Регулируемый стабилизатор на TL431 с автоматическим охлаждением
Всем привет! Сегодня я расскажу вам, как самостоятельно можно сделать регулируемый блок питания на микросхеме TL431, в котором присутствует автоматическое охлаждение.
Перед началом хочу посоветовать вам свой видеоролик, тут я показывал весь процесс сборки данной схемы.
Первое что нам потребуется найти так, это понижающего трансформатора, именно от него будут зависеть максимальные характеристики блока питания.
Я взял вот такого тороидального трансформатора (на одном стриме его прозвали ёжиком ) с выходной обмоткой 19В. Напряжение на трансформаторе не должно превышать 25В!
Напряжение потребуется выпрямить и с этой задачей хорошо справляется диодный мост. Я взял китайского моста KBU8K он на 8А и с него можно спокойно снимать 5А.
Его также можно сделать самостоятельно из четырех отдельных диодов.
Паять всё на я буду на самодельной печатной плате, которую сделал самостоятельно методом лут. Файл платы можете скачать по этой ссылке архив с платой и схемами.
Кстати зеркалить её не нужно, я забыл и отзеркалил, поэтому вход будет справа, а выход слева. Не допустите моей ошибки!
Диодный мост во время работы будет греется поэтому я вынесу его на проводах, потом нам потребуется его прикрутить к радиатору.
На выходе моста будут 100-герцовые пульсации и чтобы их убрать нам потребуется поставить конденсатор.
Я взял два электролита по 4700мкф каждый. Грубо говоря можно сказать так: на 1А нам нужен конденсатор на 1000мкф.
Для лучшей фильтрации неплохо было бы поставить ещё один конденсатор, но уже плёночный или керамический. Я взял плёнку на 2.2мкф этого должно хватить.
Напряжение должно вырасти в 1.4 раза, связано это с тем, что конденсаторы заряжаются до амплитудного напряжения, допустим у нас на трансформаторе напряжение 19В, а на конденсаторах напряжение уже будет 26.6В, при таком напряжении ничего не сгорит и всё будет хорошо. А если у нас на трансформаторе будет 30В то на конденсаторах будет напряжение 42В, при таком напряжении микросхема TL431 выйдет из строя, если кто-то не знал то эта микросхема выдерживает максимальное напряжение 36В, а при 42В она сгорит.
С первой частью БП мы закончили, предоставляю вам принципиальную схему данного узла.
Дальше нам потребуется сделать регулятор напряжения. Схему вы можете видеть перед собой, она не сложная и запуститься должна с первого раза.
Первое что нам потребуется запаять на плату так это три резистора: 2 резистора на 1К и один резистор на 100Ом.
Мощность резисторов не важна. Идеально подойдут резисторы с мощностью 0.125Вт.
Для регулировки напряжения нам потребуется найти резистор на 10К но можно взять и на 20К хоть на 50К работать будет, просто диапазон регулировки напряжение будет разным.
Его я рекомендую вынести на проводах. У меня завалялся вот такой разъем и я решил его сюда поставить.
Главным элементом схемы является микросхема TL431 она дешёвая и найти её будет просто.
Простыми словами можно сказать так, TL431 это управляемый стабилитрон и со своей задачей она справляется хорошо.
В дело пошли транзисторы. Один транзистор нужен маломощный я взял КТ602 но подойдут любые другие транзисторы с схожими характеристиками. Рекомендую брать BD139.
Ну а главным силовым транзистором у меня будет 2SC5200 он мощный и для БП в принципе подходит. Схема линейная, то есть всё лишнее напряжение транзистор перерабатывает в тепло! Не стоит брать транзисторы в корпусе ТО-220 они могут отдать 30-40Вт тепла не больше, мой транзистор может рассеять примерно 70Вт, рекомендую брать транзисторы в корпусе ТО-3 они спокойно могут отдать 100Вт тепла. Лучше всего брать транзистор КТ827 он составной и ток коллектора у него хороший и тип корпуса тоже хороший. Про него мы потом чуть позже вспомним.
2SC5200 тоже выведу на проводах. Также не забывайте изолировать все контакты в термоусадку.
На данном этапе схему можно уже проверять. Она у меня заработала, минимальное напряжение 2.5 вольта а максимальные почти 25в. На но самом деле максимальное напряжение около 17 вольт. Мы уже знаем что схема работает, поэтому можем паять дальше.
На базу транзистора кт602 желательно припаять конденсатор на 100мкф с ним схема будет работать лучше.
Дальше на выходе схемы припаиваем резистор на 10К он будет создавать небольшую нагрузку на выходе.
Ну и параллельно к резистору припаиваем электролит на 100мкф. Ну и про неполярный конденсатор тоже не забываем я взял пленку на 470 нФ. Без резистора на 10к конденсаторы будут долго разряжаться напряжение будет показываться некорректно.
