Схема стабилизатора напряжения 12в до 20а



Как сделать простой стабилизатор напряжения на 12 вольт своими руками⚡

В электрической цепи автомобиля часто применяют стабилизатор напряжения 12 вольт. Автомобильные источники питания (аккумуляторная батарея и генератор) различных 12-ти вольтовых электроприборов выдают постоянный ток с напряжением от 12,5 до 14 В. Такие большие колебания способны привести к повреждению и выходу из строя чувствительных и дорогостоящих светодиодных лент, противотуманных фар, магнитол. Помимо электрических систем автомобилей подобные устройства применяются в 12-ти вольтных блоках питания, способных понижать и преобразовывать переменный ток электрической бытовой сети в более подходящий для ряда приборов постоянный.

1. Разновидности стабилизаторов 12 вольт
2. Классическая модель
3. Интегральный стабилизатор
4. Выбор устройства
5. Как сделать 12В стабилизатор
6. Стабилизатор на LM317
7. Микросхема LD1084
8. Стабилизатор на диодах и плате L7812
9. Самый простой стабилизатор — плата КРЕН

Разновидности стабилизаторов 12 вольт

В зависимости от конструкции и способа поддержания 12-ти вольтного напряжения выделяют две разновидности стабилизаторов:

• Импульсные – стабилизаторы, состоящие из интегратора (аккумулятора, электролитического конденсатора большой емкости) и ключа (транзистора). Поддержание напряжения в заданном интервале значений происходит благодаря циклическому процессу накопления и быстрой отдачи заряда интегратором при открытом состоянии ключа. По конструктивным особенностям и способу управления такие стабилизаторы подразделяются на ключевые устройства с триггером Шмитта, выравниватели с широтно-импульсной и частотно-импульсной модуляцией.
• Линейные – стабилизирующие напряжение устройства, в которых в качестве регулирующего устройства применяются подключаемые последовательно стабилитроны или специальные микросхемы.

Наиболее распространены и популярны среди автолюбителей линейные устройства, отличающиеся простотой самостоятельной сборки, надежностью и долговечностью. Импульсный вид используется значительно реже из-за дороговизны деталей и сложностей самостоятельного изготовления и ремонта.

Классическая модель

Классические стабилизаторы – это большой класс устройств, собираемых на основе таких полупроводниковых деталей, как биполярные транзисторы и стабилитроны. Среди них основную функцию по поддержанию напряжения на уровне 12 В выполняют стабилитроны – разновидность диодов, подключаемых в обратной полярности (к катоду такого полупроводникового прибора подключается плюс источника питания, к аноду – минус), работающих в режиме пробоя. Суть работы данных полупроводниковых деталей заключается в следующем:

• При напряжении подключенного к стабилитрону источника питания меньше 12 В он находится в закрытом положении и не участвует в регулировке данной характеристики электрического тока.
• При превышении порога в 12 Вольт стабилитрон «открывается» и поддерживает данное значение в заданном его характеристиками диапазоне.

В зависимости от подключения различают два варианта классического стабилизатора: линейный – регулировочные элементы подключаются последовательно нагрузке; параллельный – стабилизирующие напряжение устройства располагаются параллельно запитываемым приборам.

Интегральный стабилизатор

Устройства собирают с использованием небольших по размерам микросхем, способных работать при входном напряжении до 26-30 В, выдавая постоянный 12-ти вольтный ток силой до 1 Ампер. Особенностью данных радиодеталей является наличие 3 ножек – «вход», «выход» и «регулировка». Последняя используется для подключения регулировочного резистора, который используется для настройки микросхемы и предотвращения ее перегрузок.

Более удобные и надежные, собранные на основе стабилизирующих микросхем выравниватели постепенно вытесняют собранные на дискретных элементах аналоги.

Выбор устройства

При выборе стабилизатора учитывают следующие характеристики:

• Размеры. Выбранный стабилизатор должен компактно размещаться в запланированном для него месте для установки с возможностью нормального доступа.
• Вид. Из имеющихся в продаже устройств наиболее надежными, компактными и недорогими являются стабилизаторы на основе небольших микросхем.
• Возможность самостоятельного ремонта. Так как даже самые надежные устройства выходят из строя, необходимо отдавать предпочтение ремонтопригодным стабилизаторам, радиодетали к которым имеются в продаже в достаточном количестве и по доступной цене.
• Надежность. Выбранный стабилизатор должен обеспечивать постоянное значение напряжения без значительных отклонений от заявленного их производителем диапазона.
• Стоимость. Для электрической системы автомобиля достаточно приобрести устройство стоимостью до 200 рублей.

Также при выборе стабилизатора необходимо учитывать отзывы их покупателей, которые можно найти на специализированных форумах и сайтах.

Как сделать 12В стабилизатор

Простые, но при этом достаточно эффективные, надежные и долговечные стабилизирующие устройства можно сделать самостоятельно, используя при этом простые стабилитроны и специальные небольшие микросхемы типа LM317, LD1084, L7812, КРЕН (КР142ЕН8Б).

Стабилизатор на LM317

Процесс сборки такого стабилизирующего напряжение устройства состоит из следующих этапов:

1. К среднему выходному контакту микросхемы припаивается 130 Ом сопротивление.
2. К входному правому контакту припаивается проводник, подающий нестабилизированное напряжение от источника питания.
3. Левый регулировочный контакт припаивается ко второй ножке резистора, установленного на выходе микросхемы.

Процесс пайки такого стабилизатора занимает не более 10 минут и с учетом недорогой микросхемы не требует больших капиталовложений. При помощи подобного устройства запитывают светодиодные фонари, ленты.

Микросхема LD1084

Сборка устройства для стабилизации напряжения автомобильной бортовой сети с использованием микросхемы LD1084 производится следующим образом:

1. К входному контакту микросхемы припаивается проводник с плюсовым напряжением от диодного моста.
2. К регулировочному контакту припаивается эмиттер биполярного транзистора, базу которого через два резистора номиналом 1 кОм питает ток ближнего и дальнего света фар.
3. К контакту выхода припаивается два резистора (один — обычный на 120 Ом, а второй — подстроечный, на 4,7кОм) и электролитический конденсатор на 10 мкФ.

Для сглаживания пульсации тока после диодного моста устанавливается еще один электролитический конденсатор емкостью 10 мкф.

Стабилизатор на диодах и плате L7812

Схема стабилизатора 12 В для светодиодов на плате L7812

Простой интегральный выравниватель на диоде Шоттки и двух конденсаторах собирают следующим образом:

1. К входному контакту микросхемы припаивается: диод типа 1N4007, анод которого при помощи провода соединяется с плюсом источника питания, плюсовая обкладка мощного 16-ти вольтного электролитического конденсатора емкостью 330 мкФ.
2. К правому выходному контакту припаивается нагрузка и ножка плюсовой обкладки 16-ти вольтного электролитического конденсатора на 100 мкФ.
3. К среднему регулировочному контакту припаивается минус, идущий от батареи, и провод от минусовых обкладок конденсаторов.

От такого простого устройства можно запитывать мощные ленты из светодиодов и магнитолу.

Самый простой стабилизатор — плата КРЕН

Стабилизатор на микросхеме КРЕН

Схема стабилизатор напряжения на 12 вольт на основе платы крен (КР142ЕН8Б) включает в себя следующие компоненты:

• Припаянный к входному контакту выпрямляющий диод типа 1N4007.
• Микросхему КР142ЕН8Б либо KIA7812A.
• Два провода, припаянные к выходному и регулировочному контакту микросхемы и соединенные с нагрузкой и минусом источника питания.

Конструкция на плате КРЕН является самой простой и быстрой в сборке. При этом эффективность и область применения у нее такая же, как и у других самодельных аналогов.

Источник

Простой и мощный источник питания на 1,3-12В до 20А (LM317, КТ819)

Схема простого и мощного самодельного блока питания с выходным напряжением от 1,3В до 12В, построен на основе LM317, КТ819. В различных цехах, лабораториях мастерских и даже некоторых офисах дляпитания осветительных приборов используется внутренняя 12-вольтовая сеть.

Переменное напряжение 12V сейчас обычно получают от так называемых «электронных трансформаторов», либо с помощью обычного силового «железного» трансформатора. В любом случае, сеть рассчитана на достаточно большой ток потребления и может питать не только осветительные приборы, но и паяльники, рассчитанные на напряжение 12V.

Я предлагаю использовать такую 12-вольтовую местную сеть и для получения регулируемого постоянного напряжения, которое может понадобиться, например, при ремонте автомобильной или батарейной аппаратуры. Для этого необходим достаточно мощный выпрямитель и такой же мощный стабилизатор. Наиболее простое и дешевое решение показано на рисунке выше.

Принципиальная схема

Рис. 1. Принципиальная схема умощнения микросхемы LM317 при помощи транзисторов.

Переменное напряжение поступает на выпрямительный мост VD1. Далее, как обычно, сглаживающий пульсации конденсатор С1. Стабилизатор выполнен на ИМС LM317 с умощнением выхода составным эмиттерным повторителем на транзисторах VT1-VT3.

Детали

Транзисторы и микросхема нуждаются в радиаторе. Резисторы R3, R4, R5 — мощностью не менее 5Ватт, можно установить проволочные или цементные. Выходной ток блока питания — до 20А.

Пересмехов А. И. РК-2015-08.

Даташит на микросхему LM317 — Скачать (1MB).

• PCBWay — всего $5 за 10 печатных плат, первый заказ для новых клиентов БЕСПЛАТЕН.
• Сборка печатных плат от $30 + БЕСПЛАТНАЯ доставка по всему миру + трафарет.
• Проекты с открытым исходным кодом — доступ к тысячам открытых проектов в сообществе PCBWay!

• Простой стабилизатор напряжения для часов на +1,5В
• Лабораторный блок питания с регулируемым напряжением от 5 до 100В (0,2А)
• Схемы маломощных стабилизаторов напряжения (5В, до 1А)
• Релейный стабилизатор напряжения

В схему были внесены дополнения:

• В цепь эмиттеров транзисторов добавлены резисторы для выравнивания токов;
• Добавлены конденсаторы С3 и С4 (0,1мкФ керамика).

Емкость С1 лучше составить из нескольких электролитических конденсаторов, если нужен большой ток то рекомендуется 2 шт по 4700мкФ и более.

Транзисторы КТ819 можно заменить зарубежными MJ3001 или другими.

Оригинальная схема от автора без указанных изменений (для истории):

R2-какого типа,сп. или.Схема не плохая!СПАСИБО.

Резистор R2 — переменного сопротивления, любого типа, мощностью 0,5Вт и более. Если нет подходящего с сопротивлением 3,3К то можно установить 6,8К или другой (до 10кОм).

Спасибо за уроки очень полезные.

Как насчет защиты от перегрузки/КЗ ?

В приведенной схеме нет защиты от КЗ и перегрузки по току. Без совершенствования схемы на ее выходе не помешает установить плавкий предохранитель.

собрал схему но что-то падает ток на выходе.транс 300щ 40а подаю 31 вольт а на выходе при нагрузке 6 вольтной 3волта. может что-то не так собрал.транзисторы менял лм тоже — не помогает.

Внимательно проверьте весь монтаж, в особенности правильность подключения микросхемы и транзисторов.
Цоколевка микросхемы LM317:

По транзисторам в пластиковом и металлическом корпусах — КТ819 — характеристики и цоколевка.

все проверено много раз. микросхема правильно подключена транзистор тоже. еще и менял микросхему, транзисторы. ничего не помогает даже не знаю что еще можно сделать.

Благодарю #root за смешанную внутреннюю схему микросхемы: везде искал, но безуспешно. У 12-й КРЕНки она будет аналогичной.

Насчет внутренней схемы LM317: как заменить источник тока: наверняка двумя (или более) кремниевыми диодами? Можно ли заменить транзисторы на внутренней схеме на один составной марки, скажем, КТ827ВМ? Чем заменить операционный усилитель? Как построить защиту по току? — И пока писал вопросы, сразу нашёлся ответ: использовать полевой транзистор.

Александр, ниже приведена принципиальная схема кристалла микросхемы LM117, LM317-N из даташита (сайт ti.com — Texas Instruments):

Спасибо: очень напоминает схему КР142ЕН из [1, Терещук Р.М. и др. Полупроводниковые приемно-усилительные устройства: Справ. радиолюбителя/Р.М. Терещук, К.М. Терещук, С.А. Седов. — 4-е изд., стер.-Киев: Наук.думка,1989.-800 с.-С.342,рисунок V.12,описание С.: 331-340,таблица V.5]. Но там нет номиналов.

Можно ли в схеме применить транзисторы кт827а?

Пользователю #Игорь: Наверняка это возможно, правда, после операционника (см. пост #8) в цепь базы перед схемой защиты нужно, вероятно, включить гасящий резистор, номинал которого зависит от питающего напряжения: главное, чтобы на базе относительно эмиттера было не более пяти вольт. Узел токовой защиты Current Protection, вероятно, можно заменить на стабилитрон КС147А.

Здравствуйте,первый раз собираю блок питания-нашёл в гараже старый трансформатор.Пробую сделать по этой схеме.Подскажите пожалуйста какая ножка переменного резистора куда идет.

1. Мне нужно на выходе получить не 12 а 15 в. Могу ли я получить его (не меняя номиналов резисторов) подав на вход 16-18 вольт. 2. Можно ли транзисторы КТ819Б заменить на транзисторы J13009 (не меняя номиналов резисторов) по параметрам они похожи на КТ819 (Iк — 12а, Uэб — 9 в., Uкэ-400в.) Пожалуйста кто может ответ те. Замену хочу сделать исходя из наличия деталей.

Здравствуйте, Владимир. 1 — да, сопротивление переменного резистора R2 желательно немного увеличить, например 6,8К. 2 — соберите схему навесным монтажом с одним J13009, убедитесь что она работает, а тогда приступайте к сборке конструкции целиком с нужным количеством транзисторов на выходе.

root — огромное спасибо за подробный и оперативный ответ.

Уважаемый root подскажи пожалуйста ещё.- 1. Если пульсация на выходе мне не критична ( схема используется для зарядки мощного AGM аккумулятора) могу ли я исключить из схемы электролиты (после моста и на выходе) не повлияет ли это на работу LM317. 2. Как я понимаю если их можно исключить. то напряжение на входе надо увеличить примерно на 30-40% -верно ли это?

Желательно не исключать эти конденсаторы. На выходе можно оставить емкость 10-100мкФ, а после диодного моста не меньше 1000мкФ.

Здравствуйте. Собрал блок питания по подобной схеме на LM317 и одном КТ819Г. Схема заявляется как имеющая встроенную защиту от короткого замыкания. Схема работает,но при проверке на короткое замыкание силовой транзистор КТ819Г моментально сгорел. Подскажите пожалуйста, в чем может быть проблема?Бракованная LM? Заранее благодарен.

Андрей читайте внимательно выше пост #6 root писал: в этой схеме нет защиты от КЗ и советовал ставить на выходе предохранитель. Как я понимаю защита есть в микросхеме LM которая я думаю осталась цела.

Подскажите еще такой момент. В другой, но очень похожей схеме, вот она:

обратно параллельно цепи коллектор-эмиттер силового КТ819Г добавлен диод 1N5400. Каково его назначение, и насколько он необходим? Заранее благодарен за ответ.

В схемах интегральных стабилизаторов между выводами Вход и Выход ставят дополнительный диод, он нужен для защиты микросхемы от повреждения, в случае если напряжение на выходе схемы стабилизатора превысит напряжение на ее входе.

Такая разница напряжений может возникнуть в случаях:

1. если стабилизатор используется для заряда батареи и случился ее перезаряд;
2. если на выходе стабилизатора установлен конденсатор на большую емкость и после выключения питания он будет разряжаться дольше чем тот что установлен на входе после выпрямителя.

