Наша сеть партнеров Banwar
Радіоаматорові для перевірки і налагодження схем досить часто потрібен регульований блок живлення. Пропонований імпульсний блок живлення крім стабілізації вихідної напруги також обмежує струм навантаження, тим самим, стабілізуючи вихідний струм. Крім цього, як відомо, імпульсні блоки живлення забезпечують дуже високий ККД в різних режимах роботи.
А також, представлена схема блоку не боїться тривалих замикань виходу, що важливо для лабораторного блоку живлення. Так, як часто до блоку живлення підключаються лише частково перевірені схеми. Даний блок здатний працювати як джерело струму для пристроїв електролізу, електроформінга і інших, для харчування яких потрібно обмежений або стабілізований струм.
Лабораторний блок живлення може бути використаний для зарядки майже всіх типів акумуляторів . У спеціалізованій літературі є багато описів регульованих блоків живлення. Розглянутий у цій статті джерело має більш широкі функціональні можливості, відрізняється простотою конструкції і як будь-який імпульсний блок живлення - високим ККД.
Функціональна схема імпульсного блоку живлення:
Стабілізатор напруги, який здійснює широтно-імпульсне регулювання, виконаний на ключі VT1 і є основою пристрою. Після ланцюжка L1, С1 - накопичувальних елементів, підключені послідовно лінійний обмежувач струму з можливістю регулювання - А1 і A3 - стабілізатор напруги. При закритому транзисторі VT1, ток з дроселя L1 через діод VD1 тече (дивіться схему) в конденсатор С1, а також в навантаження. Обмеження струму навантаження в діапазоні 0,01 ... 5 А забезпечується елементом А1. Регулювання вихідної напруги в діапазоні 0 ... 30 В здійснюється стабілізатором A3.
Високий рівень ККД і стабілізація вихідних параметрів імпульсного блоку живлення забезпечується диференціальними підсилювачами А2 і А4 (коефіцієнт посилення = 5), які забезпечують контроль рівня осідання напруги на блоці А1 і блоці A3, і в тому випадку, коли одна з напруг занадто велике, по сигналу від модуля широтно-імпульсного регулятора А5 закривається транзистор VT1. Незначна розсіюється на регулюючих елементах потужність, в порівнянні з лінійним регулюванням, дозволяє зменшити розміри радіаторів, що значно підвищує надійність регульованого лабораторного блоку живлення і дозволяє знизити його габарити і масу.
Принципова схема імпульсного регульованого блоку живлення:
Широтно-імпульсний регулятор лабораторного блоку живлення зібраний на транзисторах VT1-VT3, конденсаторі С1, діод VD3, светодиоде HL1 і резисторах R3-R8. Обмежувач струму, по суті, стабілізатор струму зібраний на елементах VT6, VT7, VD6-VD10, R10-R20, SA2. Мікросхема DA4 є стабілізатором напруги. Операційні підсилювачі КР1408УД1 (DA3 і DA5) і резистори R21, R23, R25, R26 і R28, R31.R33, R34 є диференціальними підсилювачами. Напруга знижується трансформатором Т1 до 30 В і надходить на діодний міст VD4, випрямляється, а потім згладжує конденсатором С4 і надходить на імпульсний стабілізатор.
На стабілітроні VD1 резисторі R1 виконаний параметричний стабілізатор напруги для забезпечення харчування задає генератора, який зібраний на транзисторі VT2. Підсилювач струму генератора, що задає виконаний на польовому транзисторі VT3. Комутатор зібраний на транзисторі VT4. Визначальним фактором при виборі частоти генерації в 40 кГц було відповідність частотним параметрами транзистора КТ825Г.
Параметричний стабілізатор регульованого блоку живлення, виконаний на світлодіоді HL1 і резистори R2, який виконує фіксацію рівня напруги на емітер транзистора VT1. Для захисту емітерного переходу цього транзистора від зворотного напруги служить діод VD3. Коли транзистор VT4 відкривається, він виконує підключення дроселя L1 до виходу випрямного моста VD4. Струм, що протікає через дросель L1 заряджає конденсатор С8. При зміні рівня напруги на базі транзистора VT1, відбувається зміна ширини імпульсів, які відкривають транзистор VT4. Таким чином, змінюється рівень накопиченого напруги на конденсаторі С8.
Рівень напруги на вході обмежувача струму А1 досить високий, тому довелося відмовитися від використання мікросхеми LT1084 і виконати його на дискретних елементах. Крім цього дискретні елементи забезпечують більш високу ККД роботи лабораторного блоку живлення. У стабілізаторі токозадающій резистор забезпечує падіння напруги 1,25 В, таким чином, при струмі рівному 5 А потужність розсіювання на даному резисторі складе 6,25 Вт. Величина падіння напруги (UR) на токозадающего резистори обмежувача струму А1 являє собою різницю напруг між значеннями на диодной ланцюжку VD6-VD10 і в точці база-емітер транзисторів VT6, VT7. У нашому випадку UR становить близько 0,6 В. розсіюється на резисторі R20 потужність (при струмі 5 А) приблизно 3 Вт. Розрахунок опору токозадающего резистора Rт здійснюється за формулою Rт = UR / I, де I - необхідний струм.
Наш імпульсний лабораторний блок живлення є регульованим, під час роботи можна вибрати будь-який з 11 (!) Робочих режимів щодо обмеження максимального рівня струму: 10 мА, 50 мА, 100 мА, 250 мА, 500 мА, 750 мА; 1 А, 2А, 3 А, 4 А, 5 А, яким відповідають резистори з R10 по R20. Так як напруга змінюється на конденсаторі С8 в великому діапазоні, то струм через ланцюг, що складається з діодів VD6-VD10, визначається стабілізатором на світлодіоді HL2 і транзисторі VT5. Ланцюжок діодів VD6-VD10 - це, по суті, стабистор, струм через який в межах 9 ... 14 мА регулює резистор R22. Діоди VD13, VD14 забезпечують високу надійність регульованого стабілізатора А3, виконаного на мікросхемі DA4. Через ці діоди конденсатори С12 і С13 розряджаються, коли блок живлення відключається від мережі. Таким чином, запобігає самозбудження стабілізатора.
Щоб отримати в ланцюзі керуючого електрода нульове напруга, через дільник R27, R30 від стабілізатора DA2 подається напруга негативної полярності. Зібраний на діодному мосту VD2 і стабілізаторах DA1 і DA2 випрямляч живить цифровий вольтметр, виконаний на мікросхемі КР572ПВ2А. З ОУ DA3 і DA5 вихідні сигнали після діодів VD11 і VD12 направляються на загальне навантаження - дільник на резисторах R3, R4.
Індикація того, що лабораторний блок живлення знаходиться в режимі обмеження стабілізації струму здійснюється світлодіодом HL3. При збільшенні падіння напруги на стабілізаторі А3 або обмежувачі А1 на резисторі R4 відбувається зростання напруги. Коли його значення перевищить рівень приблизно 3 В, то транзистор VT1 відкриється, і імпульси, що генеруються транзистором VT2, скоротяться.
Конструкція і деталі. Готовий регульований імпульсний блок живлення може бути змонтований в корпусі з розмірами 90х170x270 мм. Для установки транзистора VT4 і діода VD5 можна використовувати один радіатор площею 200 см2, ізолюючі прокладки не потрібні. Транзистор VT6 встановлюється із застосуванням теплоізолюючих прокладки на радіатор площею 400 см2, на нього ж монтується стабілізатор DA4. Діоди VD6-VD10 також має сенс розмістити на тепловідведення для підвищення температурної стабільності.