Вторая часть блока питания готова.
Нам осталось всего на всего спаять схему терморегулятора, она не сложная, но работает хорошо. Скажу сразу, светодиод я подключил неправильно.
Схема питается от 12В, а на диодном мосту у нас целых 25В — это много. Поэтому схему мы будем запитывать через стабилизатор напряжения КРЕН8Б но вы можете брать любой другой современный аналог.
Стабилизатор я тоже выведу на проводах, потом мы его прикрутим к радиатору, так как при работе он будет греется. Микросхема греется из за того что она работает в линейном режиме.
На 1 и 3 ногу стабилизатора желательно припаять керамические конденсаторы 0.1мкф с ними будет лучше.
На выход стабилизатора я припаяю светодиод с токоограничительным резистором на 22К.
Теперь у нас есть индикатор работы блока питания.
В качестве датчика температуры у нас выступает терморезистор, при нагреве его сопротивление будет падать.
Для регулировки чувствительности схемы мы используем подстроечный резистор на 10К. Можно взять обычного переменника но я вам советую брать именно подстроечного резистора. С ним мы сможем более точно выставить нужную температуру срабатывания схемы.
А пропускать всю нагрузку через себя будет полевой транзистор irfz44n он поддельный но для данного случая он подходит сюда идеально, греется он не должен поэтому к радиатору мы его не будем прикручивать.
Также нам потребуются найти вентилятор я нашел его в компьютерном блоке питания. Он на 12В и дует более-менее нормально.
Подаём питание и проверяем схему и она у меня работает. Я настроил схему так что от температуры тела вентилятор начнет крутиться.
За кадром я тестировал схему и к сожалению китайский транзистор вышел из строя. Он не выдержал нагрузки 4А при напряжении 12В, транзистор к радиатору был прикручен.
Поэтому я возьму ранее упомянутого кт827 он точно оригинальный и по своим характеристикам он даже лучше.
Для охлаждения деталей нам потребуется радиатор чем он будет больше тем лучше. Все-таки схема работает в линейном режиме.
Сначала я прикручу транзистор, термопасту я не буду использовать так как корпус транзистора это коллектор.
Из обычного провода делаем клемму, должно получиться что-то типо такого.
Этот провод нужно прикрутить к радиатору.
Стабилизатор напряжения обязательно прикручиваем через специальную изолирующую прокладку с пластиковой шайбой.
Не забываем про диодный мост, тут я уже взял и намазал немного термопасты.
Термодатчик я прижал вот такой вот штукой, не очень красиво, но держится крепко. Но будьте внимательны датчик довольно хрупкий и может треснуть.
Ну и можно сказать что уже всё готово осталось только протестировать схему.
Большой мультиметр измеряет входное напряжение которое есть на трансформаторе, а мультиметр поменьше измеряет напряжение на выходе схемы. Схема прекрасно работает, напряжение регулируется. И это очень и очень хорошо.
Вместо трансформатора я подключу регулируемый блок питания и на входе буду регулировать напряжение и мы увидим как схема стабилизирует напряжение на выходе. На схеме я выставил напряжение 12 В на входе было почти 24В, сейчас я это напряжение буду менять, схема напряжение стабилизирует хорошо.
При напряжении 14В уже пошла просадка на выходе. Дальше на выходе я выставил 5В и на входе начал регулировать напряжение и уже при напряжении 7В пошла просадка на выходе. Получается так что на входное напряжение должно быть на несколько вольт выше чем выходное напряжение.
Ну а сейчас проведем тест под нагрузкой, в качестве нагрузки у нас будет вот такая традиционная лампочка.
Выставляем 12В и подключаем нагрузку.
При токе 3 А напряжение просело но не очень сильно, стабилизация хорошая.
Измерять температуру радиатора мы будем вот такой вот штукой.
Сейчас я хочу провести десятиминутный тест схемы под нагрузкой. Напряжение тоже самое 12В и ток тоже 3А ну, а входное напряжение на трансформаторе примерно будет 19В. Температура на радиаторе растет, напряжение на трансформаторе меняется в ту или иную сторону ну, а на выходе напряжение стабильное.
При температуре 38°C вентилятор начал крутиться, конечно он стоит неправильно но температура перестала расти, всё таки что-то вентилятор помогает.
Десяти минутный тест схема прошла без никаких проблем
Сейчас будет очень жёсткий тест схемы, вместо лампочки я подключил толстую нихромовую спираль. Под нагрузкой напряжение сильно не просело а ток был аж 15А. Ну схему я не буду мучать этим током так как она не рассчитана на него.
А на этом всё, надеюсь вам понравилась моя статья, всем пока!
Источник: