Блок питания 0-30в своими руками

Ну что, друзья, хотите замутить на скорую руку простой и надёжный регулируемый блок питания без особых затрат? Да я знаю, что хотите, иначе чего вы эту статью читаете? Вы попали туда, куда нужно, потому что сейчас я расскажу вам, как я сделал для своего самодельного увлажнителя воздуха пятиканальный блок питания, потратив на это всего лишь 2 вечера и целых полтора доллара!

"СКОЛЬКИ КАНАЛЬНЫЙ???" - возможно, переспросите вы. - Да, именно пяти: 24 вольта на генераторы тумана и 4 регулируемых канала от нуля до 12 вольт для кулера и трёх цветов светодиодной ленты RGB.

"ВСЕГО полтора бакса???" - переспросят другие. - Да, даже меньше, ведь из всех используемых комплектующих покупал я только 2 импульсных dc-dc преобразователя на 3 ампера (сейчас они стоят от $0.58 c бесплатной доставкой) и одну платку для прототипирования за $0.34 (10 штук стоят от $1.18, так что выгоднее взять сразу пачку). Всё остальное - просто валявшийся у меня хлам, который не выкидывался как раз из-за возможности использования в подобных проектах.

Упс, что-то я затянул со вступлением: короче, расклад понятен, поэтому не будем лохматить бабушку: погнали делать блок!

Требования к блоку

Как я уже говорил, этот блок питания я собирал для своего увлажнителя воздуха, состоящего из двух генераторов тумана, компьютерного вентилятора на 12 вольт и небольшого отрезка светодиодной RGB ленты для подсветки всего этого увлажняющего безобразия. Основными потребителями там, конечно же, являются сами генераторы, жрущие в районе 500 - 600 мА каждый. То есть на 2 штуки нам нужен ток более 1A при напряжении 24V.

Где в быту можно взять такое напряжение? Единственное, что приходит мне на ум - ноутбучный блок питания, собственно, их и используют многие покупатели таких генераторов, судя по комментариям к лотам на Али. Но на деле оказалось, что, так как эти БП выдают максимум 19.5 вольт, генераторы от них работают не просто хуже, а с реально заметным резким уменьшением КПД (тока жрёт немного меньше, а тумана генерирует меньше в несколько раз), поэтому этот вариант я отмёл сразу.

Кулер и лента, в отличие от генераторов, рассчитаны на вдвое меньшее напряжение, поэтому их нужно запитывать от отдельного источника. Ток они жрут незначительный.

То есть в теории можно взять готовый блок питания на 24V 2A и на базе его сварганить БП под наши нужды. Но на алишке самый дешёвый блок с такими характеристиками стоит $6.35 в "голом корпусе" и $9.50 в цивильном пластмассовом (посмотреть всех с бесплатной доставкой). А к нему нужен будет ещё упомянутый выше понижающий dc-dc прикупить либо вообще использовать для кулера и подсветки отдельный блок на 12 вольт... Короче, это выходит и дорого, и неудобно: не наш метод. Поэтому мы сделаем всё проще и удобнее!

Принцип работы

Так как наши дорогие узкоглазые друзья подарили нам возможность закупаться крайне дешёвыми импульсными преобразователями на базе LM2596s с бесплатной доставкой - нам просто грех не воспользоваться ей: у меня, например, в столе постоянно лежит несколько штук "про запас". Они позволяют нам получить на выходе любое напряжение от нуля до 35V с двумя условиями - входное напряжение должно быть выше выходного как минимум на полтора вольта и быть при этом не выше 40 вольт. Причём, работают они с довольно высоким КПД (до 92%).

Поэтому всё, что нам нужно сделать - получить 30-40 вольт и уже с помощью этих преобразователей опускать это напряжение до нужных нам номиналов. Где взять такое напряжение? Это же очевидно - снять его со старого доброго советского трансформатора!

С помощью справочника трансформаторов и двух биоманипуляторов типа "рука" я перебрал свой немаленький запас трансформаторов, оставшийся в наследство от отца и выцепил там транс, идеально подходящий под мои нужны: ТПП260-220-50. У него в арсенале 6 вторичных обмоток с максимальным током 690 мА: 4 по 10 вольт и 2 по 2.5. Естественно, соединять их все последовательно не имеет смысла - напряжение выйдет далеко за пределы нужного, поэтому я соединил их попарно, чтобы увеличить в 2 раза максимальный ток - получилось 2 по 10 + 2 по 10 + 2 по 2.5 = 25 вольт переменки (на самом деле чуть выше, т.к. у нас тут напряжение 230 вольт) = максимум 35 вольт постоянки, если выпрямить это дело диодным мостом и повесить кондёр, что мы, собственно, и сделаем.

