Імпульсний блок живлення 0-30 вольт, 0,01-5 ампер. Схема, опис

Безкоштовна технічна бібліотека

ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ
Безкоштовна бібліотека / Схеми радіоелектронних та електротехнічних пристроїв

Імпульсний лабораторний блок живлення 0-30 вольт, 0,01-5 ампер. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Безкоштовна технічна бібліотека

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Блоки живлення

Коментарі до статті

Пропонований пристрій стабілізує напругу живлення навантаження і обмежує споживаний нею струм, переходячи в режим стабілізації струму. Імпульсний режим роботи забезпечує високий ККД у будь-яких режимах роботи. Пристрій не боїться тривалих замикань виходу. Воно може бути джерелом струму для процесів електролізу, гальванопластики та інших, для яких необхідний стабільний або обмежений струм. Пристрій можна використовувати для заряджання майже всіх типів акумуляторів. У радіоаматорській літературі опубліковано безліч описів лабораторних блоків живлення. Пропонований джерело відрізняється широкими функціональними можливостями, простотою, високим ККД. На рис. 1 показано його функціональну схему.

Імпульсний блок живлення 0-30 вольт, 0,01-5 ампер. Функціональна схема
Рис. 1

Основа пристрою - знижуючий стабілізатор напруги з широтно-імпульсним регулюванням на транзисторі, що комутує, VT1. Після накопичувальних елементів - дроселя L1 та конденсатора С1 - включені послідовно регульовані лінійні обмежувач струму А1 та стабілізатор напруги A3. Діод VD1 забезпечує перебіг струму дроселя L1 в конденсатор С1 і навантаження, коли закритий комутуючий транзистор VT1. Струм навантаження обмежений зверху вузлом А1 від 10 мА до 5 А. Стабілізатор напруги A3 дозволяє регулювати вихідну напругу від 0 до 30 В. Диференціальні підсилювачі А2 та А4 з коефіцієнтом посилення близько 5 контролюють падіння напруги на блоках А1 та A3. Коли хоча б одне з них занадто велике, комутуючий транзистор VT1 закривається сигналом широтно-імпульсного регулятора А5. Цим досягаються високий ККД та стабілізація не тільки вихідної напруги, а й струму. Невелика потужність, що розсіюється, на регулюючих елементах підвищує надійність пристрою, дозволяє знизити його масу і габарити за рахунок зменшення розмірів тепловідводів в порівнянні з лінійним регулюванням. На рис. 2 показано принципову схему пристрою.

Рис. 2 (натисніть , щоб збільшити)

Компоненти VT4, VD5, L1, C8 відповідають VT1, VD1, L1, С1 на рис. 1. На елементах VT1-VT3, C1, VD3, HL1, R3-R8 зібраний широтно-імпульсний регулятор А5. Обмежувач струму А1 зібраний за схемою стабілізатора струму на транзисторах VT6 та VT7, діодах VD6-VD10 та резисторах R10-R20, один з яких підключається перемикачем SA2. Регульований стабілізатор A3 напруги зібраний на мікросхемі DA4. Диференціальний підсилювач А2 (див. рис. 1) – високовольтний ОУ КР1408УД1 (DA3) з резисторами R21, R23, R25, R26. Аналогічний диференціальний підсилювач А4 – DA5, R28, R31.R33, R34.

Знижена до 30 трансформатором Т1 мережна напруга з обмотки II випрямляє діодний міст VD4 і згладжує конденсатор С4. Ця напруга (близько 40) - вхідна для імпульсного стабілізатора. Резистор R1 і стабілітрон VD1 утворюють параметричний стабілізатор напруги живлення генератора, що задає, виконаного на одноперехідному транзисторі VT2. Транзистор VT3 - підсилювач струму генератора, що задає. Вибір транзистора КТ825Г як комутуючий (VT4) обумовлений його високою надійністю та широкою доступністю. Частота генерації 40 кГц обрана відповідно до частотних властивостей транзистора КТ825Г. На резистори R2 і світлодіоді HL1 зібраний параметричний стабілізатор напруги близько 2 для фіксації рівня напруги на емітері регулюючого транзистора VT1. Діод VD3 перешкоджає подачі зворотної напруги на емітерний перехід транзистора. Відкриваючись комутуючий транзистор VT4 підключає дросель L1 до виходу випрямляча на діодному мосту VD4. Протікаючим через дросель L1 струмом заряджається накопичувальний конденсатор С8. Змінюючи напругу з урахуванням транзистора VT1, можна регулювати ширину імпульсів, відкривають транзистор VT4, і напруга на накопичувальному конденсаторі С8. Обмежувач струму А1 виконаний на дискретних елементах.