На сайте есть небольшая статья на эту тему: Защитный диод в схеме стабилизатора

В приведенной вами схеме и схеме на рис.1 такой диод не нужен, выход микросхемы не подключен напрямую к выходу стабилизатора.

. В любом случае, сеть рассчитана на достаточно большой ток потребления и может питать не только осветительные приборы, но и паяльники, рассчитанные на напряжение 12V. — Это мне напомнило про мой низковольтный паяльник ЭПСН-40-40. В данном случае что надо делать? — Перематывать ?

Подскажите пожалуйста как в этом стабилизатор подключить транзисторы р-н-р например кт818, зараннее благодарен.

Здравствуйте.
Если вам достаточно тока 3-5А то можете собрать схему из публикации: Мощный блок питания на микросхеме LM317 и транзисторе КТ818 (2-30V)
В ней для умощнения LM317 применяется транзистор P-N-P структуры.

Т.e. если данную схему использовать для зарядки АКБ диод между К и Э все же нужен ( хочу умощнить двумя КТ 819 — значит по диоду на транзистор ?
Какой не сложной схемой защиты можно обезопасить транзисторы КТ 819 ( ток до 10А) ?
Спасибо!

Источник

Схемы простых стабилизаторов напряжения

Чаще всего радиотехнические устройства для своего функционирования нуждаются в стабильном напряжении, не зависящем от изменений сетевого питания и от тока нагрузки. Для решения этих задач используются компенсационные и параметрические устройства стабилизации.

Параметрический стабилизатор

Его принцип работы заключается в свойствах полупроводниковых приборов. Вольтамперная характеристика полупроводника – стабилитрона показана на графике.

Во время включения стабилитрона свойства подобны характеристике простого диода на основе кремния. Если стабилитрон включить в обратном направлении, то электрический ток сначала будет расти медленно, но при достижении некоторой величины напряжения наступает пробой. Это режим, когда малый прирост напряжения создает большой ток стабилитрона. Пробойное напряжение называют напряжением стабилизации. Во избежание выхода из строя стабилитрона, течение тока ограничивают сопротивлением. При колебании тока стабилитрона от наименьшего до наибольшего значения, напряжение не изменяется.

На схеме показан делитель напряжения, который состоит из балластного сопротивления и стабилитрона. К нему параллельно подключена нагрузка. Во время изменения величины питания меняется и ток резистора. Стабилитрон берет изменения на себя: меняется ток, а напряжение остается постоянным. При изменении резистора нагрузки ток изменится, а напряжение останется постоянным.

Компенсационный стабилизатор

Прибор, рассмотренный ранее очень простой по конструкции, но дает возможность подключать питание прибора с током, который не превышает наибольшего тока стабилитрона. Вследствие этого используют приборы, стабилизирующие напряжение, и получившие название компенсационных. Они состоят из двух видов: параллельные и последовательные.

Называется прибор по методу подключения элементу регулировки. Обычно используются компенсационные стабилизаторы, относящиеся к последовательному виду. Его схема:

Элементом регулировки выступает транзистор, соединенный последовательно с нагрузкой. Напряжение выхода равняется разности значения стабилитрона и эмиттера, которое составляет несколько долей вольта, поэтому считается, что выходное напряжение равно стабилизирующему напряжению.

Рассмотренные приборы обоих типов имеют недостатки: невозможно получить точную величину напряжения выхода и производить регулировку во время работы. Если нужно создать возможность регулирования, то стабилизатор компенсационного вида изготавливают по схеме:

В этом приборе регулировка осуществляется транзистором. Основное напряжение выдает стабилитрон. Если напряжение выхода повышается, база транзистора получается отрицательной в отличие от эмиттера, транзистор откроется на большую величину и ток возрастет. Вследствие этого, напряжение отрицательного значения на коллекторе станет ниже, так же как и на транзисторе. Второй транзистор закроется, его сопротивление повысится, напряжение выводов повысится. Это приводит к снижению напряжения выхода и возвращению к бывшему значению.

При снижении напряжения выхода проходят подобные процессы. Отрегулировать точное напряжение выхода можно резистором настройки.

