|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ Лабораторний імпульсний блок живлення
Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Блоки живлення Особливість двополярного джерела живлення, що пропонується до уваги читачів, - наявність у кожному плечі імпульсного та лінійного щаблів регулювання, що дозволило знизити падіння напруги та потужність на регулювальному транзисторі і, відповідно, зменшити розміри тепловідведення. Пристрій, який автор успішно експлуатує понад п'ять років, вийшов, можливо, не зовсім оптимальним, але ми сподіваємося, що радіоаматори зможуть доопрацювати його, використовуючи наявну елементну базу під свої завдання. Основна проблема, яка виникає при виготовленні блоку живлення, що працює в широкому інтервалі вихідної напруги і з великим струмом навантаження, - забезпечити мінімальну потужність, що розсіюється, на регулювальному елементі і, відповідно, отримати максимальний ККД пристрою в цілому. Один із шляхів вирішення цього завдання полягає у використанні трансформатора з багатосекційною обмоткою [1]. Основні недоліки - необхідність маніпулювати перемикачем, що дуже незручно, і складність виготовлення трансформатора. Найбільш вдале рішення - імпульсне регульоване джерело з подальшою фільтрацією пульсацій компенсаційним стабілізатором. Ускладнення пристрою компенсується малими розмірами тепловідводів, оскільки падіння напруги, а отже, і потужність, що виділяється на регулювальному транзисторі лінійного стабілізатора, можна зробити мінімальними та незалежними від напруги на навантаженні. За основу було взято лабораторний блок живлення, описаний у [2]. Головний його недолік - дуже громіздкий дросель, який різко збільшує масу та габарити пристрою. У запропонованому варіанті джерела первинне регулювання напруги здійснюється на високій частоті (15...50 кГц), тому дросель виконаний на феритовому магнітопроводі, що значно зменшило габарити та масу приладу Основні технічні характеристики
Схема джерела живлення показано на рис. 1. Штрихпунктирною лінією виділено однакові вузли в обох плечах. Розглянемо роботу пристрою з прикладу джерела плюсового напруги.
Змінна напруга вторинної обмотки мережевого трансформатора Т випрямляє діодний міст VD1-VD4 та фільтрує конденсатор Сб. Потім постійна напруга надходить на комутуючий транзистор VT4 імпульсного стабілізатора і тригер Шмітта, зібраний на транзисторах VT5, VT6, напруга живлення якого стабілізовано параметричним стабілізатором R13VD18. У початковий момент після включення блока живлення датчик напруги - транзистор VT7 закритий, транзистор VT5 тригера Шмітта відкрито, а транзистори VT1 і VT2 закриті. Транзистор VT3 відкритий струмом, що протікає через його емітерний перехід та резистори R6 R7. Отже, комутуючий транзистор VT4 теж відкритий. Конденсатор С8 починає заряджатися. Напруга на ньому зростає доти, доки не стане близьким до встановленого вихідного. Подальше збільшення напруги на конденсаторі С8 призведе до відкривання датчика напруги VT7 та спрацьовування тригера Шмітта. В результаті транзистори VT1 та VT2 відкриються, а транзистори VT3 та VT4 закриються. Потім в роботу включається дросель L1 Наряд самоіндукції відкриває діод VD17, і енергія, накопичена в дроселі, передається в навантаження. Після вичерпання запасу енергії в дроселі діод VD17 закривається, а струм навантаження надходить з конденсатора С8 Напруга на ньому починає зменшуватися, і в якийсь момент закриється датчик напруги VT7. Тригер Шмітта перемкнеться (транзистор VT6 буде закритий, а транзистор VT5 відкритий), транзистори VT1 і VT2 закриються, а транзистори VT3 і VT4 відкриються. Конденсатор С8 знову почне заряджатися. Діод VD16 захищає комутуючий транзистор VT4 в аварійних ситуаціях, наприклад при виході з ладу діода VD17 або втрати ємності конденсатором С6. Компенсаційний стабілізатор на транзисторах VT8, VT9, VT11 зібраний за простою схемою та особливостей немає. Для плавного збільшення вихідної напруги після включення блоку