Делаем лабораторный БП 0-60В 0-5А

Предлагаемый лабораторный БП отличается от других, представленных на нашем сайте, простотой конструкции и высоким выходным током и напряжением, регулируемым в диапазоне 0-60 В.

Схема лабораторного БП 0-60 В 0-5 А

Регулировка напряжения осуществляется с помощью потенциометра, аналогового, но также может быть выполнена в цифровом виде, аналогично регулировке тока.


Ограничение тока зашито в саму микросхему и её регулировка состоит в подаче напряжения в диапазоне 0-5 В на вывод регулировки тока.

Вот что указано в техпаспорте OPA548:

  • Широкий диапазон питания: один источник питания: от 8 В до 60 В, двойной источник: от ±4 В до ±30 В
  • Высокий выходной ток: 3 А непрерывный, пиковый ток 5 А
  • Полная защита: отключение при перегреве, регулируемый предел тока
  • Управление отключением выхода
  • Индикатор отключения при перегреве
  • Высокая скорость нарастания: 10 В
  • Малый ток покоя

Описание работы блока питания

Микросхема OPA548 представляет собой недорогой высоковольтный и сильноточный операционный усилитель, который идеально подходит для управления широким спектром нагрузок. Микросхема обеспечивает превосходную точность сигнала низкого уровня и высокое выходное напряжение и ток.

Чип OPA548 работает от одного или двухполярного источников питания, что обеспечивает гибкость конструкции. В режиме однополярного питания входной синфазный диапазон расширяется до уровня земли.

OPA548 имеет внутреннюю защиту от перегрева и токовых перегрузок. Кроме того, чип был разработан для точного ограничения тока по выбору пользователя. В отличие от других конструкций, в которых последовательно с цепью выходного тока используется силовой резистор, OPA548 косвенно определяет нагрузку. Это позволяет регулировать ограничение тока в диапазоне от 0 до 5 А с помощью резистора и потенциометра, или управлять цифровым способом с помощью ЦАП выходного напряжения или выходного тока. Вот как выглядит типичное подключение, взятое из даташита:

Интересное на схемафоруме:
Сколько раз ПоверБанк может зарядить телефон?

Здесь сигнализацию режима CV/CC пришлось реализовать на LM358. Аналогично с оптической сигнализацией температурной защиты, напрямую она недоступна, проще всего было добавить старую добрую 74HC04.

Максимальное выходное напряжение, которое удалось на практике получить, было 43 В, что является результатом используемого трансформатора. Схема может и выше, но тут ориентировались на зарядку LiPo 10S2P и БП как раз хватает для данных нужд.

Минимальное напряжение получилось 0,8 В, но опять же регулировка от 0 не понадобилась. Немного удивил довольно высокий минимальный ток, на КЗ в режиме СС течет 0,8 А, хотя предполагалось 0,1 А, не понятно почему так получилось.

Теперь немного о самой конструкции. Поскольку имевшийся в корпусе заводской китайских блок питания благополучно сгорел, была выполнена его переделка.

Остался только металлический корпус и панель дисплея, остальное ушло. В том числе трансформатор – оказалось что одной вспомогательной обмотки будет недостаточно для питания всего, только цифровые индикаторы напряжения и тока, добавили второй маломощный трансформатор, чтобы получить корректную работу блока питания. Радиатор тоже добавлен, вентилятора на фото не видно, пришлось заказывать, типичные компьютерные для этого корпуса оказались высоковаты. Все подобрано под используемый корпус.

И напоследок, хотим обратить внимание на очень важную деталь. Так как версия в корпусе ТО-247 стоила вдвое дешевле ТО-220-7, купили более дешевые, опасаясь повредить их при испытаниях. В любом случае цена была непомерно высокой, 1000 рублей + доставка.

Поскольку ахиллесовой пятой этого и подобных решений является SOA схемы, применили прием, который значительно улучшил ситуацию. Использовали корпус какого-то сгоревшего регулятора STR и припаяли к нему OPA. Только эту большую ногу через качественную прокладку и пасту прикрутили к радиатору. Использовали винт М4 из нержавеющей стали, он должен быть плотно затянут.

Интересное на схемафоруме:
Софтовые инструменты радиолюбителя

Выводы и рекомендации

На наш взгляд, стоит всё-таки склоняться в мощным схемам источников, так как более высокий ток имеет смысл, причем в нескольких сценариях:

  1. Схемы с микроконтроллером и большим количеством светодиодов нуждаются в стабильных 5 В с токами от 1 до 5 А и более.
  2. Мастерам по обслуживанию ноутбуков регулярно требуется блок питания мощностью 2 А и напряжением до 24 В.
  3. Если делаем что-то с большим количеством больших двигателей постоянного тока или шаговых двигателей, выход по току до 10 А может оказаться недостаточным. Если например есть три шаговых двигателя, каждый из которых потребляет 1,5 А при 12 В, плюс нужно добавить питание драйвера и разогнать напряжение до 48 В, чтобы сделать удерживающий момент на микрошагах разумным, то быстро достигнем потребности в 5 А. И добавьте питание к контроллеру, насосу охлаждающей жидкости, вентиляторам и т. д.
  4. Зарядка аккумуляторов и эмуляция пакета при ремонте электровелосипедов, самокатов или даже роботов-уборщиков – там очень большой ток при различном напряжении.
  5. Тестировать прототип автомобильного аудио преобразователя также лучше от сети, а не от автомобильного аккумулятора. Меньший риск неожиданных взрывов, затопления кислотой или чего-то еще, что может произойти при коротком замыкании свинцового аккумулятора.

Так что недостатка в ситуациях нет, хотя тем, кто занимается чисто небольшими схемами, больше 20В/2А и не надо.