Відмова від використання мікросхеми LT1084 обумовлена її недостатньо високою максимальною вхідною напругою (37 В). З іншого боку, застосування дискретних елементів збільшує ККД. Падіння напруги на токозадавному резисторі інтегрального стабілізатора дорівнює 1,25 В, при струмі 5 А на цьому резисторі розсіюється потужність 6,25 Вт. У застосованому обмежувачі струму падіння напруги на токозадаючому резисторі UR дорівнює різниці падіння напруги на діодному ланцюгу VD6-VD10 і напруга база-емітер складеного транзистора VT6VT7. В даному випадку UR приблизно дорівнює 0,6 В. Потужність, що розсіюється на резистори R20 (на межі 5 А), приблизно дорівнює 3 Вт. Опір токозадаючого резистора R розраховують за формулою R=UR/I, де I - необхідний струм обмеження.

В екземплярі автора реалізовано 11 меж обмеження струму: 10, 50, 100, 250, 500, 750 мА; 1, 2, 3, 4, 5 А. Їм відповідають резистори R10-R20. Оскільки напруга на конденсаторі С8 змінюється в широких межах, струм через стабістор, складений з діодів VD6-VD10 визначає стабілізатор на транзисторі VT5 і світлодіоді HL2. Резистором R22 ланцюга емітера транзистора VT5 встановлюють струм через ланцюг VD6-VD10 в межах 10...12 мА. Регульований стабілізатор A3 напруги виконаний на мікросхемі DA4. Діоди VD13, VD14 сприяють підвищенню його надійності. Через ці діоди при відключенні блоку живлення від мережі розряджаються конденсатори С12 та С13, що усувають самозбудження стабілізатора.

Для отримання нульової вихідної напруги ланцюг керуючого електрода через дільник R27R30 подано напругу негативної полярності від стабілізатора DA2. Випрямляч на діодному мосту VD2 та інтегральних стабілізаторах DA1, DA2 живить також цифровий вольтметр на мікросхемі КР572ПВ2А, зібраний за типовою схемою. Вихідні сигнали операційних підсилювачів DA3 та DA5 через діоди VD11 та VD12 надходять на загальне навантаження – резисторний дільник R3R4. Світлодіод HL3 виведений на передню панель і сигналізує про перехід блока живлення в режим обмеження стабілізації струму. Збільшення падіння напруги на обмежувачі струму або стабілізаторі напруги викликає зростання напруги на резисторі R4. Коли воно перевищить порогове значення (близько 3), відкриється транзистор VT1, скорочуючи імпульси генератора на транзисторі VT2.

Конструкція і деталі

Блок живлення змонтований у корпусі розмірами 90×170×270 мм. Транзистор VT4 та діод VD5 встановлені без ізолюючих прокладок на одному тепловідводі площею 200 см2. На тепловідводі площею 400 см2 змонтовано транзистор VT6 (через ізолюючу прокладку) та стабілізатор DA4. Для підвищення температурної стабільності діоди VD6-VD10 доцільно встановити тепловідведення можливо ближче до транзистора VT6. Пристрій зібрано на універсальній макетній платі, друкована плата була розроблена. Трансформатор Т1 виготовлений із мережевого трансформатора лампового телевізора.

Магнітопровід розбирають, знімають котушки. Змотують накальні обмотки (вони розташовані у верхньому шарі і намотані дротом найбільшого діаметра), підраховуючи витки. Помноживши цю кількість витків на 5, отримуємо число витків обмотки II. Далі повністю змотують анодні обмотки з обох котушок на одну шпулю. Потім на кожну котушку намотують внавал половинну кількість витків обмотки II в два дроти анодної обмотки. Діаметр дроту анодної обмотки 0,8 мм відповідає перерізу 0,5 мм2. Намотування у два дроти дає еквівалентний переріз 1 мм2, що дозволяє отримати струм навантаження 5 А.

Помноживши число витків накальної обмотки на 3, отримуємо число витків обмотки III. Цю обмотку також у два дроти можна намотати на одну з двох котушок. У зв'язку з малим споживанням струму від обмотки III асиметрія магнітного поля трансформатора виходить несуттєвою. Після збирання магнитопровода напівобмотки III з'єднують послідовно з урахуванням фазування, початок однієї напівобмотки III з'єднують з кінцем інший, утворюючи відведення від середини. Дросель L1 намотують на магнітопроводі Б48 з фериту 1500НМ1 внавал у два дроти анодної обмотки до заповнення каркаса. Для створення немагнітного зазору між чашками вкладено текстолітову шайбу завтовшки 1 мм. Після стягування болтом Мб готовий дросель просочують клеєм БФ-2. Сушіння та полімеризація клею проводилися в духовці при температурі 100 °С.

При самостійному виготовленні дроселя на іншому магнітопроводі слід мати на увазі, що струм через дросель має трикутну форму. Середньому споживаному струму 5 А відповідає амплітуда 10 А, при цьому струмі магнітопровід не повинен входити до насичення. Стабілізатор LT1084 (DA4) можна замінити вітчизняним аналогом КР142ЕН22А. Змінний резистор R29 для більшої довговічності використаний дротяний ППБ. Враховуючи, що через перемикач SA2 протікає значний струм, підвищення стабільності і довговічності застосований керамічний галетний перемикач 11П3Н, його контакти з'єднані паралельно. СвітлодіодАЛ307КМ (HL3) можна замінити закордонним L-543SRC-E.

Налагодження

Підбором резистора R30 встановлюють нульову вихідну напругу на виході блоку живлення при нижньому за схемою положенні движка змінного резистора R29, а підбором резистора R32 - напруга 30 при верхньому за схемою положенні движка R29. Підключають вольтметр до висновків 2 і 3 стабілізатора DA4 і підбором резистора R4 встановлюють напругу 1,5 В. На час налагодження можливе застосування резисторів підлаштування. Але їх використання для постійної експлуатації не рекомендується через нестабільність опору рухомої контактної системи. Потім підключають до вихідних клем навантаження через амперметр.

Змінюючи резистором R29 вихідну напругу, за амперметром і вбудованим вольтметром контролюють вихідні параметри. На слабкострумових межах через наявність струмів управління стабілізатора DA4 потрібно коригування опору резисторів R10-R12 в порівнянні з розрахунковим. Після включення світлодіода HL3 необхідно перевірити обмеження струму та його стабільність на всіх межах. Пропонований лабораторний блок живлення дуже зручний у роботі, у тому числі для зарядки акумуляторів та батарей – від 7Д-0.1 до стартерних автомобільних. За вбудованим цифровим вольтметром встановлюють кінцеву напругу зарядки, перемикачем SA2 вибирають необхідний струм зарядки і підключають акумулятор (батарею). Заряджання йде стабільним струмом, при досягненні заданої напруги на акумуляторі заряджання припиняється. За три роки експлуатації запропонованого пристрою відмов у роботі не було.

Автор: К. Мороз, м. Надим Ямало-Ненецького авт. округи; Публікація: cxem.net

Дивіться інші статті розділу Блоки живлення.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву

Універсальний програматор з інтерфейсом USB 17.03.2005

Фірма B&K PRECISION випустила універсальний програматор з інтерфейсом USB типу 866. На ньому можна програмувати мікросхеми у корпусах SOIC, TSOP, DIP, TQFP, SSOP, PSOP та QFP.

Прилад підтримує програмування 15406 різних мікросхем, може працювати з ПК та ноутбуками, що мають паралельний порт, сумісний з усіма типами Windows. Має вихід на друк.

Інші цікаві новини:

▪ MOSFET-транзистори CoolMOS P7 600 В

▪ Повня впливає на дитячий сон

▪ Автомобільна електрозаправка

▪ Електроніка працює всередині тіла

▪ Суперврожайний рис

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Досліди з хімії. Добірка статей

▪ стаття Мічуринці CAR AUDIO. Мистецтво аудіо

▪ стаття Чому кенгуру зустрічаються лише в Австралії? Детальна відповідь

▪ стаття Мартінія. Легенди, вирощування, способи застосування