живлення та запобігання спрацьовування захисту при значному ємнісному навантаженні застосовані елементи R19, VD20, С10. У момент включення конденсатор С10 заряджається по двох ланцюгах: через резистор R19 та резистор R21, діод VD20. Напруга на конденсаторі (і основі транзистора VT9) повільно протягом близько 0,5 збільшується. Відповідно також збільшується і напруга на виході, поки стабілізатор не увійде в режим, що встановився. Далі діод VD20 закривається, а конденсатор С10 дозаряджається через резистор R19 і на роботу стабілізатора не впливає. Діод VD19 потрібен для швидкої розрядки конденсатора С10 після вимкнення блоку живлення та при зменшенні вихідної напруги. У цьому випадку напруга на конденсаторі С8 зменшується швидше, ніж на С10, діод VD19 відкривається і напруга на обох конденсаторах знижується одночасно. Крім того, для швидкого зменшення вихідної напруги при вимиканні блоку живлення застосовано реле К1. Після включення блоку до мережі на реле К1 через резистор R1 подається напруга з випрямляча на діодах VD7 VD8 Випрямлену напругу фільтрує конденсатор C3 невеликої ємності. Реле спрацьовує, його контакти К1.1 розмикаються і впливають працювати стабілізатора. При вимиканні блоку напруга на конденсаторі C3 зникає швидше, ніж С6, тому реле К1 практично відразу відпускає його контакти К1.1 замикаються і конденсатор С10 швидко розряджається через резистор R20. У цей момент відкривається діод VD20 та напруга на базі транзистора VT9 зменшується майже до нуля. Напруга на виході стабілізатора зникає. Ланцюг R26VD23 служить для прискореної розрядки конденсатора С13 та конденсаторів у навантаженні при встановленні менших значень напруги. В цьому випадку напруга на колекторі транзистора VT11 стає меншою, ніж напруга на виході блоку, діод VD23 відкривається і конденсатор С13 розряджається по ланцюзі: резистор R26, діод VD23, ділянка колектор-емітер транзистора VT11 і діоди VD21. У режимі, що встановився, ланцюг R22VD26 на роботу блоку не впливає. Конденсатор С12 запобігає самозбудженню стабілізатора. Конденсатори С14 і С23 підключені безпосередньо до вихідних клем блоку живлення зменшення високочастотних пульсацій. Ланцюг R6C7 необхідний зменшення часу закривання транзисторів VT3, VT4. Якщо транзистор VT3 відкритий, на резисторі R6 створюється падіння напруги, плюс прикладеної до бази транзистора. У такій полярності заряджається конденсатор С7. Коли транзистор VT2 відкриється, через ділянку колектор-емітер нижня за схемою обкладка конденсатора з'єднається з емітером транзистора VT3. Таким чином, до емітерного переходу транзистора VT3 буде прикладено закриває напруга, що сприяє його форсованого закривання, а значить, і закривання комутує транзистора VT4. Коли спрацьовує захист (при перевантаженні або замиканні в навантаженні), на базу транзистора VT10 через дільник R22R23 надходить напруга, що його відкриває. В результаті база транзистора VT9 виявляється з'єднаною із загальним проводом через ділянку колектор-емітер відкритого транзистора VT10. Напруга на виході блоку зникає. Зазначимо особливості побудови мінусового каналу блоку живлення. Імпульсний стабілізатор та тригер Шмітта залишилися без змін. Компенсаційний стабілізатор виконаний на транзисторах іншої провідності і регулюючий елемент VT21 включений в ланцюг мінусової лінії живлення. Це спростило зв'язок компенсаційного стабілізатора із вузлом захисту. Тригер Шмітта (на транзисторах VT17, VT18) підключений безпосередньо до транзистора VT20. Функцію датчика напруги виконує транзистор VT18 тригера Шмітта. Щоб при вимиканні блоку живлення вихідна напруга пропадала синхронно в обох плечах, використано загальне реле К1 (контакти К1.2). Вузол захисту живлять від двополярного джерела напруги. Це дозволяє легко управляти обома плечами блока живлення [3]. Мінусова напруга формує помножувач на діодах VD5, VD6 і конденсаторах С1, С2 і на рівні -5 стабілізує параметричний стабілізатор R2VD10. Схема вузла захисту показано на рис. 2.
Коли струм навантаження досягне встановленого значення, падіння напруги на резистори R30 (див. рис. 1) стане достатнім для відкривання транзистора VT12. На вхід S (висновок 14) тригера DD1 надходить високий рівень, і він переключиться на одиничний стан. На виході інвертора DD2.1 з'явиться низький рівень, який через діод VD1 та резистор R50 впливає на транзистор VT19 (див. рис. 1), що призведе до відкривання останнього та закривання складеного транзистора VT20VT21. Напруга на виході мінусового джерела зникне. На виході інвертора DD2.3 з'явиться одиничний сигнал, що впливає через діод VD5 і резистор R22 (див. рис. 1) на транзистор VT10, що в цілому призводить до закривання і плюсового плеча. Світлодіод HL1 "+" сигналізує про наявність навантаження саме у плюсовому плечі блока живлення. Аналогічно вузол захисту працює у разі перевантаження мінусового джерела. Таким чином, де б не виникло навантаження, відключаються обидва плечі стабілізаторів, і такий стан зберігатиметься скільки завгодно довго, поки не буде натиснуто кнопку SB1 "Повернення". У цьому випадку високий рівень впливає на входи R (висновки 3 і 15) і перемикає тригери на нульовий стан. Працездатність стабілізаторів відновиться. Конденсатор C3, що шунтує контакти кнопки SB1, потрібен для встановлення тригерів у нульовий стан у момент включення блоку до мережі. Резистори R1, R2 служать для встановлення рівня чутливості захисту. Конденсатори С1, С2, шунтуючі входи S тригерів, запобігають помилковим спрацьовуванням вузла захисту від імпульсних перешкод, наведених у сполучних провідниках. Діоди VD1-VD6 необхідні для розв'язки виходів мікросхем. Мережевий трансформатор у блоці живлення можна використовувати будь-який, що забезпечує необхідну потужність. В авторському варіанті використаний готовий трансформатор ТС-180-2. Первинна обмотка залишена без змін. Вона містить 680 витків дроту ПЕВ-1 0,69 Усі вторинні обмотки видалені, але в їх місце намотані нові обмотки II і III, що містять по 105 витків дроту ПЕВ-1 1,25. Трансформатор можна виготовити самостійно на основі магнітопроводу ПЛ21х45. Дроселі L1 та L2 намотані на броньових магнітопроводах Б-30 з фериту М2000НМ. Обмотки містять по 18 витків джгута, складеного з дев'яти проводів ПЕВ-2 0,4. Зазор між половинами магніторовода - 0,2..0,5 мм. Діоди КД202Р (VD1-VD4, VD12-VD15), які розміщені на невеликих тепловідведеннях, можна замінити іншими, розрахованими на прямий струм не менше 3 А і необхідну зворотну напругу. Замість діодів КД105Б (VD5-VD9) та Д223А (VD19-VD23, VD27-VD31) допустимо використовувати будь-які із серій КД208, КД209. Діоди Д9Б (VD1-VD6, рис. 2) замінні будь-якими із серій КД521, КД522. Реле К1 - РЕМ48А виконання РС4 590 202 на робочу напругу 12 В. Краще підібрати реле на більшу напругу, наприклад, РЕМ48А виконання РС4.590.207 з напругою 27 В. У цьому випадку слід використовувати струмообмежувальний резистор R1. Транзистори КТ644Б (VT3, VT15) замінні на КТ644А, КТ626В, у крайньому випадку КТ816В, КТ816Г або КТ814В, КТ814Г. На місці транзисторів VT1, VT10, VT13 допустимо використовувати будь-які кремнієві з допустимою напругою колектор-емітер не менше 60 В. Замість транзисторів МП26A (VT7, VT12, VT19, VT22 і VT1, рис. 2), можна застосувати будь-який; замість КТ25А (VT26, VT3102, VT5, VT6, VT11) – КТ17В-КТ18Е, КТ315Б. Транзистор КТ315А (VT3102) заменим любым из этой или из серии КТ827, а также КТ8А, КТ829Г, транзистор КТ908А (VT819) - любым из этой или из серии КТ825, а также КТ21Г Вместо транзисторов КТ853А (VT818, VT908) лучше применить КТ4А с большим максимальним струмом колектора. Транзистор МП37Б (VT23) слід підібрати за максимальною напругою колектор-емітер, оскільки він працює на межі допустимого значення. Транзистори VT4, VT8, VT16, VT21 та діоди VD17, VD25 встановлені на невеликі тепловідведення розмірами відповідно 50x50x5 та 40x30x3 мм. Мікросхеми серії 564 заміняються відповідними аналогами серії К561. Оксидні конденсатори С6 і С15 складені з двох К50-24 по 1000 мкФ і двох К52-1Б по 100 мкФ, все на напругу 63, включених паралельно. Конденсатори С1, С2, С10, С11, С19, С20 – К50-6, C3, С4, С5, С13, С22 – К50-16, С12, С14, С21, С23 – К73-17. Мікроамперметри РА1, РА2 – М4205 на струм 100 мкА. Усі деталі пристрою попередньо перевіряють. В авторському варіанті джерело живлення зібране на кількох платах навісним монтажем. При налагодженні блоку найкраще користуватися осцилографом. Його підключають до емітера транзистора VT4. Двигун резистора R28 встановлюють у середнє положення, а резистор R22 тимчасово випаюють. Включають блок живлення до мережі. На емітері транзистора VT4 мають з'явитися прямокутні імпульси. Якщо напруга відсутня, насамперед слід переконатися, що реле К1 спрацювало. В іншому випадку підбором резистора R1 домагаються, щоб реле спрацьовувало при мінімальному напрузі мережі (190). Після цього вимірюють напругу колектор-емітер транзистора VT8. Воно має бути в межах 1,5...2 і зберігатися при зміні вихідної напруги. Перемикання імпульсного стабілізатора відбувається, коли напруга колектор-база транзистора VT9 приблизно дорівнює 0,9 В. Якщо його необхідно збільшити, ланцюг емітера транзистора VT7 слід включити один або кілька діодів у прямому напрямку. Частота перемикання невеликою мірою залежить від опору резисторів R17 (з його зменшенням частота зменшується) і R15 (з його збільшенням частота зменшується). Резисторами R27 і R29 підбирають мінімальне та максимальне значення вихідної напруги (3 та 30 В). Тепер до виходу стабілізатора підключають навантаження (або її еквівалент) опором близько 3 Ом потужністю не менше 27 Вт, попередньо встановивши напругу на виході приблизно 5 В. Плавно збільшуючи вихідну напругу, стежать, щоб струм навантаження не перевищував 3 А. Крім того, слід контролювати форму імпульсів. Якщо тривалість пауз між імпульсами стане меншою за 1/5 періоду, можливий зрив коливань. У цьому випадку необхідно збільшити індуктивність дроселя, застосувавши магнітопровід великих розмірів або збільшивши кількість витків. Потім калібрують мікроамперметр, що вимірює струм навантаження. Для вимірювання напруги на виході блоку живлення можна включити мікроамперметр з додатковим опором резистором близько 300 кОм. Далі впаюють резистор R22. Двигун резистора R32 встановлюють у верхнє (за схемою) положення, а резистором R28 - мінімальна напруга. До виходу стабілізатора резистор підключають опором 40 Ом. Включають блок живлення в мережу і збільшуючи вихідну напругу, встановлюють струм навантаження 250 мА. Потім за допомогою резистора R1 (див. рис. 2) домагаються, щоб спрацював захист і увімкнувся світлодіод HL1. Для джерела негативного напруження мінімальний струм спрацьовування захисту встановлюють резистором R2. Після цього двигун резистора R32 пересувають у нижнє (за схемою) положення. Опір навантаження зменшують і встановлюють струм 3 А. Переміщуючи двигун резистора R32 вгору (за схемою), помічають момент спрацьовування захисту. Тепер слід виміряти опір виведеної частини резистора R32, поставити резистор близького номіналу та відградуювати його струмом спрацьовування захисту. Аналогічно налагоджують плече мінусової напруги. На закінчення вимірюють осцилографом напруга пульсацій при максимальному струмі навантаження. Якщо пульсації перевищують 30 мВ, встановлюють додаткові конденсатори С11 С20 (на схемі рис. 1 показані штриховими лініями). Може виявитися, що при швидкому повороті движка резистора R28 (R56) вихідна напруга ще змінюється, хоча движок вже нерухомий. Нижній вивід резистора R21 також слід випаяти та підключити до точки з'єднання елементів R4, С49, VD2 (див. рис. 2). Опір резисторів R6 та R1 при цьому необхідно збільшити до 21 кОм. ККД компенсаційного стабілізатора можна підвищити, якщо на місці VT8 і VT21 застосувати транзистори з меншою напругою насичення колектор-емітер, враховуючи рекомендації [4]. Замість МП37Б (VT23) краще використовувати германієвий транзистор з великою допустимою напругою колектор-емітер, наприклад ГТ404В, ГТ404Г. література
Автор: Г.Балашов, м.Шадрінськ Курганської обл.
Машина для проріджування квітів у садах
02.05.2024 Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону
02.05.2024 Пастка для комах
01.05.2024
▪ Ідентифікація користувача по бейджу ▪ Підшипники, що не вимагають змащення ▪ Інноваційний кремнієвий суперконденсатор ▪ Автомобілі Volvo попередять один одного про ожеледь ▪ Фірмовий процесор LG для смартфонів
▪ розділ сайту Радіоуправління. Добірка статей ▪ стаття Психологія. Конспект лекцій ▪ стаття Як хамелеон змінює свої кольори? Детальна відповідь ▪ стаття Автожир-планер. Особистий транспорт ▪ стаття Ксилолітові підлоги та облицювання стін. Прості рецепти та поради ▪ стаття Перевірка пальчикових елементів. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
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