Линейно захранване 30В, 3А/4.5А с цифрово управление / Linear power supply 30V, 3A/4.5A with digital control
Статус на проекта: Активен / Project Status: Active
[10032025БГ] Ето, че след доста перипетии с реализацията на този проект настъпи момента в който да го публикувам. По надолу и по нататък във времето ще опиша какви точно проблеми възникнаха и как съм ги решавал, а сега е редно да опиша устройството като функционалност, технически параметри и да представя снимки на завършеното изделие. Както става ясно от заглавието това е класическо линейно (трансформаторно) захранване с цифрово управление. Схемата по която е реализирана силовата част е може би на повече от 50 години, а управлението се осъществява с цифрови методи - микроконтролер. Основен критерий при разработката на захранването беше минимална цена на вложените компоненти при запазване или подобряване на параметрите на първоначалното устройство. Базовите характеристики са както следва:
÷Входно захранващо напрежение - 230VAC - за тези които са на 110VAC или друго мрежово напрежение адаптацията е с подбор на съответният силов трансформатор на входа
÷Изходно регулируемо напрежение - от 0VDC до 30VDC ( при пълен товар в изхода реално са постижими 24VDC)
÷Изходен ток - от 0A до 4,6A – зависи от мощността на силовият трансформатор и на тока който може да издържи изходният транзистор, характерно е това, че максимално топлинно натоварване върху транзистора се получава при малки изходни напрежения и големи токове - за транзистора който аз съм подбрал съм приел като максимална възможност за токоограничение - 4.6А
÷Разбира се има още много други параметри като (ще използвам английските им термини за да не обърквам автоматичният преводач): Load Regulation (Voltage and Current), Line Regulation (Voltage and Current), Ripple and Noise, но тях не съм ги мерил специално, все пак това е устройство планирано за изработка от любители и за любителски цели, просто на някои места съм подобрил (доколкото са ми стигнали познанията) схемната реализация така, че да се получат максимално добри параметри при ниска цена.
÷Сериен I2C интерфейс (за варианта с STM32F030CC микроконтролер) позволяващ управлението на устройство от устройство или дистанционно управление с USB адаптерен кабел от персонален компютър под Windows.
÷Реални геометрични размери на алуминиевата кутия(ШxВxД): 116mm x 50mm x 216mm
÷Геометрични размери на алуминиевата кутия с които обичайно търговците я обявяват за продажба на търговските площадки /подходящи са за търсене на оптимална цена на кутията(ШxВxД): 115mm x 50mm x 218mm. Продавачите също така често го обявяват като - WA41 enclosure.
За кого всъщност пиша всичко това на тази интернет страница? - проекта е предвиден за самостоятелна изработка в домашни условия, може да се ползва от начинаещи разработчици на фърмуер за микроконтролери STM32 за запознаване с възможностите на периферията им както и модифициране на програмата под собствените им нужди.
[10032025EN] Here, after a lot of vicissitudes with the implementation of this project, the moment has come to publish it. Further down and further in time, I will describe exactly what problems arose and how I solved them, and now it is right to describe the device in terms of functionality, technical parameters and present photos of the finished product. As the title implies, this is a classic linear (transformer) power supply with digital control. The scheme according to which the power part is implemented is probably more than 50 years old, and the control is carried out with digital methods - a microcontroller. The main criterion in the development of the power supply was the minimum cost of the components used while maintaining or improving the parameters of the initial device. The basic characteristics are as follows:
÷Input supply voltage - 230VAC - for those who are on 110VAC or other mains voltage, the adaptation is with the selection of the appropriate power transformer at the input
÷Output adjustable voltage - from 0VDC to 30VDC (at full load in the output, 24VDC is actually achievable)
÷The output current - from 0A to 4.6A - depends on the power of the power transformer and the current that the output transistor can withstand, it is characteristic that the maximum thermal load on the transistor is obtained at small output voltages and high currents - for the transistor that I have selected I have taken as the maximum possibility for current limitation - 4.6A
÷Of course, there are many other parameters such as (I will use their English terms so as not to confuse the automatic translator): Load Regulation (Voltage and Current), Line Regulation (Voltage and Current), Ripple and Noise, but I have not measured them specifically, after all, this is a device planned for amateur and amateur purposes, just in some places I have improved (as far as I have enough knowledge) the schematic implementation like this, to get the best possible parameters at a low price.
÷Serial I2C interface (for the version with STM32F030CC microcontroller) allowing device-to-device control or remote control with a USB adapter cable from a Windows PC.
÷Actual geometric dimensions of the aluminum box (W x H x D): 116mm x 50mm x 216mm
÷Geometric dimensions of the aluminum box with which traders usually advertise it for sale on trading platforms / are suitable for searching for the optimal price of the box (W x H x D): 115mm x 50mm x 218mm. Sellers also often advertise it as - WA41 enclosure.