Спочатку монтаж елементів імпульсного блоку живлення виконаний на універсальної макетної платі. Розведення друкованої плати можна виконати при бажанні. Понижуючий трансформатор Т1 може бути виготовлений з трансформатора блоку живлення лампового телевізора. Для цього розбирають муздрамтеатр, знімають котушки. Підраховуючи витки, розмотують обмотки розжарювання, які розташовані в першому шарі і мають найбільший діаметр дроту. Отримане число витків множимо на 5 - це і буде кількість витків II обмотки. Після цього необхідно повністю змотати на одну шпулю анодні обмотки з обох котушок. А після цього половинне число витків обмотки II намотують на кожну котушку, внавал, в два дроти анодної обмотки. Перетин дроту анодної обмотки 0,5 мм 2. Тобто використовуючи намотування в два дроти отримуємо перетин 1 мм2, таким чином отримуємо струм навантаження 5 А. Число витків обмотки III визначається множенням на 3 число витків накальной обмотки. III обмотку можна намотати на одну з котушок. Споживання по цій обмотці незначне, тому асиметрія магнітного поля незначна. Намотування теж виробляється в два дроти. З'єднання полуобмоток III проводиться послідовно з відведенням від точки з'єднання, з урахуванням фазировки і тільки після складання магнітопровода. На муздрамтеатрі Б48 з фериту 1500НМ1 намотується дросель L1. Намотування проводиться внавал в два дроти анодної обмотки до повного заповнення каркаса.
Текстолітова шайба товщиною 1 мм, вставлена між чашками служить для створення немагнітний зазору. Зібраний дросель стягується болтом М6 і просочується клеєм БФ-2. Для сушки і полімеризація клею необхідно витримати просочений дросель в духовці при температурі 100 ° С. Стабілізатор LT1084 (DA4) допускається замінити на вітчизняний аналог КР142ЕН22А. Для підвищення терміну служби змінного резистора R29 можна використовувати дротяний типу ППБ. З урахуванням того, що через перемикач SA2 протікають значні струми, для підвищення його надійності краще застосувати керамічний галетний перемикач 11П3Н, причому з'єднати його контакти паралельно. Замість світлодіода АЛ307КМ (HL3) в пропонованому лабораторному блоці живлення можна використовувати закордонний аналог L-543SRC-E.
Налагодження. Нульове напруга на виході імпульсного блоку живлення відбудовують підбором резистора R30, при цьому движок змінного резистора R29 повинен бути в нижньому за схемою положенні. Значення 30 В підбирають резистором R32 при цьому движок змінного резистора R29 повинен бути в верхньому по схемі положенні. Підключивши до висновків 2 і 3 стабілізатора DA4 вольтметр домагаються 1,5 В, підбираючи резистор R4. Під час налагодження допускається застосування підлаштування резисторів. Але не рекомендується використовувати їх для постійної експлуатації в лабораторному блоці живлення через нестабільність опору.
Після завершення налагодження джерела напруги, до вихідних клем регульованого блоку живлення через амперметр підключають навантаження. Регулюючи вихідна напруга за допомогою резистора R29, по підключеному амперметрі і вбудованому цифровому вольтметру контролюють вихідні параметри. Швидше за все, що при малих токах, через наявність струмів управління стабілізатора DA4, виникне необхідність коригування опору резисторів R10-R12. Далі слід, контролюючи світлодіод HL3 перевірити роботу в режимі обмеження струму на всіх межах імпульсного блоку живлення.
Розглянутий лабораторний блок живлення досить зручний в роботі, в тому числі може використовуватися для зарядки акумуляторних батарей - в тому числі автомобільних. За свідченнями вбудованого вольтметра визначають кінцеве напруга зарядки, а перемикачем SA2 встановлюють необхідний струм зарядки і виробляють підключення акумуляторної батареї. Акумулятор заряджається стабільним струмом, і при досягненні встановленого напруги зарядка припиняється. Дослідна експлуатація протягом трьох років показала високу надійність і зручність розробленого регульованого блоку живлення.