Согласно даташиту на LM2596s, чем большее напряжение приходит ей на вход - тем с более высоким КПД она работает, то есть меньше греется (то же самое справедливо и по отношению к выходному напряжению), поэтому максимальные 35 вольт, снимаемые с выпрямителя - это практически идеальное входное напряжение для наших преобразователей, правда, оно будет меньше под нагрузкой, но это дело компенсируется установкой на выпрямитель конденсатора большей ёмкости.

Так как получить нам нужно два разных напряжения, я, как и писал выше, решил использовать 2 преобразователя, на 24 и на 12 вольт соответственно. С 24-вольтового напряжение идёт сразу на генераторы, а вот с 12-тивольтовым каналом не всё так просто, ведь его надо разделить ещё на 4 независимых канала, т.к. скорость вращения вентилятора и яркость каждого цветового канала ленты должна регулироваться "на лету", но как же это сделать?

Тут на помощь приходят старые добрые n-p-n транзисторы КТ815, на которые, используя какие-нибудь переменные резисторы, очень легко возложить задачу управления этими каналами!

Но что будет в случае скачка напряжения? Ведь наш трансформатор - парень довольно простой и может, в принципе, пропустить всё это через себя, выдав и 40 и 50 вольт, а то и больше: естественно, ситуация эта крайне нежелательная, поэтому для защиты от такого рода оказий можно использовать стабилитрон (стабилитроны) на нужное нам напряжение и предохранитель: при превышении порогового напряжения сопротивление стабилитрона лавинообразно уменьшается, ток, текущий через трансформатор, резко увеличивается и предохранитель, стоящий по входу и правильно подобранный по току умирает смертью храбрых, спасая все остальные компоненты устройства от этой печальной участи.

А ещё лучше не заморачиваться и поставить по входу варистор (после предоранителя, ясен пень). Он работает по такому же принципу, только рассчитан на более высокие напряжения. Этот вариант более надёжный и правильный.

Вот, собственно, и весь принцип фукнционирования моей модели блока питания, который уже почти год исправно трудится у меня на столе. Теперь переходим к разработке!

Разработка устройства

Плясать я решил от корпуса, выбор мой почти сразу пал на старый дохлый блок питания FSP Epsilon 700W: он достаточно красивый, покрашен в синий "металлик", имеет уже смонтированный выключатель, разъём питания и несколько весьма полезных технологичных отверстий.

Сзади его корпус выполнен в виде множества "сотовых" отверстий, в которых не составило большого труда выкусить большую дырку для установки плавкого входного предохранителя с поддержкой функции быстрой замены:

Высоковольтная цепь

Трансформатор я решил просто приклеить к матовому дну корпуса на сильно разогретый термоклей: эксплуатация этого блока планировалась исключительно в горизонтальном положении, поэтому "уплывать" в случае разогрева ему просто некуда, хотя, конечно, можно было использовать и какой-нибудь другой клей. В итоге высоковольтная часть после всей коммутации и вклеивания выглядит вот так:

Да, в плане защиты, из-за отстутствия варистора, я выбрал вариант со стабилитронами, т.к. их всё равно валяется куча и мне чёт кажется, что хрен я их всех заюзаю когда-нибудь. Надо, в общем, тратить! Поэтому варистора на фото выше вы не видите, зато присутствует родное ферритовое кольцо на проводах и два небольших фильтрующих кондёра, подключенных между силовыми проводами и "землёй". Корпус устройства, естественно, заземлён, и в случае, если фазу пробьёт на корпус - моментально сгорит предохранитель, то есть можно быть уверенным, что от корпуса вас не шандарахнет. Естественно, крайне рекомендовано наличие в щитке работающего УЗО, а не простых автоматических пакетников, т.к. именно УЗО защищает человека от смертельных ударов током.

Вторичные обмотки и выпрямитель

Собственно, всё соответствует вышеизложенному: вторички скоммутированы попарно, к ним навесным монтажом припаян корпусный диодный мост, возможно даже с этого блока питания, и параллельно его входу стоит электролитический конденсатор приличной ёмкости.

Ага, попались!!! (или нет?) Конечно же, параллельно выходу, а не входу, иначе рванёт так, что целый день будете комнату от его ошмётков драить

Всё отлично видно на фото:

Основная плата

Основная плата состоит из той самой картонной платки для прототипирования, к которой прикручены стабилитроны и припаяны преобразователи, 4 транзистора кт815 и резисторы для их обвязки:

Также в эту прочную конструкцию по периметру вкручены металлические винты в роли стоек, на которых эта конструкция также намертво приклеена к корпусу:

Нагрева её замечено не было, поэтому нет никакого риска, что она отвалится: держится мёртво. Также клеем закреплены провода в местах припаивания, чтобы не заламывались и не отваливась в процессе тестирования и сборки.