Who am I actually writing all this about on this website? - The project is designed for self-production at home, can be used by novice developers of firmware for STM32 microcontrollers to get acquainted with the capabilities of their peripherals, as well as modify the program according to their own needs.
[13032025БГ] Преди известно време промених мястото си на местоживеене и така “линейното захранване” което ползвах остана в старият ми дом. Написах линейно захранване в кавички защото нещо направено набързо, в кутия от стабилизатор за черно бял телевизор преди по вече от 30 години .... то си работи и до сега, ползвам го в работилницата където сглобявам авиомодели, там е доста прашно, влажно и доста се захабило т.е. и на него годините не са му простили както и на мен 😊. По спомени за направата му използвах собственоръчно изчислен и навит трансформатор (с Ш образни ламели от дросела на улична лампа, който го гласях за аудио усилвател), мощните транзистори в изхода са КТ818ГМ и КТ819ГМ, пред напрежението им се задава от линейни стабилизатори LM317 и LM337. Спомням си как в университета учихме за схемата на свързване на биполярният транзистор - общ колектор и аз веднага я направих за да разширя обхвата на изходният ток на интегралните стабилизатори. Е да ама тогава още не бяхме учили за теорията на обратната връзка, та сигнала за нея го взех от базата на транзисторите. После все се канех да го оправя но така и не го направих, нали си работеше, а това че изходното напрежение е зависимо от товара не ми е пречило особено. Другото което имаше като недостатък е липсата на индикация за ток и напрежение в изхода, както и липсата на токоограничение - има само стопяеми предпазители. Може би е редно да спомена и добрите му страни, а те са: безшумен трансформатор (колкото и да е странно, първият и единствен собственоръчно навит от мен в домашни условия трансформатор се оказа доста сполучлив, в момента доста от китайските захранвания на пазара, независимо че са промишлени образци не могат да се похвалят с това), пасивно охлаждане (не знам защо шумът от вентилаторите винаги ми е бил неприятен и дори осцилоскопа, който купих, предпочетох по-слаб модел, но без вентилатор.), все пак линейното захранване си е линейно т.е. безценно при прототипиране - особено на аналогови схеми. Като куриоз, за период от три, четири години даже го ползвах като основно захранване на работното си място - малка фирма опитваща се да оцелее в дивите пазарни условия на 90-те години. И като изписах толкова слова за миналото ще трябва и да публикувам някоя снимка от това “чудо на инженерната мисъл” 😊 [13032025EN] Some time ago I changed my place of residence and so the "linear power supply" I used remained in my old home. I wrote a linear power supply in quotes because something was done in a hurry, in a stabilizer box for a black and white TV more than 30 years ago .... It works to this day, I use it in the workshop where I assemble aircraft models, it is quite dusty, damp and quite worn out, i.e. the years have not forgiven him as well as me 😊. Based on memories of making it, I used a self-calculated and wound transformer (with Sh-shaped lamellas from the choke of a street lamp, which I prepared for an audio amplifier), the power transistors in the output are KT818GM and KT819GM, in base voltage is set by linear stabilizers LM317 and LM337. I remember how at university we learned about the connection scheme of the bipolar transistor - common collector and I immediately made it to expand the range of the output current of the integral stabilizers. Well, yes, but then we hadn't yet learned about the theory of feedback, so I took the signal for it from the base of transistors. Then I was always going to fix it, but I never did it, it worked, and the fact that the output voltage is dependent on the load did not bother me much. The other drawback was the lack of indication of current and voltage in the output, as well as the lack of current limitation - there are only fusible fuses. Perhaps it is right to mention its good points, and they are: a silent transformer (oddly enough, the first and only transformer I wound up at home turned out to be quite successful, at the moment many of the Chinese power supplies on the market, despite the fact that they are industrial samples, cannot boast of this), passive cooling (I don't know why the noise from fans has always been unpleasant to me, and even the oscilloscope I bought I preferred to have a weaker model, but without a fan.), after all, the linear power supply is linear, i.e. invaluable for prototyping - especially on analog circuits. As a curiosity, for a period of three, four years, I even used it as the main power supply of my workplace - a small company trying to survive in the wild market conditions of the 90s. And since I have written so many words about the past, I will have to publish a photo of this "miracle of engineering thought" 😊
[27032025БГ] От снимките публикувани до сега вероятно ви е станало ясно, че вече имам едно завършено устройство и възнамерявам да опиша и документирам изработката на второто такова. За илюстриране на днешната публикация, а тя ще се сведе до упоменаване на основните функционални възли на захранването ще използвам снимка от експерименталната фаза по изработка на първото устройство. Основните възли са пет:
- Силов трансформатор от тороидален тип с параметри - 230V - 2x10V/5A. В процеса на изработка на устройството ще го “модернизираме” малко, така, че да посрещне нашите нужди, но нека това не ви плаши, трансформатора е достатъчно голям и добавени намотки се правят лесно. Това и определи избора на илюстративна снимка за днешната публикация, на нея се виждат двете допълнителни намотки направени по време на тестовете с червен и зелен проводник съответно от по 33 навивки всяка. !!! За окончателното устройство е използван проводник със съвсем други параметри закупен от AliExpress.
