|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ Потужний лабораторний блок живлення із ОУ. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Блоки живлення Напевно, не знайдеться радіоаматора, у якого однією з перших конструкцій не був би лабораторний блок живлення. Ставлячи експерименти, макетуючи окремі пристрої, кожен радіоаматор обов'язково стикається із проблемою харчування. Буває так, що, виготовивши для будь-якої конструкції блок живлення, витративши при цьому чимало часу та коштів на пошуки в літературі відповідної схеми, деталей, конструктор-початківець переконується, що його пристрій погано працює з цим блоком. Найчастіше це буває з тими радіоаматорами, які, не маючи лабораторного джерела, не можуть правильно визначити ні діапазон напруг, що живлять, при яких стійко працюють їх пристрої, ні практично споживані ними струми. Робити це необхідно під час налагодження пристроїв, живлячи їх від зовнішнього джерела, яке забезпечувало б широкі межі регулювання вихідної напруги та високу її стабільність при великих змінах струму навантаження. Крім того, таке джерело має володіти швидкодіючим захистом від перевантаження або замикань виходу. У популярній радіотехнічній літературі постійно висвітлюються питання конструювання блоків живлення і неодноразово описувалися лабораторні джерела, що заслуговують на увагу. Однак окремі з них або забезпечують недостатній струм навантаження при інших відмінних параметрах, або містять ряд дефіцитних деталей, або складні в налаштуванні. Тому їх повторення доступне далеко не кожному радіоаматору, особливо початківцю. ККД описуваного блоку живлення, як і більшості подібних пристроїв, не перевищує 50%. При повторенні доведеться попрацювати над намотуванням силового трансформатора. Однак відносна простота схеми при досить високих вихідних параметрах, виграш у налаштуванні, масі та габаритах дає певні переваги. Основні характеристики блоку живлення:
Блок живлення (рис.1) складається з основного компенсаційного стабілізатора з послідовним включенням регулюючого елемента (транзистори VT2-VT4), підсилювача в ланцюзі зворотного зв'язку (мікросхема DA1, транзистор VT1), допоміжних параметричних стабілізаторів (стабілітрони V11 захисту від навантажень (транзистори VT14, VT19). У компенсаційних стабілізаторах вихідна напруга є різницею між напругою, що надходить з випрямляча, і падінням напруги на регулювальному транзисторі.
Прагнення сконструювати стабілізатор з плавною зміною вихідної напруги в широких межах і значним струмом навантаження пов'язане з виділенням великої теплової потужності на транзисторі, що регулює. З цієї причини в блоці використано ступінчасту зміну випрямленої напруги. Для цього на основний випрямляч, виконаний на діодах VD2-VD5, напруга подається з вторинної секційованої обмотки III силового трансформатора за допомогою секції SA2.1 перемикача SA2. Одночасно перемикач SA2 (секції SA2.2 та SA2.3) комутує резистори керуючих ступенів стабілізатора. При цьому вихідну напругу можна змінювати десятьма ступенями по 3 і плавно за допомогою резистора R41 в межах кожного ступеня. В результаті при максимальному струмі навантаження на основному регулювальному транзисторі VT2-VT4, включеному за схемою із загальним колектором, потужність розсіюється не більше 20 Вт. Транзистори VT3 і VT4 включені паралельно і відповідно, що розсіюється на кожному з них потужність не перевищує 10 Вт. У емітери цих транзисторів включені резистори R42 і R43, що служать для вирівнювання струмів. Для зменшення габаритних розмірів та маси блоку живлення, підвищення компактності монтажу використаний радіатор із меншою, ніж необхідно, площею розсіювання. При цьому спостерігається нагрівання транзисторів до 60...70° при тривалій експлуатації блока живлення на максимальному струмі навантаження. Якщо блок живлення передбачається тривалий час експлуатувати при струмах навантаження, близьких до максимального, повинен бути застосований радіатор з площею розсіювання 800...1000 см2 Підсилювач сигналу зворотного зв'язку зібраний на операційному підсилювачі (ОУ) DA1, який живиться від допоміжного випрямляча, виконаного на діодах VD6-VD9. Напруга живлення ОУ стабілізовано двома послідовно включеними параметричними стабілізаторами, перший з яких виконаний на стабілітронах VD11, VD12 і