В импульсных преобразователях были выпаяны переменные резисторы и в преобразователе цепи 24V переменник был заменен на обычный резистор с подобранным под нужное напряжение номиналом. С преобразователем же на 12 вольт я решил сделать такую фичу: так как не исключён вариант, когда в подсветке не будет необходимости, либо её нужно будет использовать не на максимальной яркости, равно как и кулер, который в большинстве случаев будет вращаться с менее чем половинной скоростью, нет нужды постоянно подавать на вход транзисторов максимальные 12 вольт - это приведёт к их абсолютно бессмысленному нагреву и, соответственно, неоправданному снижению КПД всей системы. Поэтому преобразователь на 12 вольт я решил сделать регулируемым, подключив вместо того самого резистора другой переменник (с правильно рассчитанными шунтирующим/притягивающим резисторами), благодаря которому получилось легко регулировать выходное напряжение преобразователя. Таким образом мы переходим к следующей главе моего блокопитаниевого повествования.

Управление

Для управления преобразователем цепи 12V я использовал в роли вышеназванного переменника двухканальный регулятор громкости от старого разобранного мной кассетного магнитофона Vilma:

Вот по этому принципу и делается регулируемый блок питания на любое напряжение! Мы просто регулируем напругу на выходе импульсного преобразователя любым удобным переменником, хоть даже тем, что стоит там изначально. Как вы поняли, единственное, что я сделал - ограничил максимально возможное напряжение одним резистором и настроил коэффициент шунтирования его переменником другим резистором (или парочкой, я уже не помню).

Так как регулятор громкости двухканальный, второй канал я решил использовать непосредственно для управления скоростью вращения кулера через транзистор КТ815 - точно так же этим же транзистором управлялся кулер в моём автоматическом зарядном устройстве на Arduino, только там вместо переменного резистора кулер управлялся самой Ардуиной, но схема подключения совпадает 1 в 1, так что не буду повторяться - смотрите схему в той статье, я старался сделать её как можно более понятной. Там даже конденсатор C6 лишний, его ставить не нужно: он там сглаживает ШИМ сигнал от контроллера, тут же у нас нет никакого ШИМа и ничего нам сглаживать не надо.

Для органов управления отлично подошли уже существующие отверстия в корпусе блока: одно от проводов, его я заюзал для вышеописанного регулятора, а под три маленьких вентиляционных отверстия ниже у меня как в аптеке, тютелька в тютельку подошла сборка из трёх переменных резисторов от эквалайзера какого-то китайского плеера или магнитофона:

На них я, естественно, через те же самые транзисторы КТ815 повесил управление отрезком RGB ленты.

Кабели и соединения

Одним из основных требований к блоку была возможность отсоединения от него увлажнителя, чтобы его можно было унести, помыть и т.д. Сами генераторы тумана изначально идут с довольно длинными кабелями с гнёздами на конце, похожими на гнёзда в ноутбуках ASUS - собственно, ещё одна причина, почему все сразу пробуют запитать эти генераторы от ноутбучных блоков питания. Найти такие штекеры не составило труда, поэтому для генераторов я свил из двух хороших медных проводов достаточного для несколькольких ампер сечения двухжильный кабель с помощью шуруповёрта и вывел его наружу, припаяв на конец парочку штекеров. Этот кабель с жёлтым и голубым проводами хорошо видно на фотках выше.

Для слаботочных кулера и ленты я сделал удлинитель из кабелей с разъёмами и штекерами от телевизоров Горизонт - как раз за пару недель до этого распаивал несколько плат от них, так что они подоспели вовремя. Разъёмы эти хоть и страшные, но их всё равно не видно: они спрятаны за столом и его стойками. Единственная проблема с ними - их можно по ошибке умудриться подключить наоборот. Чтобы избежать этого, я с одной стороны промаркировал коннекторы чёрным маркером.

Сам кулер был уже с заводским разъёмом, поэтому для него пришлось колхозить штекер, как на фото ниже:

Честно признаюсь, этот двухконтактный штекер получился неудачным: там периодически пропадает контакт и вообще иногда вся эта хрень вываливается из разъёма - просто у меня не было нужной ответной части с фиксатором. А эти страшные телевизионные разъёмы напротив, сидят очень крепко и надёжно, к ним никаких претензий нет!

Заключение

Вот так вот быстро и легко можно сделать простой блок питания для любых нужд из подручных материалов. Я очень рад, что старый советский хлам благодаря таким проектам становится востребованным, обретая вторую жизнь! Блок этот, как я уже писал, исправно трудится уже почти год, стоит себе в углу стола и никому не мешает. Со стороны выглядит довольно симпатично:

Как видите, сверху я закрыл всё прозрачной крышкой, потом только просверлил там несколько вентиляционных отверстий (на первой фотке видно), чтобы блок дышал: что ж он, не человек что ли?

А у меня на этом всё, если остались вопросы - обязательно пишите в комментариях, я на них обычно отвечаю весьма оперативно (иногда в течение нескольких минут) и с удовольствием постараюсь вам помочь!

Понравился материал?

Похожие записи: