Лабораторний блок живлення 5...100 вольт, 200 міліампер

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Блоки живлення

 Коментарі до статті

У практиці радіоаматора іноді виникає необхідність у стабілізованому постійному напрузі, що перевищує традиційні 5 ... 15 В, що застосовуються для живлення апаратури на мікросхемах. У таких випадках допоможе описуваний пристрій.

Технічні характеристики джерела

• Інтервали вихідної напруги, В......5...55, 50...100
• Максимальний вихідний струм, ма......200
• Рівень обмеження вихідного струму, ма......250
• Пульсації вихідної напруги, мВ, не більше......10
• Нестабільність вихідної напруги при зміні напруги мережі в межах 190...240 і вихідного струму 0...200 мА, %, не більше......0,1

Висока стабільність забезпечена застосуванням як джерело зразкової напруги та підсилювача сигналу неузгодженості мікросхеми КР142ЕН19А[1].

Схема джерела живлення наведено на рис. 1. Його випрямляч зібраний за схемою з подвоєнням напруги на діодах VD1 і VD2, які зниження рівня комутаційних перешкод зашунтовані конденсаторами С1 і С2. Щоб зменшити потужність, що розсіюється на транзисторах стабілізатора, при роботі в інтервалі 5...55 відключають частину вторинної обмотки трансформатора Т1 перемикачем SA2.

Транзистор VT2 є генератором струму. Напруга з його основі стабілізовано світлодіодом HL1, значення струму колектора (8...9 мА) задає резистор R2. Через дільник із резисторів R4-R8 частина вихідної напруги стабілізатора надходить на керуючий вхід мікросхеми DA1. Якщо напруга тут менше 2,5, анодний струм мікросхеми і колекторний струм транзистора VT1 не перевищують 0,4 мА. Завдяки цьому транзистору, включеному за схемою із загальною базою, напруга на аноді мікросхеми DA1 не перевищує 3,3 В, а потужність, що не розсіюється нею, не виходить за допустиме значення.

У цьому режимі майже весь колекторний струм транзистора VT2 надходить до бази транзистора VT4, відкриваючи останній. Напруга на виході стабілізатора та на вході управління мікросхеми DA1 зростає. Коли останнє досягне 2,5, анодний струм DA1, а з ним і колекторний струм транзистора VT1 різко зросте, струм бази транзистора VT4 зменшиться і напруга на виході джерела буде стабілізовано на рівні, що визначається співвідношенням опорів резисторів R4-R8. Плавно регулюють вихідну напругу змінним резистором R5, інтервал регулювання вибирають за допомогою перемикача SA2.

Транзистор VT3 нормально закритий. Але при збільшенні струму навантаження та колекторного струму транзистора VT4 приблизно до 250 мА падіння напруги на резисторі R10 досягає значення, при якому транзистор VT3 відкривається, шунтуючи світлодіод HL1. Це призводить до зменшення колекторних струмів транзисторів VT2 та VT4. В результаті вихідний струм стабілізатора виявляється обмеженим зазначеним вище значенням. Про спрацьовування обмежувача струму можна судити щодо зменшення яскравості свічення світлодіода.

Коли в результаті дії обмежувача напруга на виході стабілізатора знизиться приблизно до 2,7 В, поточний по ланцюгу HL1R1 струм піде в навантаження через діод VD4, що відкрився, дещо збільшуючи сумарний струм, що протікає через неї. Якби діода VD4 не було, в результаті зміни полярності прикладеної напруги відкрився колекторний перехід транзистора VT1 і струм, поточний через R1, попрямував би в базу транзистора VT4. В результаті посилення транзистором VT4 збільшення струму навантаження було б набагато більшим.

Є можливість повністю усунути ефект збільшення струму за допомогою діода, включеного в розрив ланцюга, що з'єднує колектор транзистора VT1 з транзистором бази VT4 і колектором транзистора VT2. Але в такому випадку транзистори VT1 ​​та VT2 не можна буде встановлювати на загальний тепловідвід без ізолюючих прокладок.

Слід розповісти про призначення діодів VD5 та VD6. Припустимо, перемикач SA2 знаходиться в положенні "50 ... 100 В", а на виході встановлено мінімальну напругу (двигун змінного резистора R5 - у верхньому за схемою положенні). Після перекладу перемикача SA2 в положення "5...55" напруга 50 В, до якого заряджений конденсатор С7, виявляється прикладеним до резисторів R6-R9, причому більше його половини (близько 30 В) - до входу керуючого мікросхеми DA1. Остання з ладу не вийде, але з внутрішніх ланцюгів мікросхеми ця напруга потрапить на її анод і на емітер транзистора VT1, закриваючи останній. В результаті весь колекторний струм транзистора VT2 потече до бази транзистора VT4 і на виході стабілізатора з'явиться максимально можлива напруга. На жаль, цей стан стійкий і самостійно стабілізатор вийти з нього не зможе.

Діод VD5 служить для виключення подібної критичної ситуації. Відкриваючись він обмежує напругу на вході мікросхеми DA1 допустимим значенням. Правильний вибір напруги стабілізації стабілітрона VD3 та номіналів резисторів R7 та R8 гарантує, що в нормальному робочому режимі діод VD5 залишається закритим і не впливає на роботу стабілізатора.

При різкій зміні положення органів управління у бік зменшення вихідної напруги можлива ситуація, коли за рахунок повільної розрядки конденсатора С7 напруга на емітер транзистора VT4 "не встигає" за напругою на його базі. Виникає небезпека пробою емітерного переходу транзистора напругою, прикладеним до нього у зворотному напрямку. Діод VD6 запобігає цьому оборотному, але небажаному пробою. Конденсатор С7 розряджається ланцюгами VD6, VT1, R3, DA1. Завдяки резистори R3 струм розрядки не перевищує 100 мА.

У блоці живлення застосовано уніфікований трансформатор ТПП271-127/220-50 [2] із габаритною потужністю 60 Вт. Подібні трансформатори меншої потужності мають надто великі для роботи в запропонованому пристрої активні опори обмоток. Для зменшення напруги на вторинних обмотках трансформатора висновки його первинних обмоток з'єднані нестандартним чином. При самостійному виготовленні трансформатора слід орієнтуватися на рис. 1 напруги холостого ходу вторинних обмоток. Перерізи обмотувальних проводів повинні бути достатньо великими, щоб опори обмоток були приблизно такими, як у зазначеного трансформатора: 1-9 - 56 Ом, 13-16 -2,3 Ом, 17-18 -1,3 Ом.

Усі постійні резистори у пристрої - С2-23 або МЛТ відповідної потужності, R5 - ППЗ-40. Конденсатори С1 і С2 - керамічні на напругу не менше 160, наприклад, КМ-5 групи ТКЕ не гірше М1500. C3, С4, С7 – імпортні аналоги К50-35, С6 – КМ-5 або КМ-6, С5 та С8 – К73-17 на напругу 250 В. Діоди 1N4007 мають вітчизняний аналог – КД243Ж, можна використовувати будь-які діоди на напругу не менше 200 В і струм 300 мА. Замість КД509А можна встановити будь-які діоди з допустимим імпульсним струмом не менше ніж 300 мА.

Коефіцієнти передачі струму h21е у всіх потужних транзисторів повинні бути не менше 30, причому цей параметр транзистора VT4 слід перевіряти за струму колектора 200 мА. Заміну транзисторам VT1, VT2 і VT4 потрібно підбирати з граничною напругою колектор-емітер не менше 160 В та допустимим струмом колектора не менше 100 мА (VT1 та VT2) та 1 A (VT4). Транзистор VT3 - будь-який кремнієвий малопотужний структури pnp. Світлодіод HL1 - будь-яке видиме світіння. Щоб зберегти незмінним колекторний струм транзистора VT2 під час встановлення світлодіода HL1 зеленого або жовтого кольору, доведеться, можливо, трохи збільшити номінал резистора R2. Мікросхему КР142ЕН19А можна замінити на імпортний аналог TL431.

Основна частина деталей джерела живлення розміщена на друкованій платі розмірами 50x75 мм із склотекстоліту завтовшки 1,5 мм (рис. 2, вид з боку друкованих провідників). На ній знаходиться загальний ребристий тепловідвід транзисторів VT1 і VT2 розмірами 20x24x38 мм. Транзистор VT4 встановлюють на окремому ребристому тепловідводі розмірами 36×100×140 мм. Діод VD6 припаюють безпосередньо до висновків цього транзистора.

Підключати зібраний пристрій до мережі вперше бажано через лабораторний регульований автотрансформатор, на виході якого попередньо встановлено нульову напругу. Двигун змінного резистора R5 повинен перебувати в положенні мінімального опору, перемикач SA2 - у положенні "5...55". До виходу джерела підключають вольтметр і переконуються, що в міру обертання рукоятки автотрансформатора у бік збільшення напруги показання вольтметра зростають, але, дійшовши приблизно 5 В, залишаються на цьому рівні. Якщо це так, можна довести вхідну напругу до номінальних 220 В та перевірити напругу на деяких елементах пристрою. На катоді стабілітрона VD3 воно має бути близьким до напруги його стабілізації (3,9 В), на верхньому за схемою виведення резистора R7 - приблизно 3,3 В. Падіння напруги на резисторі R2 має становити близько 1,1 В, якщо воно більше, слід збільшити номінал зазначеного резистора таким чином, щоб струм через нього струм був у межах 8...9 мА.

Резистори R4, R6, R8 підбирають у такому порядку. При перемикачі SA2, що знаходиться в положенні "5...55", встановлюють за допомогою змінного резистора R5 максимальну напругу на виході джерела. Підбирають резистор R8 таким чином, щоб воно було трохи більше 55 В. Переводять двигун резистора R5 в інше крайнє положення і, підбираючи резистор R6, досягають вихідної напруги трохи менше 5 В. Потім переводять перемикач SA2 в положення "50... 100" і підбирають резистор R4, домагаючись зазначених меж регулювання вихідної напруги резистором R5.

Слід обов'язково перевірити роботу джерела живлення з максимальним навантаженням. Якщо на якомусь діапазоні при максимальній вихідній напрузі збільшення струму навантаження призводить до зниження цієї напруги, справа в недостатній напрузі на відповідній вторинній обмотці або надто великому опорі обмоток.

Мілліамперметр для контролю вихідного струму можна включити в розрив дроту, що йде від емітера транзистора VT4 до інших елементів схеми (крім діода VD6). Так як через прилад в цьому випадку, крім струму навантаження, буде текти і струм дільника R4-R8, стрілку міліамперметра слід встановити на нуль коригуючим гвинтом при включеному джерелі, що працює без навантаження. Пристрій можна доповнити перемикачем рівня обмеження вихідного струму (рис. 3). Опір введеної частини ланцюга резисторів R10-R13 має бути таким, щоб при граничному струмі на ньому падала напруга близько 0,6 Ст.

Стабілізатор напруги за наведеною схемою неважко розрахувати на будь-який інтервал регулювання вихідної напруги з верхньою межею 50...500 В. Транзистори (крім VT3) слід вибрати приблизно з півторакратним запасом напруги щодо максимального вихідного. Генератор струму на транзисторі VT1 повинен видавати струм приблизно в 1,2 рази більший за максимальний вихідний струм стабілізатора, поділеного на коефіцієнт h21е транзистора VT4. При розрахунковому вихідному струмі більше 1 А як VT4 необхідний складовий транзистор. Струми через резистор R1 і дільник R4-R8 можуть бути обрані в межах 4...10 мА. Якщо стабілізатор проектують на фіксовану або регульовану в невеликих межах вихідну напругу, діоди VD4 та VD6 можна не встановлювати.

література

1. Янушенко Є. Мікросхема КР142ЕН19. – Радіо, 1994, № 4, с. 45, 46.
2. Сидоров І. Н., Мукосєєв В. В., Христинін А. А. Малогабаритні трансформатори та дроселі. Довідник - М: Радіо і зв'язок, 1985, 416 с.

Автор: С.Бірюков, м.Москва

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 Радіопосуд у їдальнях 06.03.2007 Один із німецьких виробників порцелянового столового посуду розпочав випуск тарілок та чашок із вбудованою мікросхемою, яка у їдальнях самообслуговування при підході клієнта до каси радує касовому апарату назви та ціни вибраних страв та напоїв. Мікросхеми програмуються під час розкладання страв на тарілки. Тарілка або чашка, що зовні нічим не відрізняється від звичайної, витримує не менше ста тисяч циклів використання з миттям у посудомийній машині. Температура напоїв або страв може досягати 85 градусів Цельсія, але не можна ставити такий посуд у мікрохвильову піч - мікросхеми згорять. Нову систему встановила у своїй їдальні фірма "Даймлер-Крайслер" і черги на роздачі зникли.

Інші цікаві новини:

▪ Релятивістський стиск електричного поля

▪ Розумний годинник Hannspree Sportwatch

▪ Монітор роздільною здатністю 8K Dell UltraSharp UP3218K

▪ Смарт-брелок Samsung Connect Tag для відстеження людей та предметів

▪ Щоб симпатизувати людям, потрібно тренувати мозок

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Радіоприйом. Добірка статей

▪ стаття У здоровому тілі здоровий дух. Крилатий вислів

▪ стаття Що таке бурштин? Детальна відповідь

▪ стаття Швачка, зайнята пошиттям покривних та настилкових матеріалів. Типова інструкція з охорони праці

▪ стаття Обігріє та виготовить біогаз. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Одним змахом зав'язати на мотузці 10 вузлів. Секрет фокусу

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт

www.diagram.com.ua
2000-2024