Schetchiksg.ru

Счетчик СГ
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Схема регулированного стабилизатора тока

8 Стабилизаторы напряжения и тока

Тема: Стабилизаторы напряжения и тока.

Вопрос 1. Общие сведения.

Стабилизатором называют устройство, автоматически поддерживающее с заданной точностью напряжение или ток в нагрузке при изменении питающего напряжения или сопротивления нагрузки в обусловленных пределах.

Основным параметром стабилизатора напряжения является коэффициент стабилизации напряжения, а стабилизатора тока — коэффициент стабилизации тока

Kст U=; Kст I= при Rн=const,

где Uвх, Uвых, Iвых — номинальные напряжения на входе и выходе стабилизатора и номинальный ток нагрузки;

DUвх, DUвых, D Iвых — изменения напряжений на входе и выходе стабилизатора и изменение тока нагрузки.

Влияние нагрузки Rн оценивается по внешним характеристикам Uвых(Iвых) и Iвых(Rн) или выходным (внутренним) сопротивлением стабилизатора

Рекомендуемые файлы

Rвых= при Uвх=const.

Для стабилизатора напряжения Rвых >Rн.

Применяют два типа стабилизаторов: параметрические и компенсационные.

В параметрических стабилизаторах используются элементы с нелинейной вольтамперной характеристикой (ВАХ), обеспечивающие постоянство напряжения при значительных изменениях тока для стабилизаторов напряжения и постоянство тока при изменении напряжения в стабилизаторах тока. Такими элементами могут быть стабилитроны, бареттеры или транзисторы.

Вопрос 2. Компенсационные стабилизаторы напряжения.

Компенсационные стабилизаторы напряжения имеют большие коэффициенты стабилизации и меньшее Rвых при более высоком КПД. Структурная схема такого стабилизатора приведена на рис.6.1. Стабилизатор состоит из источника эталонного напряжения (1), измерительного элемента (2) и регулирующего элемента (3).

На входы измерительного элемента подаются эталонное напряжение U и Uвых. Если Uвых не равно U появляется сигнал рассогласования, который поступает на вход регулирующего элемента. Под действием этого сигнала падение напряжения на регулирующем элементе меняется таким образом, чтобы Uвых оставалось постоянным

Uвых=UвхDU=const.

В качестве источника эталонного напряжения чаще всего используется стабилитрон, а роль регулирующего элемента выполняет транзистор или составной транзистор. В большинстве современных стабилизаторов измерительный элемент выполняется на операционном усилителе.

Читайте так же:
Как работает стабилизатор переменного тока

Kcm U=h21/(h11+R1); Rвых=.

В настоящее время широко применяются стабилизаторы в интегральном исполнении. Например, микросхема К142ЕН1 представляет собой регулируемый стабилизатор с выходным напряжением 3-12 В на ток до 150 мА. В схеме предусмотрена защита от перегрузки и коротких замыканий на выходе.

Вопрос 3. Стабилизатор тока.

Схема стабилизатора тока показана на рис.6.3. На базе транзистора VT поддерживается постоянный потенциал, задаваемый параметрическим стабилизатором на стабилитроне VD. Нагрузка Rн включена в коллекторную цепь транзистора VT, который работает по схеме ОБ, где Iк=aIэ.

Ток эмиттера Iэ определяется напряжением Uэб=UR2Iэ

Благодаря этому устанавливается режим работы

У современных транзисторов a®1, таким образом, получается устройство, выходной ток которого Iвых=Iк»Iэ, не зависит от Rн, а определяется только U и R2. Режим стабилизации поддерживается до тех пор, пока транзистор VT работает в активном режиме, т.е. Uвх>DU+IвыхRн, где DU — напряжение насыщения транзистора.

Отсюда максимальное значение сопротивления нагрузки, при котором сохраняется рабочий режим стабилизатора

Rн max=.

Коэффициент стабилизации тока

Выходное сопротивление стабилизатора

Rвых=.

1. Каково назначение электронных стабилизаторов?

2. Как устроен и как работает параметрический стабилизатор напряжения и тока?

3. Поясните назначение элементов схемы компенсационного стабилизатора напряжения?

4. От каких элементов зависит коэффициент стабилизации?

5. Как можно осуществить регулирование Uвых стабилизатора напряжения?

6. Поясните принцип действия стабилизатора тока.

7. Как можно изменить выходной ток стабилизатора?

8. Почему стабилизатор тока может работать только на нагрузку с R меньше Rнmax?

9. Почему стабилизатор тока и стабилизатор напряжения имеют разные выходные сопротивления?

Схема регулированного стабилизатора тока

Так назвал этот блок питания Александр Борисов, когда я ему показал что в итоге получилось))) значит тому и быть, пусть мой БП теперь носит гордое название — Космический)

Как уже стало понятным, речь пойдет о блоке питания с регулируемым выходным напряжением, данная статья совсем не новая, с момента создания этого БП прошло уже 2 года, а тему все ни как не мог воплотить на сайте. На то время этот БП был для меня самым приемлемым по соображению доступности деталей и повторяемости. Схема блока питания была взята из журнала РАДИО 2006, выпуск №6.

