллектора регулирующего транзистора VT1 ДО диодного стабистора. Падение напряжения на диодах должно обеспечить такую же разничу потенциалов между управляющим и выходным выводами микросхемы, как и на токоизмерительном резисторе по приведенным выше схемам.

Термин "должно" применен потому, что с Мультисиме эта схема упорно не желает симулироваться - выходное напряжение постоянно остается близким к нулю. Тогда, как сенька убедительно продемонстрировал принципиальную работоспособность подобной топологии "в железе".

Приаттачиваю файл симуляции для желающих побаловаться с ней. ЛИП на LM317 по минусу.ms14

То, что они в данной записи немного "расширены" - исключительно для желающих понабивать шишки на реализации ненужных режимов.

Интегральный, регулируемый линейный стабилизатор напряжения LM317 как никогда подходит для проектирования несложных регулируемых источников и блоков питания, для электронной аппаратуры, с различными выходными характеристиками, как с регулируемым выходным напряжением, так и с заданным напряжением и током нагрузки.

Для облегчения расчета необходимых выходных параметров существует специализированный LM317 калькулятор, скачать который можно по ссылке в конце статьи вместе с datasheet LM317.

Технические характеристики стабилизатора LM317:

Обеспечения выходного напряжения от 1,2 до 37 В.
Ток нагрузки до 1,5 A.
Наличие защиты от возможного короткого замыкания.
Надежная защита микросхемы от перегрева.
Погрешность выходного напряжения 0,1%.

Эта не дорогая интегральная микросхема выпускается в корпусе TO-220, ISOWATT220, TO-3, а так же D2PAK.

Назначение выводов микросхемы:

Прочная металлическая основа с порошковым покрытием, четыре гибкие руч.

Онлайн калькулятор LM317

Ниже представлен онлайн калькулятор для расчета стабилизатора напряжения на основе LM317. В первом случае, на основе необходимого выходного напряжения и сопротивления резистора R1, производится расчет резистора R2. Во втором случае, зная сопротивления обоих резисторов (R1 и R2), можно вычислить напряжение на выходе стабилизатора.

Калькулятор для расчета стабилизатора тока на LM317 смотрите здесь.

Примеры применения стабилизатора LM317 (схемы включения)

Стабилизатор тока

Данный стабилизатор тока можно применить в схемах различных зарядных устройств для аккумуляторных батарей или регулируемых источников питания. Стандартная схема зарядного устройства приведена ниже.

В данной схеме включения применяется способ заряда постоянным током. Как видно из схемы, ток заряда зависит от сопротивления резистора R1. Величина данного сопротивления находится в пределах от 0,8 Ом до 120 Ом, что соответствует зарядному току от 10 мА до 1,56 A:

Источник питания на 5 Вольт с электронным включением

Ниже приведена схема блока питания на 15 вольт с плавным запуском. Необходимая плавность включения стабилизатора задается емкостью конденсатора С2:

Регулируемый стабилизатор напряжения на LM317

Схема включения с регулируемым выходным напряжением

lm317 калькулятор

Для упрощения расчета номинала резистора можно использовать несложный калькулятор, который поможет рассчитать необходимые номиналы не только для LM317, но и для L200, стабилитрона TL431, M5237, 78xx.

Блок питания - одно из самых важных устройств, в мастерской радиолюбителя. Тем более с батарейками и с аккумуляторами каждый раз мучиться как-то надоело. Рассмотренный здесь БП Регулирует напряжение от 1.2 вольта до 24 вольта. И нагрузку до 4 А. Для большей силы тока, было решено установить два одинаковых трансформатора. Трансформаторы подключаются параллельно.

Детали для регулируемого блока питания

Стабилизатор LM317 ТО-220 корпусе.
Кремниевый транзистор, p-n-p КТ818.
Резистор 62 Ом.
Конденсатор электролитический 1 мкф*43В.
Конденсатор электролитический 10 мкф*43В.
Резистор 0,2 Ом 5W.
Резистор 240 Ом.
Подстроечный резистор 6.8 Ком.
Конденсатор электролитический 2200 мкф*35В.
Любой светодиод.

Схема блока питания

Схема блока защиты

Схема блока выпрямителя

Детали для построения защиты от КЗ

Кремниевый транзистор, n-p-n КТ819.
Кремниевый транзистор, n-p-n КТ3102.
Резистор 2 Ом.
Резистор 1 Ком.
Резистор 1 Ком.
Любой светодиод.

Для корпуса регулируемого блока питания, были использованы два корпуса, от обычного компьютерного блока питания. В места из под кулера, были поставлены вольтметр и амперметр.

Для дополнительного охлаждения, был установлен кулер.

Но можно спаять схему просто навесным монтажом. Соединяются корпуса, с помощью двух болтов.

Гайки были приклеены, к крышке корпуса термо клеем. Для охлаждения стабилизатора и транзисторов был использован радиатор от компьютера, который обдувал кулер.

Для удобства переноса блока питания, была прикручена ручка от шуфлядки письменного стола. В общем, получившийся блок питания очень нравится. Мощности его хватает для питания почти всех схем, проверки микросхем, и зарядки небольших аккумуляторов.

Схема ИП не нуждается в настройке, и при правильной спайке она заработает сразу. Автор статьи 4ei3 e-mail tnt.cool@yandex.by

Форум по обсуждению материала БП НА LM317 С БЛОКОМ ЗАЩИТЫ

Сборник из 10 конструкций и схем приставок к цифровым мультиметрам, расширяющих функционал измерительных приборов.

Волновое управление, двухфазное и способ регулирования тока в обмотках шаговых двигателей.

Обзор готового модуля усилитель звуковой частоты на TDA7377 с модулем Bluetooth для беспроводной передачи аудиосигнала.

Справочная информация по микросхеме 555 - характеристики, схема подключения, распиновка и аналоги таймера.

Читайте также: