Схемы блоков питания на LM317 с регулировкой напряжения и защитой

Содержание

• 1. Схема простого блока питания на LM317 с регулировкой напряжения
• 2. Блок питания на 10А с мощным транзистором
• 3. Лабораторный источник питания с защитой от КЗ
• 4. Регулируемый блок питания с симметричным выходом
• 5. Двухполярный источник питания с низким уровнем шума
• 6. Комментарии посетителей по теме статьи

Схема простого блока питания на LM317 с регулировкой напряжения

Каждая радиоэлектронная система требует соответствующего питания. Современная электроника предлагает ряд различных решений для систем электропитания. Самые популярные из них — интегральные монолитные блоки питания с заводской установкой напряжения на выходе.

Очень распространены и другие решения: большой популярностью пользуются интегральные стабилизаторы с внешней регулировкой выходного напряжения, и наиболее типичным представителем этой группы устройств является LM317. Отечественный аналог микросхемы — это KP142EH12A.

Технические характеристики блока питания (БП):

• Входное напряжение 5 ÷ 20В по переменному току или 5 ÷ 30В по постоянному току;
• диапазон напряжения на выходе 1,25 ÷ 25В;
• максимальный ток нагрузки 1А (до 1,5А при использовании большего радиатора);
• входной выпрямитель;
• в микросхеме предусмотрена защита от короткого замыкания (КЗ) и перегрузки;
• размеры платы 50х30мм.

На картинке представлена ​​электрическая схема простого блока питания с регулируемым выходом, который несложно и собрать своими руками. Диодный мостик на входе выпрямляет напряжение питающего трансформатора. Независимо от типа входного питания на вход US1 подается положительное напряжения. Емкость С1 сглаживает пульсации питания после выпрямителя, благодаря чему сетевой фон на выходе стабилизатора минимален. Схема включения, в которой работает стабилизатор US1, классическая — за определение величины выходного напряжения отвечает делитель напряжения R1/R2+P1. Приняв сопротивление R1=240…270Ом, величину напряжения на выходе можно рассчитать по формуле Uвых=1,25·(1+R2/R1).

При значениях элементов, приведенных на схеме, диапазон регулировки позволяет установить напряжение на выходе в пределах 1,25…25В, что достаточно для большинства применений. Выход по току стабилизатора составляет около 1А и сильно зависит от типа используемого радиатора. Следует помнить, что при минимальном выходном напряжении и большой токовой нагрузке в корпусе LM317 US1 рассеивается достаточно большая мощность, которая должна отводиться радиатором.

На следующем рисунке показано расположение элементов регулируемого блока на печатной плате. Здесь же хорошо видна топология ее дорожек. Подобную простую плату нетрудно изготовить своими руками по любой доступной технологи. Для удобства приведу перечень элементов регулируемого стабилизатора.

РЕЗИСТОРЫ:

• P 4,7 кОм — любой подходящий по размерам;
• R1 240…270Ом;
• R2 470Ом.

КОНДЕНСАТОРЫ:

• С1 1000мкФ/25В;
• С2 100нФ;
• С3 47мкФ/25В.

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ:

US1 LM317 или UPC317, GL317, ECG1900, SG317, KP142EH12A.

ПРОЧИЕ ЭЛЕМЕНТЫ:

В1 (М1) любой с максимальным током 1А, максимальным напряжением 50В.

Маркировка полярных элементов указана на картинке. Если вынести Р1 за пределы платы, добавить вольтметр и амперметр, получится простой лабораторный источник питания для любительской мастерской.

Блок питания на 10А с мощным транзистором

Источник питания на LM317 обеспечивает замечательные характеристики, однако если требуется выходной ток уровня 10А, в схему необходимо добавить мощный транзистор. В таком варианте схема блока питания остается достаточно простой и позволяет регулировать напряжение на выходе в диапазоне 1,2-30В.

В данном примере использован транзистор MJE13009 с максимальным рабочим током до 12А, однако возможно применение и многих других подобных элементов. Регулирование выходного напряжения осуществляется потенциометром Р1. Резисторы R1,R2 включены параллельно, чтобы не увеличивать их мощность. Трансформатор должен обеспечивать напряжение на выходе в диапазоне 12-35В и необходимый ток нагрузки.

