Ниже приведены сразу две схемы 3-х Вольтовых блоков питания .
Они собраны на разных элементах, а конкретную вы сможете выбрать сами, познакомившись с их особенностями и исходя из своих потребностей м возможностей.
На первом рисунке приведена простая схема блока питания на 3 В (ток в нагрузкеке 200 мА) с электронной защитой от перегрузки (Iз = 250 мА). Уровень пульсации выходного напряжения не превышает 8 мВ.

Для нормальной работы стабилизатора напряжение после выпрямителя (на диодах VD1...VD4) может быть от 4,5 до 10 В, но лучше, если оно будет 5...6 В, ≈ меньшая мощность источника теряется на тепловыделение транзистором VT1 при работе стабилизатора. В схеме в качестве источника опорного напряжения используется светодиод HL1 и диоды VD5, VD6. Светодиод является одновременно и индикатором работы блока питания.

Транзистор VT1 крепится на теплорассеивающей пластине. Как рассчитать размер теплоотводящего радиатора можно более подробно посмотреть .
Трансформатор Т1 можно приобрести из унифицированной серии ТН любой, но лучше использовать самые малогабаритные ТИ1-127/220-50 или ТН2-127/220-50. Подойдут также и многие другие типы трансформаторов со вторичной обмоткой на 5...6 В. Конденсаторы С1...СЗ типа К50-35.

Вторая схема использует интегральный стабилизатор DA1, но в отличие от транзисторного стабилизатора, приведенного на первом рисунке, для нормальной работы микросхемы необходимо, чтобы входное напряжение превышало выходное не менее чем на 3,5 В. Это снижает КПД стабилизатора за счет тепловыделения на микросхеме.

При низком выходном напряжении мощность, теряемая в блоке питания, будет превышать отдаваемую в нагрузку. Необходимое выходное напряжение устанавливается подстроечным резистором R2. Микросхема устанавливается на радиатор. Интегральный стабилизатор обеспечивает меньший уровень пульсации выходного напряжения (1 мВ), а также позволяет использовать емкости меньшего номинала.

Для моделирования устройств, приобрел макетную плату. В комплект поставки дополнительно входила плата стабилизатора напряжения на пять и три с половиной вольта.

Размеры платы и расположение контактных штырьков соответствовали масштабу расположения контактов самой макетной платы. Смотрим фото один.

Схема стабилизатора показана на рисунке один.

Увеличенный вид платы стабилизатора показан на фото 2.

Питание на плату подается через универсальный разъем ХР1 и кнопочный выключатель SA1. Для защиты от переполюсовки подключения в схему введен защитный диод VD1, а для индикации включения напряжения питания — светодиод HL1 с гасящим резистором R1. Конденсаторы С1,С2,С3 и С4 — конденсаторы фильтра. С выключателя SA1 напряжение подается на стабилизатор AMS1117 5,0, выходное напряжение которого равно пяти вольтам. Далее это напряжение подается на разъемы XP2,XP3,XP5, XP6 и второй микросхемный стабилизатор AMS1117 3,3, выходной напряжение которого, равно 3,3 вольта. Напряжение на выходных разъемах ХР4 и ХР7 можно коммутировать с помощью прилагаемых к плате перемычек, смотрим фото 2. При работе с данной платой, вместо этих перемычек можно ввести в исследуемую схему измерители тока. При подключении вольтметров к контактам 1, 5 или 2, 6 разъема ХР2, можно контролировать напряжение питания плюс пять вольт. Напряжение +3,3 вольта можно контролировать, подключив вольтметр к контактам 3, 7 и 4, 8 этого же разъема. Разъем ХР5 является разъемом USB.

Отдельно стабилизаторы серии AMS1117 можно приобрести через интернет, я как всегда заказал их через eBay у наших друзей из Китая. Как видно из скриншота микросхемы дешевые, всего 68 рублей за десять штук. Микросхемы этой серии являются линейными стабилизаторами на фиксированные выходные напряжения — 1,2 В; 1,5 В; 1,8 В; 2,5 В; 2,85 В; 3,3 В и 5,0 вольт. Максимально допустимый ток нагрузки этих стабилизаторов равен одному амперу. Максимальное напряжение вход – выход 1,3 В. Максимальное входное напряжение равно +15 В. Минимальный ток нагрузки 0,01 А. Эти микросхемы способны работать в диапазоне температур от -40 до +125 градусов С. Все микросхемы данной серии имеют защиту от превышения тока нагрузки и защиту от превышения температуры кристалла. Данные стабилизаторы с дополнительными элементами способны работать и в схемах регулируемых блоках питания. Схема включения микросхемы AMS1117 1,2 в качестве регулируемого стабилизатора приведена на рисунке 2.

Для данной схемы выходное напряжение рассчитывается по формуле Uвых = Uстаб х (1 + R2/R1). Напряжение Uстаб для микросхемы AMS1117 1,2 равно 1,2 вольта. Минимальное напряжение такого стабилизатора снизу ограничено Uстаб, а сверху оно равно 15 В – 1,3 В = 13,7 В. Где 15 В, это максимальное входное напряжение, а 1,3 вольта – разница напряжений вход – выход стабилизатора. Все схемы с использованием данных микросхем должны иметь выходной танталовый конденсатор величиной 10 мкф. Это снижает нестабильность по току на высоких частотах. Возможно применение и оксидных электролитических конденсаторов величиной 50 мкф и более, желательно использовать высококачественный конденсатор с эквивалентным последовательным сопротивлением 0,5 Ом.
Используемая литература: «Микросхемы для линейных источников питания и их применение» Додэка 1998г.

Схема устройства

Схема, изображенная на рисунке 1, представляет собой регулируемый стабилизатор напряжения и позволяет получить выходное напряжение в пределах 1.25 — 30 вольт. Это позволяет использовать данный стабилизатор для питания пейджеров с 1.5 вольтовым питанием (например Ultra Page UP-10 и т.п.), так и для питания 3-х вольтовых устройств. В моем случае она используется для питания пейджера «Moongose PS-3050», то есть выходное напряжение установлено в 3 вольта.

Работа схемы

При помощи переменного резистора R2 можно установить необходимое выходное напряжение. Выходное напряжение можно рассчитать по формуле Uвых=1.25(1 + R2/R1) .
В качестве регулятора напряжения используется микросхема SD 1083/1084 . Без всяких изменений можно использовать российские аналоги этих микросхем 142 КРЕН22А/142 КРЕН22 . Они различаются только выходным током и в нашем случае это несущественно. На микросхему необходимо установить небольшой радиатор, так как при низком выходном напряжении регулятор работает в токовом режиме и существенно нагревается даже на «холостом» ходу.

Монтаж устройства

Устройство собрано на печатной плате размером 20х40мм. Так как схема очень простая рисунок печатной платы не привожу. Можно собрать и без платы с помощью навесного монтажа.
Собранная плата помещается а отдельную коробочку или монтируется непосредственно в корпусе блока питания. Я разместил свою в корпусе AC-DC адаптера на 12 вольт для радиотелефонов.

Примечание.

Необходимо сначала установить рабочее напряжение на выходе стабилизатора (при помощи резистора R2) и лишь, затем подключать нагрузку.

Другие схемы стабилизаторов.

Переключаемый стабилизатор на 1,5/3 вольта на микросхеме LM317LZ

Это одна из самых простых схем, которую можно собрать на доступной микросхеме LM317LZ . Путем подключения/отключения резистора в цепи обратной связи мы получаем на выходе два разных напряжения. При этом, ток нагрузки может достигать 100 мА.

Только обратите внимание на распиновку микросхемы LM317LZ. Она немного отличается от привычных стабилизаторов.

Простой стабилизатор на микросхеме AMS1117

Простой стабилизатор на различные фиксированные напряжения (от 1,5 до 5 вольт) и ток до 1А. можно собрать на микросхеме AMS1117 -X.X (CX1117-X.X) (где X.X — выходное напряжение). Есть экземпляры микросхем на следующие напряжения: 1.5, 1.8, 2.5, 2.85, 3.3, 5.0 вольт. Также есть микросхемы с регулируемым выходом с обозначением ADJ. Этих микросхем очень много на старых компьютерных платах. Одним из достоинств этого стабилизатора является низкое падение напряжения — всего 1,2 вольта и небольшой размер стабилизатора адаптированный под СМД-монтаж.

Для его работы требуется всего пара конденсаторов. Для эффективного отвода тепла при значительных нагрузках необходимо предусмотреть теплоотводную площадку в районе вывода Vout. Этот стабилизатор также доступен в корпусе TO-252.

Интегральные микросхемы серии LM2931 производства фирм Motorola и Texas Instruments представляют собой линейные стабилизаторы напряжения положительной полярности с малым напряжением насыщения. Эти микросхемы выпускаются в корпусах ТО-220, ТО-263, DIP-8, ТО-92 и рассчитаны на фиксированные выходные напряжения 3,3 В, 5,0В, также есть микросхемы этой серии с регулируемым выходным напряжением. Микросхемы на фиксированное выходное напряжение выпускаются в корпусах с тремя выводами, микросхемы с регулируемым выходным напряжением выпускаются в корпусах с пятью и восемью выводами. Структурный состав микросхем показан на рис. 1, у микросхем на фиксированное выходное напряжение выводы «ADJ» и «ON/OFF» отсутствуют.

Имея в наличии микросхемы типа LM2931AZ-3.3, выпускаемые в трёхвыводном корпусе ТО-92 можно собрать простой стабилизатор на выходное напряжение +3,3 В, рис. 2. Стабилизатор рассчитан на диапазон входных напряжений +4...18 В, максимальный ток нагрузки 100 мА. Рассеиваемая корпусом микросхемы мощность не должна превышать 0,6 Вт. Максимальное входное рабочее напряжение для всех микросхем серии LM2931 26 В. Ток покоя авторского экземпляра стабилизатора составил 0,3 мА при входном напряжении 9 В при отключенной нагрузке.

При токе нагрузки 80 мА напряжение насыщения микросхемы составило 0,35В, это означает, что при выходном напряжении 3,3 В минимальное входное напряжение стабилизатора, при котором сохраняется стабилизация выходного напряжения, будет около 3,65 В. При меньшем токе нагрузки напряжение насыщения регулирующего двухколлекторного p-n-р транзистора Q1 будет меньше. Если напряжение на входе стабилизатора будет меньше суммы выходного напряжения и напряжения насыщения, то ток покоя стабилизатора увеличивается на несколько миллиампер. Малый ток покоя микросхемы LM2931AZ-3.3 и её малое напряжение насыщения позволяет использовать её в качестве стабилизатора напряжения в устройствах с автономным питанием, например, питаемых от литиевых аккумуляторов с номинальным напряжением 3,7В, эксплуатируемых периодически, например, малогабаритные радиоприёмники, радиомикрофоны, измерительные приборы.

Для устройств, работающих круглосуточно от автономных источников энергии, целесообразно применять более экономичные интегральные стабилизаторы напряжения положительной полярности с меньшим током покоя, например, LP2950, LP2951 (75 мкА), МС78ВСхх (50 мкА), MC78FCxx (1,1 мкА).

На рис. 3 представлена схема блока питания с переключаемым выходным напряжением. Это функционально законченное устройство представляет собой блок питания с линейным стабилизатором выходного напряжения, рассчитанным на максимальный ток нагрузки 1,5 А. Выходное напряжение можно установить равным 3,3 В, 5,0 В, 6,5 В или 9,3 В. Напряжение сети переменного тока 220 В поступает на первичную обмотку понижающего трансформатора Т 1 через замкнутые контакты выключателя SA 1, плавкий предохранитель FU1 и защитный резистор R 1. Напряжение переменного тока около 12 В через полимерный самовосстанавливающийся предохранитель FU2 поступает на мостовой диодный выпрямитель VD 1- VD 4, выполненный на диодах Шотки.

Применение таких диодов примерно вдвое уменьшает потери мощности и напряжения на диодам выпрямительного моста, в сравнении, с выпрямительным мостом на обычных кремниевых диодах. Варистор RU 1 защищает трансформатор и диоды Шотки от всплесков напряжения сети. Пульсации выпрямленного напряжения сглаживает конденсатор большой ёмкости С 5. Для увеличения выходного тока и мощности стабилизатора напряжения, установлен мощный дискретный р-п-р транзистор VT 1, который начинает открываться при токе нагрузки более 50 мА. Конденсатор С 7 устраняет самовозбуждение микросхемы DA 1.

Выходное напряжение стабилизатора выбирается с помощью переключателя SA 2. Когда переключаемый контакт находится в верхнем по схеме положении, выходное напряжение стабилизатора будет около 3,3 В. Если переключатель установить на ступеньку ниже, то выходное напряжение стабилизатора увеличится на суммарное рабочее напряжение последовательно включенных диода Шотки VD 5 и светодиода HL 1. Конденсатор С 8 уменьшает броски выходного напряжения при изменении позиции переключателя SA2. Резистор R4 уменьшает ток разрядки конденсатора С8 при переключении выходного напряжения с большего на меньшее. Напряжение насыщения стабилизатора, собранного по схеме рис. 3, без учёта пульсаций напряжения на выводах конденсатора С 5 будет 1,5 В при токе нагрузки 1,5 А, или 1,2 при токе нагрузки 1 А, или 1 В при токе нагрузки 0,5 В.

Это примерно в два...три раза меньше, чем у стабилизаторов напряжения, собранных на распространённых микросхемах интегральных стабилизаторов напряжения серий 78хх, 78Мхх, КР142ЕНхх. При изменении тока нагрузки от 0 до 1,5 А выходное напряжение изменяется не более чем на 10 мВ.

Если в устройстве, собранным по схеме рис. 3, конденсатор С 8 установить ёмкостью 0,047 мкФ, переключатель SA 2 и резистор R4 исключить, а вместо цепочки последовательно включенных светодиодов HL1 - HL3 и диода Шотки VD 5 включить мигающий одноцветный светодиод, зашунтированный маломощным стабилитроном с рабочим напряжением 9 В, например, BZV55C-9V1, и подключить к выходу стабилизатора лампу накаливания на рабочее напряжение 12... 13,5 В, то такая лампа будет вспыхивать в паузах свечения светодиода. В этом случае, желательно конденсатор С 10 установить ёмкостью 47 мкФ.

Большинство деталей блока питания, собранного по схеме рис. 3, можно смонтировать на печатной плате размерами 80x50 мм, рис. 4. Плавкий предохранитель FU1 размещён в держателе предохранителя типа ДВП4-1, закрепленном на корпусе устройства. Варистор FNR-14К471 припаян к клеммам первичной обмотки понижающего трансформатора. Вместо такого варистора можно установить FNR-20K471, MYG20-431, MYG20-471, LF14K471. Постоянные резисторы типов РПМ, МЛТ, С1-4, С2-23, С2-33 или аналогичные общего применения соответствующей мощности. Оксидные конденсаторы типов К50-35, К50-68 или импортные аналоги. Неполярные конденсаторы керамические или малогабаритные плёночные на рабочее напряжение не менее 25 В. Диоды Шотки 1N5822 можно заменить аналогичными MBRS340T3, MBRS360T3, MBRD340, MBR340, MBR350, SR360, 5GWZ47. Диод SB140 можно заменить на любой из 1N5817 - 1N5819, MBRS130LT3, MBR0520LT1, MBR0520LT3.

Упомянутые в вариантах возможных замен диоды Шотки выполнены в различных корпусах. Транзистор VT 1 должен быть с коэффициентом передачи тока базы не менее 40 при токе коллектора 1 А. Можно заменить любым из серий КТ818, 2Т818, КТ855, 2SA1293, 2SA1441, 2SA473. Транзистор устанавливают на дюралюминиевый теплоотвод. Упомянутые транзисторы имеют различия в цоколёвках выводов и типе корпуса. Перед установкой обязательно измеряйте у транзистора коэффициент передачи тока базы, особенно это касается мощных отечественных транзисторов упомянутых серий, среди которых часто встречаются экземпляры с h21э меньше 10. Микросхемы серии LM2931, выпускаемые в корпусах различных типов, имеют различия в цоколёвках выводов.

На принципиальной схеме указана цоколёвка для микросхем в корпусе ТО-92 (КТ-26) — пластмассовый корпус как у отечественных транзисторов КТ502, КТ209. Светодиоды HL1, HL2 отечественные красного цвета свечения с прямым рабочим напряжением около 1,5В. Светодиод RL50-CB744D синего цвета свечения с прямым рабочим напряжением 2,8 В. От рабочего напряжения светодиодов зависят выходные напряжения стабилизатора. Вместо светодиодов можно установить по несколько последовательно включенных маломощных кремниевых диодов, например, КД522, 1N4148, или маломощные стабилитроны на необходимое рабочее напряжение. Выключатель питания SA1 малогабаритный клавишный типа SS21 (4 А, ~250 В). Переключатель SA 2 любого типа на 4 положения свободные группы контактов соединяют параллельно. Полимерный самовосстанавливающийся предохранитель MF-R160 можно заменить на LP30-160, LP60-160.

Унифицированный понижающий трансформатор ТП8-25-220-50 можно заменить на ТП8-26-220-50. Эти трансформаторы имеют по две вторичные обмотки, которые нужно соединить параллельно, соблюдая фазировку. Подойдут и другие трансформаторы с габаритной мощностью 20...30 Вт, вторичная обмотка которых рассчитана на выходное напряжение 11... 14 В при токе нагрузки 1,5 А . Резистор R 1 устанавливают сопротивлением, примерно равным половине сопротивления первичной обмотки трансформатора.

Бутов А.Л.

Литература:

1.Миниатюрные силовые трансформаторы HR. —

1. Тороидальные силовые трансформаторы HR. — Радиоконструктор, 2011, № 6, № 9.
2. Бутов А.Л. Стабилизаторы на микросхемах AMS1117- хх. — Радиоконструктор, 2008, № 6, с. 24, 25.
3. Бутов А.Л. Стабилизаторы напряжения на ИМС L88MS33T. — Радиоконструктор, 2011, №11, с. 14-16.
4. Бутов А.Л. Мощный низковольтный регулируемый блок питания на LX8384-00CP. —

Радиоконструктор, 2012, №11, с. 13- 16.