резисторі R3, а другий - на стабілітронах VD13, VD14 і резисторі R4. Напруга, стабілізована стабілітроном VD14, використовується, крім того, для живлення джерела опорної напруги, який виконаний на стабілітроні VD19, що має малий температурний коефіцієнт напруги стабілізації, і резисторі R21. Змінюючи опорну напругу, що подається на інвертуючий вхід ОУ за допомогою дільника R22-R41, можна змінювати напругу стабілізатора. Для отримання вихідної напруги блока живлення, що перевищує максимальну вихідну напругу ОУ служить підсилювач на транзисторі VT1. Резистор R11 обмежує вихідний струм ОУ. Через дільник на резисторах R19, R20 частина вихідної напруги блоку подається на вхід ОУ, що не інвертує. При будь-якій випадковій зміні вихідної напруги стабілізатора змінюється різниця між напругами на входах ОУ і напруга на колекторі VT1, яке змінює стан регулюючого транзистора таким чином, що вихідна напруга блоку повертається до колишнього значення. Конденсатори С5-С7, С9, С10 усувають самозбудження блоку на високих частотах у всьому діапазоні зміни вихідної напруги та струму навантаження. Для забезпечення вихідної напруги блоку живлення, близького до 0, на бази транзисторів VT3, VT4 подано через резистор R8 напруга, що закриває, утворене струмом дільника R6, R7 на резисторі R7. При відсутності цієї напруги не вдалося отримати вихідну напругу блоку менше, ніж 1...1,5 В. Причиною цього є кінцеве значення струму колекторів транзисторів VT2-VT4 при нульовому напрузі на їх базах. Ланцюг VD17R14 служить для прискорення розрядки конденсатора С12 і підключеної до блоку ємнісного навантаження під час встановлення меншого рівня вихідної напруги блоку. При цьому конденсатор С12 розряджається до встановленого на колекторі транзистора Т1 напруги по ланцюгу: позитивний висновок конденсатора С12, резистор R12, перехід емітер-колектор транзистора VT1, діод VD17, резистор R14, негативний висновок конденсатора С12. Електронний пристрій захисту від перевантажень струмом виконано на транзисторах VT5, VT6. Падіння напруги, створюване струмом навантаження на резисторі R12, у полярності, що відкриває, прикладено до емітерного переходу транзистора VT5. Одночасно на цей же перехід надходить напруга, що закриває, з резистора R15, регульоване резистором R17. Як тільки струм навантаження перевищить заданий рівень, VT5 відкривається, відкриваючи транзистор VT6. Останній, своєю чергою, ще більше відкриє VT5 - процес протікає лавиноподібно. В результаті обидва транзистора повністю відкриваються і на вхід ОУ 10 через діод VD18 і резистор R18 надходить сигнал негативної полярності, що перевищує по модулю сигнал на вході 9. На виході ОУ формується напруга негативної полярності, що відкриває транзистор VT1. При цьому регулюючий елемент (транзистори VT2-VT4) закривається, і вихідна напруга блоку стає близькою до 0. Одночасно запалюється сигнальна лампа Н2 "Перевантаження". Для повернення блока у вихідний стан треба вимкнути його на кілька секунд і знову включити. Обмотка IV силового трансформатора, допоміжний випрямляч на діоді VD1, конденсатор С1 і діод VD10 служать усунення появи на виході блоку підвищеної напруги з основного випрямляча при вимиканні блоку живлення. Це можливо тому, що конденсатор С2 розряджається швидше за конденсатор С3. При цьому напруга живлення ОУ зникає швидше, і, отже, транзистор VT1 замикається, а регулюючий елемент відмикається раніше, ніж напруга зникає на конденсаторі С3. Позитивний висновок конденсатора С3 через емітерний перехід транзистора VT1 з'єднаний з анодом діода VD10, але діод при включеному блоці живлення не впливає на його роботу, оскільки він закритий позитивною напругою, утвореною різницею між напругою на конденсаторі С3 і напругою на конденсаторі С1. Останнє завжди більше за рахунок зарядки конденсатора С1 сумою вихідної напруги обмоток III і IV силового трансформатора. Для забезпечення цієї умови необхідно дотримуватись полярності включення обмоток III і IV такої, як показано на схемі. Після вимкнення блоку живлення конденсатор С1 швидко розряджається через резистор R1, діод VD10 відкривається напругою на конденсаторі С3 і останнє через резистор R1 надходить на базу транзистора VT1. Транзистор VT1 відмикається, закриваючи регулюючий елемент. Напруга навантаження при цьому підтримується близьким до нуля, аж до повної розрядки конденсатора C3 через транзистор VT1 і резистор R9. Резистор R2 прискорює розрядку конденсатора С2 і усуває викид вихідної напруги блоку в початковий момент при його вимиканні, поки не встиг розрядитися конденсатор С1 і не відкрилися діоди VD10 і транзистор VT1. Поява викиду у цей час пов'язані з неоднаковим зміною напруг на входах ОУ і появою позитивного стрибка з його виході. Для усунення викиду вихідної напруги при включенні блоку живлення, а також для запобігання спрацьовування захисту при значному ємнісному навантаженні в момент включення є конденсатор С4, резистор R5 і діод VD16. У початковий момент після включення конденсатор С4 повільно заряджається по двох ланцюгах: через резистор R5 через резистор R9 і діод VD16. При цьому напруга на базі транзистора VT2 дорівнює сумі падіння напруги на відкритому діоді VD16 та напруги на конденсаторі С4. Ця напруга, а значить, і напруга на виході блоку живлення зростатиме слідом за напругою на конденсаторі С4 доти, поки стабілізатор не ввійде в режим, що встановився. Далі діод VD16 закривається, а конденсатор С4 заряджається тільки через резистор R5 до максимальної напруги на конденсаторі фільтра С3 і не впливає на подальшу роботу блоку живлення. Діод VD15 служить для прискорення розряду С4 конденсатора при вимкненому блоці. Всі елементи, крім силового трансформатора, потужних регулюючих транзисторів, перемикачів SA1-SA3, тримачів запобіжників FU1, FU2, лампочок H1, H2, стрілочного вимірювача, вихідних роз'ємів та плавного регулятора вихідної напруги розміщені на друкованих платах (рис.2).
Розташування елементів показано на рис.3., зовнішній вигляд блоку живлення – на рис.4.
Транзистори П210А закріплені на голчастому радіаторі, встановленому ззаду корпусу та має ефективну площу розсіювання близько 600 см2. Знизу в корпусі в місці кріплення радіатора просвердлені вентиляційні отвори діаметром 8 мм. Кришка корпусу закріплюється таким чином, щоб між нею та радіатором зберігався повітряний зазор шириною близько 0,5 см. Для кращого охолодження регулюючих транзисторів у кришці рекомендується просвердлити вентиляційні отвори. У центрі корпусу закріплений силовий трансформатор, а поруч із ним з правого боку на алюмінієвій пластині розміром 5х2,5 см закріплений транзистор П214А. Пластина ізольована від корпусу за допомогою ізоляційних втулок. Діоди КД202В основного випрямляча встановлені на алюмінієвих пластинах, прикручених до друкованої плати. Плата встановлена над силовим трансформатором деталями донизу. Силовий трансформатор виконаний на тороїдальному стрічковому магнітопроводі ОЛ 50-80/50. Первинна обмотка містить 960 витків дроту ПЕВ-2 0,51. Обмотки II і IV мають вихідні напруги відповідно 32 і 6 при напрузі на первинній обмотці 220 В. Вони містять 140 і 27 витків проводу ПЕВ-2 0,31. Обмотка III намотана проводом ПЕВ-2 1,2 і містить 10 секцій: нижня (за схемою) – 60, а решта по 11 витків. Вихідні напруги секцій відповідно дорівнюють 14 і 2,5 В. Силовий трансформатор можна намотати і на іншому магнітопроводі, наприклад, на стрижневому від телевізорів УНТ 47/59 та інших. Первинну обмотку такого трансформатора зберігають, а вторинні перемотують для отримання вищезгаданих напруг. У блоці живлення замість транзистори П210А можна використовувати транзистори серій П216, П217, П4, ГТ806. Замість транзисторів П214А-будь-які із серій П213-П215. Транзистори МП26Б можна замінити будь-якими із серій МП25, МП26, а транзистори П307В – будь-якими із серій П307 – П309, КТ605. Діоди Д223А можна замінити на діоди Д223Б, КД103А, КД105; діоди КД202В - будь-якими потужними діодами з допустимим струмом не менше 2 А. Замість стабілітрона Д818А можна застосувати будь-який інший стабілітрон із цієї серії. Перемикачі SA2 – малогабаритні галетні типу 11П3НПМ. У другому блоці контакти двох секцій цього перемикача запаралелені та використовуються для комутації секцій силового трансформатора. При включеному блоці живлення змінювати положення перемикача SA2 слід при струмах навантаження, що не перевищують 0,2...0,3 А. Якщо струм навантаження перевищує зазначені значення, то для запобігання іскроутворення та обгоряння контактів перемикача змінювати вихідну напругу блоку слід тільки після його вимикання. Змінні резистори для плавного регулювання вихідної напруги слід вибирати із залежністю опору від кута повороту двигуна типу "А" і бажано дротяні. Як сигнальні лампочки H1, H2 застосовані мініатюрні лампочки розжарювання НСМ-9 В-60 мА. Стрілецький прилад можна застосувати будь-який струм повного відхилення стрілки до 1 мА і розміром лицьової частини не більше 60Х60 мм. При цьому слід пам'ятати, що включення шунта у вихідний ланцюг блоку живлення збільшує його вихідний опір. Що струм повного відхилення стрілки приладу, то більше вписувалося опір шунта (за умови, що внутрішні опори приладів одного порядку). Для запобігання впливу приладу на вихідний опір блоку живлення перемикач SA3 під час роботи слід встановлювати на вимірювання напруги (верхнє за схемою положення). При цьому шунт приладу замикається та виключається з вихідного ланцюга. Налагодження блоку живлення зводиться до перевірки правильності монтажу, підбору резисторів керуючих ступенів для регулювання вихідної напруги в потрібних межах, установці струму спрацьовування захисту та підбору опорів резисторів Rш і Rд для стрілочного вимірювача. Перед налаштуванням блока живлення замість шунта припаюють коротку дротяну перемичку. При налагодженні блоку його включають в мережу, перемикач SA2 і двигун резистора R41 (див. рис. 1) встановлюють положення, відповідне максимальному вихідному напрузі (верхнє за схемою положення). Потім підбором резистора R22 встановлюють напругу на виході блоку живлення рівним 30 В. Змінний резистор R41 можна використовувати й іншого номіналу в межах 51...120 Ом. При цьому номінальний опір резисторів R23-R40 вибирається на 5...10% менше за опір резистора R41. Далі налаштовують захисний пристрій. Для цього відпаюють один із висновків діода VD18 і до виходу блоку підключають резистор опором 5...10 Ом потужністю не менше 25 Вт. Потім встановлюють таку вихідну напругу блоку, щоб струм через резистор, контрольований зовнішнім приладом, становив 2,5 А. Регулюючи резистор R17, домагаються спрацьовування захисту при цьому струмі. Закінчивши налаштування, припаюють діод VD18 на місце. Для надійного спрацьовування захисту за мінімальної напруги мережі підбирають резистор R16. Від нього залежить лавиноподібний процес, що призводить до відмикання транзисторів VT5 та VT6. При повторенні блоку живлення слід мати на увазі, що провід, що йде від резистора R24 до загального дроту, необхідно підключати безпосередньо до друкованої плати, а не висновків шунту Rш або стрілочного вимірювача РА1. Інакше при підключенні навантаження вихідна напруга може збільшуватися. Це збільшення може досягати 0,3...0,5 при максимальному струмі навантаження в залежності від довжини і діаметра проводу, що з'єднує точку з'єднання резисторів R12, R20 з точкою з'єднання конденсатора 12 і шунту Rш. Так відбувається тому, що падіння напруги, яке утворюється на проводах від струму навантаження, виявляється прикладеним послідовно з опорною напругою до входу, що інвертує, ОУ. Як шунт використовують відрізок манганинового або константанового дроту діаметром 1 мм. При налаштуванні шунта перемикач SA3 переводять у положення струм, а включають блок живлення тільки після того, як буде припаяний відрізок манганинового дроту замість раніше встановленої перемички. В іншому випадку може вийти з ладу стрілочний вимірник РА1. При цьому зовнішній прилад включають послідовно з навантаженням, якою можна застосувати резистор опором 5...10 Ом, розрахований на потужність розсіювання 10...50 Вт. Змінюючи вихідну напругу блоку живлення, встановлюють струм навантаження 2...2,5 А, зменшуючи або збільшуючи довжину манганинового дроту, домагаються таких же показань вимірювача РА1. Перед кожною операцією зі зміни довжини шунта слід не забувати вимикати блок живлення.
Машина для проріджування квітів у садах
02.05.2024 Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону
02.05.2024 Пастка для комах
01.05.2024
▪ Система захисту від підробок на основі піску ▪ Інтегральний підсилювач на частоті 1 ТГц ▪ Літак можна зробити практично безшумним ▪ Нанокристали, що захищають фруктові дерева від заморозків.
▪ розділ сайту Освітлення. Добірка статей ▪ стаття Історія психології. Шпаргалка ▪ стаття братки. Легенди, вирощування, способи застосування ▪ стаття Хто торкнувся дзеркала? Секрет фокусу. 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