Печатная плата размерами 80х125мм представлена на рисунке. При установке другого транзистора возможно несовпадение цоколевки, так что его придется подключать перемычками. LM317 необходимо закрепить на радиатор через изолирующую прокладку. В случае большого тока нагрузки диодный мост также рекомендуется установить на теплоотвод. Его лучше выбрать с двукратным запасом по максимальному току нагрузки. Если площади радиатора будет недостаточно для отведения тепла, и он будет перегреваться, придется добавить вентилятор охлаждения, как в компьютере. При испытаниях устройства на короткое замыкание в течение нескольких минут ни один элемент схемы не вышел из строя. Для удобства приведу перечень элементов БП.

Полупроводниковые элементы:

• стабилизатор напряжения LM317;
• диодный мост GBJ2501 или другой из серии 2502\04\06\08\10.

Прочие элементы:

• С1 — 4700 мкФ\50В;
• R1, R2 200Ом, R3 — 10кОм (0,25 Вт);
• Потенциометр Р1 — 5кОм;
• Т1 — MJE13007 или отечественный КТ808, КТ805, КТ819.

Лабораторный источник питания с защитой от КЗ

Данный вариант блока питания разработан специально для применения на макетных платах типа SD-12NW. С этой целью в его конструкции предусмотрены специальные разъемы и цифровой индикатор напряжения. Впрочем, ряд параметров устройства делают его удобным в лабораторных целях и без применения специальной макетной платы.

Схема построена на основе стабилизатора LM317 и обеспечивает выходное напряжение с регулировкой в диапазоне 1,5-20В при токе нагрузки до 250мА. В данном случае обеспечивается защита от КЗ и перегрева собственно микросхемы. В базовом варианте на входе необходимо обеспечить напряжение на входе до 24В и ток нагрузки до 500мА.

Возможно получить выходной ток до 1,5А, однако потребуется радиатор большей площади, а также источник на входе достаточной мощности. К выходу устройства подключен универсальный модуль для индикации напряжения до 99В. Регулирование уровня выходного напряжения производится потенциометром RP1.

Все элементы размещены на двусторонней печатной плате габаритами 35х62мм. Если разъемы для стыковки с макетной платой не устанавливать, проще применить односторонний стеклотекстолит. Индикатор крепится винтами М2 и соответствующими гайками-втулками.

Размещение элементов и разводка печатных проводников представлена на рисунке. Для удобства смотрите перечень элементов устройства.

Полупроводниковые элементы:

• D1 — 1N5817 или аналогичный;
• US1 — LM317.

Конденсаторы:

• C1 – 1000мкФ;
• C2, C4 – 100нФ;
• C3 – 10мкФ;
• PR1 – 10кОм.

Прочие элементы:

• X1 — DC 2.1/5.5;
• R1 – 470 м;
• MOD1 – модуль вольтметра;
• J1, J2 позолоченные 2×2;
• H1 – теплоотвод DY-CN.

Регулируемый блок питания с симметричным выходом

Блок питания незаменим при вводе в эксплуатацию и тестировании электронных схем. Предлагаемый источник питания замечательно подходит при наладке радиоэлектронных систем, требующих двойного симметричного источника питания. Его можно разместить в корпусе, чтобы применять как лабораторный блок питания для аудиосхем, схем на операционных усилителях и проч.

Электрическая схема предлагаемого решения представлена ​​на картинке. Двухполярный источник представляет собой обычное включение микросхем LM317 и LM337 (стабилизаторы положительного и отрицательного напряжения соответственно), в корпусе которых собраны все элементы регуляторов напряжения высокого класса.

Необходимо добавить всего несколько дополнительных элементов, а их основное применение было расширено за счет включения выпрямительных диодов и емкостей, фильтрующих входное напряжение. Устройства LM317 и LM337 имеют защиту, предотвращающую их перегрев или выход из строя в результате короткого замыкания нагрузки.

Светодиоды LED1 и LED2 сигнализируют присутствие напряжения на выходе БП. Уровень выходного напряжения регулируется переменными резисторами PR1 и PR2 в диапазоне 1,2…24В. Рекомендуется использовать питающий трансформатор, обеспечивающий 2×17В переменного тока.

Сборочный чертеж устройства представлен на картинке, а его подключение к трансформатору на рисунке ниже. Все собрано на двусторонней печатной плате размерами 33×62мм.

Его сборка начинается с впайки резисторов, выпрямительных диодов и остальных малогабаритных радиоэлементов, а заканчивается монтажом электролитических конденсаторов и винтовых соединений. Источник питания, состоящий из функциональных компонентов, не требует пуско-наладочных работ и включается сразу после поступления входного питания.

Микросхемы U1 и U2 не снабжены теплоотводами, по этой причине модуль рассчитан на работу с относительно небольшой нагрузкой до 300мА, хотя максимально допустимое значение тока нагрузки стабилизаторов заметно выше. Для удобства смотрите единый перечень элементов двухполярного источника.

