Мои поделки: Лабораторный БП +-5, +-12 VDC (выходы под «банан» и molex), со встроенными амперметром и балластом (переделан из компьютерного AT) [лето 2011]

Самодельный Лабораторный БП (+-5, +-12 VDC)

Лабораторный блок питания — это сердце радиоэлектронной мастерской. Именно «сердце» — потому что оно гонит ток по проводам и даёт энергию, необходимую «для жизни» любому электронному устройству.

В идеале, для большинства применений, в домашней мастерской достаточно иметь «двухканальный регулируемый блок питания», а лучше два «одноканальных регулируемых»… Но также, хорошо иметь и отдельный нерегулируемый блок питания на стандартные ходовые напряжения (чаще 5V и 12V, реже 3.3V и 9V DC) — чтобы не занимать, на простое питание цифровой платы, полноценный регулируемый лабораторный БП (который тогда можно использовать параллельно, для других важных экспериментов). Также, в цепях фиксированного питания — удачно использовать именно нерегулируемый блок питания, потому что он жёстко стабилизирован на определённом номинале напряжения, и его случайно не собьёшь или по недосмотру не установишь на неподходящий вольтаж — что приводит к выгоранию ценной схемы (жалко)…

Хорошо, если такой нерегулируемый блок питания будет обладать запасом мощности по току. И очень хорошо, если он достанется практически задаром. Всё это очень хорошо вписывается в концепцию повторного использования отслужившего своё компьютерного блока питания, с минимальной его до[пере]делкой.

Далее, будет много фоток (все кликабельны и ведут на полноразмерное изображение)…

 

За основу «лабораторного нерегулируемого БП» можно взять AT или ATX блок питания.
Преимуществами ATX перед AT являются:

  • Их сейчас легче достать (фактически, все магазины и мусорники ими завалены, поскольку это сейчас очень ходовые устройства) и они очень разнообразны по мощности и качеству исполнения.
  • В ATX БП присутствует также мощный выход на +3.3VDC, что расширяет функционал.

Но ДЛЯ НАС недостатками ATX перед AT являются:

  • Наличие в ATX «дежурного режима», из-за которого такие блоки питания нельзя просто так включить/выключить — необходимо дополнительно переделывать схему управления (это несложно, конечно, но факт).
  • А также, считается, что ATX блоки питания хуже работают без балластной нагрузки (фактически, все импульсные БП требуют нагрузки для выхода на режим; но есть версия, что некоторые ATX даже не включаются без нагрузки, хотя я таких не встречал).

Совершенно случайно, мне удалось достать старый кондовый AT блок питания SevenTeam ST-200WHN мощностью 200W (от 086 или ещё более древнего компьютера). Хороший бренд SevenTeam (Тайвань) обеспечил надежные комплектующие и добротную сборку (хотя все электролиты, за давностью лет, конечно пришлось перепаять). А корпус необычной формы, сделанный из миллиметровой нержавеющей стали (обрабатывать было трудновато) — позволил проявить творчество и сделать из типовой железки действительно красивый (и удобный) настольный прибор.

Осмотрим блок питания снаружи

  • На передней панели, гнёзда под банан (6шт.) расположены на таком интервале и в таком порядке, чтобы в них технически можно было воткнуть стандартную радиовилку (или обычную силовую вилку) — в советское время такие разъёмы были популярны… Разумеется, эти гнёзда ещё лучше подходят под все типы штекеров «банан» (не только кондовые советские, но и под современное китайское барахлецо).
  • Для удобства и универсальности, общая шина «Земля» выведена параллельно на два гнезда: для 5V и 12V групп.
  • Встроенный Амперметр установлен в разрыв общей шины — и таким образом, суммирует общее потребление по каналам +5V и +12V. Хотя при этом, конечно, потребление по шинам -5V и -12V вычитается из показаний — но оно незначительно мало (максимум до 0.5А на канал), и вообще, эти каналы редко используются. Шкала амперметра градуирована на 15А (была возможность установить до 20А, но детальность тогда бы снизилась, а большие токи очень редко используются) — это разумный выбор.
  • Плавкий Предохранитель также установлен в разрыв общей шины, и рассчитан на максимально разумное суммарное потребление по силовым каналам (сейчас установлен предохранитель на 20А*).
    *Важное замечание по эксплуатации: Внимание! Поскольку Предохранитель установлен в разрыв общей шины, его использование предполагается только в режиме одноканального БП — для дополнительной защиты, при питании большой нагрузки от шины +5VDC ИЛИ +12VDC…
    При эксплуатации БП в многоканальном режиме (при использовании одновременно нескольких любых каналов) — Предохранитель необходимо заменить на заглушку-жучок — в этом случае, для защиты от перегрузки, будет работать только стандартная электронная защита, встроенная в компьютерный БП AT //описанная на стр.51, книги «Кучеров Д.П. — Источники питания ПК и периферии (4-издание) [СПб,изд.Наука и Техника,2005]»)!
  • Замечу, что встроенный балласт установлен на +5V канал, и также учитывается встроенным амперметром.

  • Мастер-тумблер питания, с неоновой подсветкой (красной), двухполюсный — расположен на левой стенке прибора сверху, и установлен таким образом, чтобы его очень удобно (эргономично) было включать большим пальцем правой руки. Положите правую ладонь сверху на крышку прибора — правый палец сам ложится на тумблер питания, как на курок. Щелчок движением от себя — включает прибор, на себя — выключает. (Замечу, что таким же образом я расположил тумблер питания и на своей паяльной станции Lukey…)
  • Этикетка напоминает нам что это за прибор, и основные режимы его работы. (Замечу: этикетка распечатана на обычной бумаге на струйном принтере, а сверху вскрыта и приклеена к корпусу обычным широким скотчем.)

  • На задней стороне расположены стандартные компьютерные разъёмы питания (входной и транзитный выходной), под силовой кабель 220V.
    • Замечу, что двухполюсный тумблер питания, в выключенном положении, разрывает оба входных силовых канала с высоким напряжением 220V — полностью обесточивая прибор. Выходной разъём (типа «мама») также обесточивается тумблером питания.
    • Третий контакт «защитной земли» — на обоих разъёмах соединён и накоротко замкнут на металлический корпус прибора. (По ПУЭ, этот контакт, конечно, не разрывается никакими тумблерами, ни в какой ситуации.)
  • Назад выходит также выхлоп охлаждающего вентилятора.
  • И самое интересное — панель управления балластом: тумблер подключения балласта (обычно он всегда включён) и дополнительно, светодиодный индикатор (горит, если балласт подключен).
    • Расположена эта панель эргономично продуманно: тумблер переключается указательным или средним пальцем правой руки (от себя — вкл.; к себе — откл.), протянутой с правой стороны от прибора, стоящего на столе лицом к оператору.
    • Замечу, что в холостом режиме, при отключении встроенного балласта (когда блок питания не выходит на рабочий режим из-за недостаточной нагрузки) — напряжение в выходных шинах может значительно снизиться от номинальных (например, в +12V канале снижается аж до 10.77V). Поэтому встроенный балласт обычно всегда подключен. Возможность управляемого отключения балласта была введена лишь на случай, когда блок питания будет эксплуатироваться на предельной нагрузке — тогда «лишние» 1.5А, уходящие в балласт, оказываются уже далеко «не лишними».

  • Выходные каналы +5V и +12V выводятся не только на «гнёзда под банан» на передней панели прибора, но также и на стандартные компьютерные разъёмы Molex: для 5.25″ (3шт.) и 3.5″ (2шт.) устройств — это наследие компьютерного БП…
  • Все провода располагаются в нише, образованной специфической формой корпуса, и фиксируются хомутом-липучкой. (На фотографии мы видим: что в походном положении, силовой кабель питания также сворачивается и прекрасно укладывается в этой нише — чтобы не мешал.)


Снизу к корпусу прибора приделаны резиновые ножки: чтобы прибор не скользил по столу, не царапал поверхность, и для обеспечения дополнительной электрической изоляции (между корпусом прибора и металлическими проводящими поверхностями, на которые он может быть установлен при работе).

Вот как выглядит блок питания в работе


На фотографии, блок питания показан в самом интересном ракурсе — заднем, где видны индикаторы режима работы (БП включён, балласт подключён).

А теперь заглянем внутрь (вскрытие)

Общий вид, расположение узлов

Вид на плату сверху (элементы):

Вид на плату снизу (дорожки):

Монтаж ножек корпуса

Встроенный Балласт

Сразу бросается в глаза необычная конструкция: балластная нагрузка, состоит из блока 8шт. резисторов по 33Ом 5Вт, включенных параллельно (получается: 4.125Ом, с номинальной рассеиваемой мощностью до 40Вт — что в 6раз больше требуемого, с запасом)

Балласт монтируется внутри корпуса, над электронной платой блока питания (тёплый воздух поднимается вверх и, таким образом, не оказывает влияния на работу электронных компонентов) и также охлаждается вентилятором:

Органы управления балластом — вид изнутри:

А вот, вид изнутри на силовой мастер-тумблер питания и на разводку входного разъёма питания:

Конструкция блока питания спроектирована так, что все электрические шины — разъёмные (и входные, и выходные). Таким образом, электронная плата монтируется в корпус без пайки (может многоразово извлекаться для диагностики и ремонта, с помощью только отвёртки)!

Передняя панель изнутри: монтаж выходных «гнёзд под банан», держателя предохранителя, и разъёмы подключения амперметра…

Белые тонкие провода от амперметра — идут к силовому шунту, включенному в разрыв «общей шины», припаянному непосредственно к электронной плате (сам шунт выпаян из дохлого DT830):

В целом, плата сбоку выглядит так: разъём входного питания 220VAC; шунт амперметра; пучок проводов низковольтных выходных каналов DC…

За пучком разноцветных выходных проводов — спрятался разъём охлаждающего вентилятора (таким образом, все подключаемые к плате провода снабжены разъёмами)

Подстроечный резистор, для регулировки выходного напряжения

Изначально, по замыслу проектировщиков, здесь стоял простой постоянный резистор, с фиксированным номиналом (и ничего не регулировалось).

Но затем, похоже во время ремонта или наладки, какие-то кустарные мастера влепили сюда советский трёхножечный переменный резистор (фотки нет). Но влепили на соплях, потому что по формфактору он туда никак не лез — так и привесили его на двух ногах из трёх, с нижней стороны платы, боком чтобы не коротнул соседние дорожки (благо, что под низом платы есть свободное пространство). В общем, в конце концов, это безобразие отвалилось, отломав походу и контактные площадки и часть дорожки…

Поэтому, дорожки на плате мне пришлось восстановить. А идея с переменным подстроечным резистором — понравилась и была воплощена, но более аккуратно, красиво и безопасно:

Послесловие

Ещё можно рассказать о множестве вещей:

  • Как я пришёл к такой конструкции?
  • Как подбирал встроенный балласт?
  • Как настраивал выходные напряжения? (на самом деле, они не равны номинальным 5V и 12V, а в пределах допусков +-5%, что декларируется стандартом ATX)
  • Как калибровал шунт амперметра? (О, это была самая хитрая задачка! Потребовалось собрать тестовую нагрузку, ровно на ток 15А — цепочки из 10W резисторов по 0.1Ом… Но она быстро перегревалась и номиналы плыли — Штирлиц действовал быстро, очень быстро (10-15сек на итерацию)… А где взять эталонный амперметр, если все бытовые и даже почти все профессиональные мультиметры — измеряют только до 10А? Хе-хе, но я и это преодолел, запараллелив два бытовых, и в уме складывал показания на скорость!.. И наконец, как припаять провода к шунту, не нарушив выбранной настройки? Верная рука и удача… :) В итоге, получилось довольно точно, для такой шкалы и цены деления.
  • и ещё множество других мелочей…

Но пожалуй, тут я остановлюсь, потому что разговор этот бесконечный — невозможно всё припомнить и рассказать. Если интересно — спрашивайте…

Приложения

Комментарии закрыты.