|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ Регульований стабілізатор напруги та струму. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Стабілізатори напруги У радіоаматорській практиці під час експериментальних робіт нерідко виникає потреба мати під рукою універсальний блок живлення. Якщо підсумувати вимоги до джерела живлення при розробці та налагодженні аналогових та цифрових пристроїв, то, крім високих вимог до якості вихідної напруги та широкого інтервалу її регулювання, дуже важливо, щоб він поєднував у собі функції високоякісних джерел струму та напруги. Один з варіантів такого пристрою пропонуємо до уваги наших читачів. Пропонований блок живлення дозволяє використовувати його як джерело напруги і як джерело постійного струму. До безперечних плюсів цього блоку, крім універсальності, можна віднести і наявність керованого захисту від замикання в навантаженні "за умовчанням". Джерело живлення, схема якого показано на малюнку, може задовольнити більшу частину запитів радіоаматорів-експериментаторів. Більше трьох років (і за цей час блок живлення жодного разу не підвів) автор експлуатує його, застосовуючи в експериментах та налагодженні аналогових та цифрових пристроїв та закінчуючи зарядкою автомобільних акумуляторів.
Функціонально блок живлення являє собою два взаємно незалежні вузли стабілізації струму і напруги, що працюють на загальний елемент управління вихідним сигналом. Розглянемо призначення елементів пропонованого пристрою. На діодах VD1-VD4 зібраний випрямляч, а на конденсаторах С1-C3 - фільтр напруги живлення, що згладжує. Транзистори VT1-VT4 - потужний регулюючий елемент, який керує вихідною напругою та струмом. Застосування кількох паралельно включених транзисторів, крім поділу з-поміж них струму навантаження, має сенс ще з низки причин. По-перше, таке рішення дозволяє рознести точки нагріву тепловідведення, що підвищує його ефективність, даючи можливість зменшити його розміри. По-друге, можна використовувати дешеві транзистори з максимальним допустимим струмом колектора менше максимального струму навантаження без зниження експлуатаційної надійності пристрою. Резистори R4-R7 є узгоджувальними елементами для емітерних ланцюгів паралельно включених транзисторів, дозволяючи рівномірно розділити сумарний струм навантаження між транзисторами, що мають великий розкид електричних параметрів. Транзистор VT5 узгодить вхідний опір регулюючого елемента та вихідний транзисторів VT6 та VT7. На діодах VD5 і VD6, стабілітроні VD7, інтегральному стабілізаторі DA1 та конденсаторах С4-С7 зібрано двополярний стабілізатор напруги для живлення вузла управління. Мікросхеми DA2 та DA3 виконують функцію джерел зразкової напруги для вузлів управління вихідною напругою та струмом відповідно. Вибір інтегральних стабілізаторів напруги серії КР142 цієї мети пояснюється цілком достатніми для лабораторних цілей параметрами цих мікросхем, такими як температурний коефіцієнт напруги менше 0,02%/°З коефіцієнт згладжування пульсацій більше 30 дБ. А застосування послідовної стабілізації ще більше покращує параметри джерел зразкової напруги. Крім того, велике значення мають простота схемотехнічної реалізації та доступність елементної бази. Повторювач на ОУ DA4.1 компенсує падіння напруги на датчику вихідного струму R17R18 і дозволяє виключити помилку установки вихідного струму, пов'язану з можливим протіканням через ці резистори сумарного струму вольтметра PV1, резистивного дільника вихідної напруги R14R15, вихідного дільника джерела зразкового стабілізатором DA11. Крім того, застосування потужного ОУ DA12 надає широкі можливості у виборі схеми джерела зразкової напруги. Втім, помилка встановлення вихідного струму в цьому випадку незначна і становить менше ніж 2 мА. Якщо така помилка не є принциповою, нею допустимо знехтувати, виключивши ОУ DA4.1 та з'єднавши провідники, що йдуть до його входів. Застосування цього ОУ може стати необхідним у разі перерахунку джерела на інші вихідні напруга та струм (а отже, і перерахунку опору резисторів R20 та R4.1), коли напруга помилки на датчику струму стає помітною. На ОУ DA4.2 та DA5.1 зібрані вузли управління вихідною напругою та струмом відповідно. Подібні вузли добре представлені та розглянуті в радіоаматорській літературі та реалізовані стандартно. Сигнали управління надходять на транзистори VT6 і VT7, включені каскадно. Принцип роботи розглянемо з прикладу стабілізатора струму. Поки вихідний струм блоку живлення менший за встановлений змінним резистором R12 (порівняється з напругою на датчику струму R17R18), блок знаходиться в режимі стабілізації напруги, оскільки транзистор VT7 повністю відкритий і на роботу не впливає. При спробі перевищення встановленого рівня струму вихідна напруга знижується, оскільки ОУ DA5.1 перетворюється на режим управління, зменшуючи струм бази транзистора VT7. При цьому ОУ DA4.2 переходить з активного режиму компаратора, відкриваючи транзистор VT6 і відключаючи його тим самим від ланцюга управління. На ОУ DA5.2 та світлодіодах HL1 та HL2 зібрано вузол індикації режиму роботи блоку живлення. Залежно від рівня напруги на виходах ОУ DA4.2 та DA5.1 компаратор DA5.2 комутує вихідну напругу, включаючи відповідний світлодіод. А оскільки включений блок живлення завжди знаходиться в будь-якому режимі роботи, про що свідчить свічення одного з світлодіодів, відпадає необхідність в індикаторі включення. Деталі блоку живлення розраховувалися і підбиралися під наявний у автора трансформатор. При зазначеній на схемі елементної базі блок забезпечує регулювання вихідної напруги від 0 до 18 В та струму навантаження від 0 до 14 А. При вихідній напрузі 15 В і струмі 12 А подвійна амплітуда пульсацій не перевищує 5 мВ. Елементи джерела можна легко перерахувати під власні можливості чи бажання. Всі деталі блоку, за винятком мережевого трансформатора Т1, випрямляючих діодів VD1- VD4, транзисторів регулюючого елемента VT1 - VT4 і VT5, світлодіодів індикації режимів стабілізації HL1 і HL2, змінних резисторів R10 і R12, токовирівнюючих , змонтовані на друкованій платі розмірами 4x7 мм, виготовленої з двосторонньо фольгованого склотекстоліту товщиною 1 мм. Як тепловідведення для транзисторів VT3-VT100 та діодів VD80-VD2 в оригінальному блоці живлення використаний кожух пристрою, виготовлений з листового алюмінію товщиною 1 мм. Кожух має П-подібну форму з верхньою кришкою. Його габарити – 5x1x4 мм. Транзистори та діоди закріплені на його задній стінці через ізолюючі прокладки зі слюди товщиною 1,8 мм, попередньо змащені пастою теплопровідної КПТ-190. Токовирівнювальні резистори R170-R350 встановлені поруч із транзисторами навісним монтажем на ізольованих від корпусу приладу монтажних майданчиках. На передній панелі розміщені мережевий вимикач SA0,05, запобіжники FU8 та FU4, амперметр РА7 та вольтметр PV1, над ними встановлені світлодіоди HL1 та HL2 відповідно. Під вимірювальними приладами встановлені регулятори стабілізаторів вихідного струму та напруги - змінні резистори R1 та R1. Мережевий трансформатор Т1 і конденсатори, що фільтрують, С2-C12 встановлені на шасі блоку живлення. Мережевий трансформатор Т1 – заводського виготовлення, що має серійний номер 4.540.176. Магнітопровід трансформатора набраний із Ш-подібних пластин ПБ 40-80. Первинна обмотка намотана проводом ПЕВ-2 1,25 і містить 296 витків. Вторинна обмотка II виконана мідною шиною ПСД 1,8x5 і складається з двох однакових обмоток по 14 витків, послідовно включених. Обмотка III містить 17 витків дроту ПЕВ-2 1,0. Саморобний трансформатор розраховують на максимальну потужність, що споживається навантаженням, плюс чотири вата для вузла управління. Треба врахувати, що в режимі холостого ходу вихідна напруга обмотки III повинна бути в межах від 12,6 до 14 В і забезпечувати вищевказану потужність (4 Вт) під навантаженням. Максимально допустимий прямий струм діодів випрямлення VD1-VD4 повинен перевищувати максимальний струм навантаження. При зниженні струму менше 10 А можливе застосування діодів серій КД213 КД243 з будь-яким буквеним індексом. Оксидні конденсатори фільтра С1-C3 - К50-18, але допустиме застосування інших, більш сучасних. Велика ємність цих конденсаторів викликана виключно великим допустимим струмом навантаження. Їх ємність можна змінювати пропорційно до цього струму. Транзистори регулюючого елемента КТ819АМ замінні на КТ808 або аналогічні з допустимим струмом колектора від 10 А і достатньою потужністю, що розсіюється. Транзистор КТ818АМ (VT5) можна замінити будь-яким із серії КТ816, а КТ817В (VT6, VT7) - будь-якими із серій КТ815, КТ807. Разом діодів КД212А (VD5, VD6) допустимо застосувати КД226 з будь-яким буквеним індексом або аналогічні. Конденсатори С4-С7, С10 - К50-35, С8, С9 -К50-16, С11-С15 - будь-які відповідної ємності на номінальну напругу не менше 25 Ст. Вибір мікросхем К157УД2 (DA4 DA5) обумовлений їх великим допустимим вихідним струмом, що особливо актуально для ОП DA4.1, оскільки через нього протікає струм стабілізатора DA2 та резистивного дільника R14R15. Якщо число мікросхем не лімітується, замість цих мікросхем підійдуть К553УД2 із відповідними ланцюгами корекції. Важливо, щоб крім допустимого вихідного струму не менше 20 мА, мікросхеми мали ланцюга частотної корекції. Це з тим, що з-за великого фазового зсуву в ланцюзі ООС необхідно знижувати частоту зрізу підвищення запасу стійкості. Токовирівнювальні резистори R4-R7 та датчик струму R17, R18 - дротяні С5-16М, змінні R10 та R12 - СП-1 або будь-які інші, зручні для встановлення на передню панель блоку живлення. Вимірювальні прилади PV1 і РА1 - будь-які зі струмом повного відхилення від 0,05 до 1 мА та зручною шкалою. В авторському варіанті використані вимірювальні головки М4248.3 зі струмом повного відхилення 0,1 мА. Налагодження пристрою, зібраного із свідомо справних деталей, зводиться переважно до перевірки правильності монтажу. Після цього двигуни змінних резисторів R10 і R12 встановлюють в нижнє за схемою положення і перевіряють пристрій відсутність самозбудження на виходах ОУ DA4.2 і DA5.1. Усувають його у разі появи підбором конденсаторів С12 та С13 у бік збільшення їх ємності. Далі, використовуючи зразкові вольтметр та амперметр, резисторами R9 та R11 встановлюють верхні межі регулювання напруги та струму, а резисторами R13 та R16 калібрують вольтметр PV1 та амперметр РА1. Необхідно також переконатися у відсутності генерації на навантаженні у різних допустимих режимах роботи. Пристрій витримує замикання в навантаженні, але не варто зловживати цим при струмах обмеження, близьких до максимальних. Слід зазначити, що потужність, що виділяється на транзисторах регулюючого елемента, прямо пропорційна різниці між напругою на виході діодного мосту VD1-VD4 і напругою на виході блоку живлення (падіння напруги на регулюючому елементі) та струму навантаження. Якщо на виході невелика напруга і струм, близький до максимального, на корпусі-тепловідводі виділяється потужність близько 300 Вт. Для захисту від перегріву (коли розміри корпусу недостатні для хорошого охолодження) слід передбачити додатковий вузол, що вимикає блок живлення від мережі. Це може бути як нескладний електронний, так і електромеханічний (термореле на основі біметалічної пластини) пристрій. Автор: Г.Федусов, м.Нижній Новгород
Машина для проріджування квітів у садах
02.05.2024 Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону
02.05.2024 Пастка для комах
01.05.2024
▪ Хронічний недолік сну може руйнувати пам'ять ▪ Нові пристрої оцифрування даних ▪ Ігровий монітор ASUS VG249QL3A ▪ Новий бездротовий телефон MD761
▪ розділ сайту Кольорові установки. Добірка статей ▪ стаття Нігіліст. Крилатий вислів ▪ стаття Приймальник сільськогосподарських продуктів та сировини. Посадова інструкція ▪ стаття Людина проходить крізь скло. Секрет фокусу
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page