РЕЗИСТОРЫ:

• R1, R2 — 120Ом;
• R3, R4 — 2,2кОм;
• PR1, PR2 — 2кОм (подстроечные).

КОНДЕНСАТОРЫ:

• С1…С4 — 220мкФ/35В;
• С9, С10 — 10мкФ/35В;
• С5…С8 — 100нФ.

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ:

• U1 — ЛМ317;
• U2 — LM337;
• D1…D4 — 1N4007;
• LED1 — красный светодиод;
• LED2 — зеленый светодиод;
• B1: выпрямительный мост.
• ПРОЧЕЕ — Разъем ARK3/500 — 2 шт.

Двухполярный источник питания с низким уровнем шума

Двухполярный источник питания с низким уровнем шума, предназначен для питания аудиоустройств, таких как цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи, а также микрофонные усилители или фонокорректоры, чувствительные к качеству питания.

Электрическая схема блока питания представлена ​​на рисунке. Источник питания составлен из 2-х цепей, позволяющих обеспечить симметричное напряжение в зависимости от подбора нескольких резисторов номиналом от ±3В до ±24В. Система питается переменным током от сетевого трансформатора, подключенного к сети 220В.

Переменное напряжение выпрямляется мостом, состоящим из быстрых диодов RS1D и фильтруется CE1, CE4. Постоянное напряжение сначала стабилизируется в классическом варианте на микросхеме LM317 для положительного напряжения и LM337 для отрицательного напряжения, а затем подается на малошумящие стабилизаторы U2 типа TPS7A4701 для положительного напряжения и TPS7A3301 для отрицательного напряжения.

Выходное напряжение предварительных стабилизаторов выбрано с запасом 0,5…1В, необходимым для надежной работы малошумящих регуляторов. Помимо обеспечения стабильности их питания, небольшая разность напряжений позволяет добиться минимальных потерь мощности в микросхемах U2, U4.

Выходное напряжение стабилизаторов определяется делителями R3, R3A, R4 для положительного напряжения и R7, R7A, R8 для отрицательного напряжения соответственно. Для элементов с приведенными на схеме значениями устройство обеспечивает ±16В, после предварительных стабилизаторов и ±15В на выходе блока питания. Нагрузочная способность с радиаторами 40мм модели SK123 и блоком питания 2×18В составляет до 250мА. Конденсаторы С3, С8 улучшают шумовые свойства U2, U4. Остальные конденсаторы фильтруют питание и обеспечивают стабильность работы системы управления.

Блок питания смонтирован на односторонней печатной плате, показанной на рисунке. При сборке не забудьте правильно установить термопрокладки U2 и U4, а также используйте термопасту при монтаже U1, U3 на радиаторы. Для удобства смотрите единый перечень элементов двухполярного источника питания. Для удобства перечень элементов отдельным списком.

РЕЗИСТОРЫ:

• R1, R1A, R3A — 5,6 Ом/1% (SMD 0805);
• R2 — 240Ом/1% (SMD 0805);
• R3 — 91кОм/1% (SMD 0805);
• R4 — 10кОм/1% (SMD 0805);
• R5, R5A — 2,8кОм/1% (SMD 0805);
• R6 — 120Ом/1% (SMD 0805);
• R7 — 180кОм/1% (SMD 0805);
• R8 — 100кОм/1% (SMD 0805);
• R7A — 1МОм/1% (SMD 0805).

КОНДЕНСАТОРЫ:

• C1, C6 — 0,1мкФ/50В (SMD 0805);
• C2, C4, C7, C9 — 10…22мкФ/25В (SMD 0805);
• C3, C8 — 1мкФ/25В (SMD 0805);
• C5, C10 — 10нФ/50В (SMD 0805);
• CE1, CE4 — 2200 кФ/35В;
• CE2, CE3, CE5, CE6 — 33мкФ/47мкФ.

ПОЛУПРОВОДНИКИ:

• D1…D4 — RS1D (быстродействующий SMD-диод);
• U1 — LМ317 (ТО-220);
• U2 — TPS7A4701RGW (VQFN20/065);
• U3 — LM337 (ТО-220);
• U4 — TPS7A3301RGW (VQFN20/065).

ПРОЧИЕ ЭЛЕМЕНТЫ:

• AC, ВЫХОД разъем DG381-3.5-3;
• HS1, HS2 — радиатор HS-123/40.

Оцените статью:

 (2 оценили на 4,00 из 5)

Loading...

Поделитесь с друьями!