- Силова платка със съответните електронни компоненти която осъществява основната функция на устройството (осигуряване на изправено, регулирано и стабилизирано напрежение на изхода на устройството, респективно ток). Купува се също като кит за самостоятелно сглобяване от AliExpress.
- Платка за управление на устройството. Нея си я поръчваме за изработка от фабрика за производство на печатни платки (необходимите Гербер файлове ще бъдат приложени по долу) - основните компоненти за насищането и, такива като контролер, LCD и енкодер също съм ги купувал от AliExpress. Останалите елементи са от локални магазини.
- Алуминиева кутия, във нея е монтирано всичко това и също така служи като радиатор за охлаждане на мощният транзистор.
- Интерфейсна платка - осъществява връзката между две устройства или между устройството и персонален компютър. Също си я поръчваме в специализирана фабрика с приложените по надолу Гербер файлове.
- Допълнителни аксесоари - Изходни конектори тип “банан”, захранващ превключвател, врътка за енкодера и конектори за интерфейса - за всички тях ще бъде предоставена информация по долу.
Ако забелязахте до сега не съм споменал за пълен списък на компонентите (BOM) изграждащи устройството. Такъв просто няма 😊, независимо, че всичко е разработено с помощта на съвременни CAD системи и генерирането е въпрос на няколко щраквания с мишката. Идеята ми е да ви се наложи да четете внимателно правейки си собствен списък какво да си закупите и така да се запознаете детайлно с устройството - тоест действително да прецените дали изработката му е по силите ви. Сигурно ви е направило впечатление колко пъти до сега сте прочели думичката Aliexpress - ами няма как, просто цената на някои компоненти там е без конкуренция. Съвсем друг е въпроса с качеството и автентичността на закупената стока, но аз съм се постарал да сведа до минимум риска при избора на ключови компоненти - основно имам пред вид микроконтролера. По време на изработката на първото устройство имаше доста изненади със закупените от Китай части, по едно време даже като заглавие на тази публикация мислех да напиша - Игра на китайска рулетка. С това приключвам уводната част и започвам с описанието на доставка, поръчка, изработка и сглобяване на устройството възел по възел. Естествено ще започна с най малко приятната за мене част ->
[27032025EN] From the photos published so far, it has probably become clear to you that I already have one completed device and I intend to describe and document the construction of the second one. To illustrate today's publication, which will be reduced to mentioning the main functional nodes of the power supply, I will use a photo from the experimental phase of the construction of the first device. The main nodes are five:
- Toroidal power transformer with parameters - 230V - 2x10V/5A. In the process of making the device, we will “modernize” it a little, so that it meets our needs, but don't let this scare you, the transformer is large enough and additional windings are easy to make. This determined the choice of an illustrative photo for today's publication, it shows the two additional windings made during the tests with red and green wire, respectively, of 33 turns each. !!! For the final device, a wire with completely different parameters was used, purchased from AliExpress.
- A power board with the corresponding electronic components that performs the main function of the device (providing a rectified, regulated and stabilized voltage at the device's output, respectively current). It can also be purchased as a self-assembly kit from AliExpress.
- Device control board. We order it from a PCB factory (the necessary Gerber files will be attached below) - the main components for the saturation, such as the controller, LCD and encoder, I also bought from AliExpress. The remaining elements are from local stores.
- An aluminum box houses all of this and also serves as a radiator to cool the powerful transistor.
- Interface board - establishes the connection between two devices or between the device and a personal computer. We also order it from a specialized factory with the Gerber files attached below.
- Additional accessories - Banana output connectors, power switch, encoder knob and interface connectors - information will be provided below.
If you noticed, I haven't mentioned a complete list of components (BOM) that make up the device. There simply isn't one 😊, despite the fact that everything was developed using modern CAD systems and generation is a matter of a few mouse clicks. My idea is for you to read carefully, making your own list of what to buy and thus familiarize yourself with the device in detail - that is, to really assess whether its manufacture is within your capabilities. You must have been impressed by how many times you have read the word Aliexpress - well, there's no way, it's just that the price of some components there is unbeatable. The quality and authenticity of the purchased goods is a completely different matter, but I have tried to minimize the risk when choosing key components - I mainly mean the microcontroller. During the manufacture of the first device, there were quite a few surprises with the parts purchased from China, at one time I even thought of writing - A game of Chinese roulette as the title of this publication. With this I end the introductory part and begin with the description of delivery, ordering, manufacturing and assembly of the device node by node. Naturally I will start with the least pleasant part for me ->