Стабилизаторы на микросхемах

Такие устройства в интегральном варианте имею повышенные характеристики параметров и свойств, которые отличаются от подобных приборов на полупроводниках. Также они обладают повышенной надежностью, небольшими габаритами и весом, а также небольшой стоимостью.

Последовательный стабилизатор

• 1 – источник напряжения;
• 2 – Элемент регулировки;
• 3 – усилитель;
• 4 – источник основного напряжения;
• 5 – определитель напряжения выхода;
• 6 – сопротивление нагрузки.

Элемент регулировки выступает в качестве изменяемого сопротивления, подключенного по последовательной схеме с нагрузкой. При колебании напряжения меняется сопротивление элемента регулировки так, что происходит компенсация таких колебаний. Воздействие на элемент регулировки производится по обратной связи, которая содержит элемент управления, источник основного напряжения и измеритель напряжения. Этот измеритель является потенциометром, с которого приходит часть напряжения выхода.

Обратная связь регулирует напряжение выхода, использующееся для нагрузки, напряжение выхода потенциометра становится равным основному напряжению. Колебания напряжения от основного создает некоторое падение напряжения на регулировке. Вследствие этого, измеряющим элементом в определенных границах можно осуществлять регулировку напряжения выхода. Если стабилизатор планируется изготовить на определенную величину напряжения, то измеряющий элемент создается внутри микросхемы с компенсацией температуры. При наличии большого интервала напряжения выхода, измеряющий элемент выполняется за микросхемой.

Параллельный стабилизатор

• 1 – источник напряжения;
• 2 –элемент регулирующий;
• 3 – усилитель;
• 4 – источник основного напряжения;
• 5 – измерительный элемент;
• 6 – сопротивление нагрузки.

Если сравнить схемы стабилизаторов, то прибор последовательного вида имеет повышенный КПД при неполной загрузке. Прибор параллельного вида расходует неизменную мощность от источника и выдает ее на элемент регулировки и нагрузку. Стабилизаторы параллельные рекомендуется использовать при неизменных нагрузках при полной загруженности. Стабилизатор параллельный не создает опасности при КЗ, последовательный вид при холостом ходе. При неизменной нагрузке оба прибора создают высокий КПД.

Стабилизатор на микросхеме с 3-мя выводами

Инновационные варианты схем стабилизаторов последовательного вида выполнены на 3-выводной микросхеме. Вследствие того, что есть всего лишь три вывода, их проще использовать в практическом применении, так как они вытесняют остальные виды стабилизаторов в интервале 0,1-3 ампера.

1. U вх – необработанное напряжение входа;
2. U вых –напряжение выхода.

Можно не использовать емкости С1 и С2, однако они позволяют оптимизировать свойства стабилизатора. Емкость С1 применяется для создание стабильности системы, емкость С2 нужна по той причине, что внезапное повышение нагрузки нельзя отследить стабилизатором. В таком случае поддержка тока осуществляется емкостью С2. Практически часто применяются микросхемы серии 7900 от компании Моторола, которые стабилизируют положительную величину напряжения, а 7900 – величину со знаком минус.

Микросхема имеет вид:

Для увеличения надежности и создания охлаждения стабилизатор монтируют на радиатор.

Стабилизаторы на транзисторах

На 1-м рисунке схема на транзисторе 2SC1061.

На выходе прибора получают 12 вольт, на напряжение выхода зависит прямо от напряжения стабилитрона. Наибольший допустимый ток 1 ампер.

При применении транзистора 2N 3055 наибольший допускаемый ток выхода можно повысить до 2 ампер. На 2-м рисунке схема стабилизатора на транзисторе 2N 3055, напряжение выхода, как и на рисунке 1 зависит от напряжения стабилитрона.

• 6 В — напряжение выхода, R1=330, VD=6,6 вольт
• 7,5 В — напряжение выхода, R1=270, VD = 8,2 вольт
• 9 В — напряжение выхода, R1=180, Vd=10

На 3-м рисунке – адаптер для автомобиля – аккумуляторное напряжение в автомобиле равно 12 В. Для создания напряжения меньшего значения применяют такую схему.

Источник