Источник удобен для питания налаживаемых электронных устройств и зарядки аккумуляторных батарей. Стабилизатор построен по компенсационной схеме, которой характерен малый уровень пульсаций выходного напряжения и, несмотря на невысокий по сравнению с импульсными стабилизаторами КПД, вполне соответствует требованиям, предъявляемым к лабораторному источнику питания.

Читайте так же:
Полевой транзистор как стабилизатор тока

Принципиальная электрическая схема источника питания показана на рис. 1. Источник состоит из сетевого трансформатора Т1 диодного выпрямителя VD3—VD6, сглаживающего фильтра СЗ—С6, стабилизатора напряжения DA1 с внешним мощным регулирующим транзистором VT1, стабилизатора тока, собранного на ОУ DA2 и вспомогательном двуполярном источнике его питания, измерителя выходного напряжения/тока нагрузки РА1 с переключателем SA2 «Напряже-ние’’/»Ток».

В режиме стабилизации напряжения на выходе ОУ DA2 высокий уровень, светодиод HL1 и диод VD9 закрыты. Стабилизатор DA1 и транзистор VT1 работают в стандартном режиме. При сравнительно небольшом токе нагрузки транзистор VT1 закрыт, и весь ток протекает через стабилизатор DA1. При увеличении тока нагрузки увеличивается падение напряжения на резисторе R3, транзистор VT1 открывается и входит в линейный режим, включаясь в работу и разгружая стабилизатор DA1. Выходное напряжение задает резистивный делитель R6R10. Вращением ручки переменного резистора R10 устанавливают требуемое выходное напряжение источника.

Сигнал обратной связи по току снимается с резистора R9 и поступает через резистор R8 на инвертирующий вход ОУ DA2. При увеличении тока сверх значения, устанавливаемого переменным резистором R8, напряжение на выходе ОУ уменьшается, открывается диод VD9, включается светодиод HL1 и стабилизатор переходит в режим стабилизации тока нагрузки индицируемый светодиодом HL1.

В моем исполнении, почему то эта защита по току срабатывает только при КЗ.

Идея такого совместного включения трехвыводного регулируемого стабилизатора и операционного усилителя заимствована из технического описания стабилизатора LM317T.

Вспомогательный маломощный двуполярный источник питания ОУ DA2 собран на двух однополупериодных выпрямителях на VD1, VD2 с параметрическими стабилизаторами VD7R1, VD8R2. Их общая точка соединена с выходом регулируемого стабилизатора DA1. Такая схема выбрана из соображений минимизации числа витков вспомогательной обмотки III, которую нужно дополнительно намотать на сетевой трансформатор Т1.

Читайте так же:
Импульсный стабилизатор тока lm2576

Большинство деталей блока размещено на печатной плате из фольгированного с одной стороны стеклотекстолита толщиной 1 мм. Резистор R9 составлен из двух сопротивлением по 1,5 Ом мощностью 1 Вт. Транзистор VT1 закреплен на штыревом теплоотводе с внешними размерами 130x80x20 мм, представляющем собой заднюю стенку кожуха источника. Трансформатор Т1 должен иметь габаритную мощность 40. 50 Вт. Напряжение (под нагрузкой) обмотки II должно быть около 25 В, а обмотки III — 12 В.

При указанных на схеме номиналах элементов блок обеспечивает выходное напряжение 1,25. 25 В, ток нагрузки — 15. 1200 мА. Верхний предел напряжения при необходимости можно расширить до 30 В подборкой резисторов делителя R6R10. Верхний предел тока также можно поднять, уменьшив сопротивление шунта R9, но при этом придется установить диоды выпрямителя на теплоотвод, применить более мощный транзистор VT1 (например, КТ825А—КТ825Г) а возможно, и более мощный трансформатор.

Сначала монтируют и проверяют выпрямитель с фильтром и двуполярный источник питания для ОУ DA2, затем все остальное, кроме DA2. Убедившись в работоспособности регулируемого стабилизатора напряжения, впаивают ОУ DA2 и проверяют под нагрузкой регулируемый стабилизатор тока. Шунт R11 изготавливают самостоятельно (его сопротивление — сотые или тысячные доли ома), а добавочный резистор R12 подбирают под конкретный имеющийся микроамперметр. В моем источнике применен микроамперметр М42305 с током полного отклонения стрелки 50 мкА.

Конденсатор С13 в соответствии с рекомендациями производителя стабилизатора К142ЕН12А желательно использовать танталовый, например, К52-2 (ЭТО-1). Транзистор КТ837Е может быть заменен на КТ818А— КТ818Г или КТ825А—КТ825Г. Вместо КР140УД1408А подойдут КР140УД6Б, К140УД14А, LF411, LM301A или другой ОУ с малым входным током и подходящим напряжением питания (может потребоваться коррекция рисунка проводников печатной платы). Стабилизатор К142ЕН12А можно заменить импортным LM317T.

Читайте так же:
Стабилизатор тока для мопеда

Если необходимо, чтобы выходное напряжение можно было регулировать от нуля, нужно в источник добавить гальванически развязанный дополнительный стабилизатор напряжения на 1,25 В (его можно собрать так же на К142ЕН12А) и подключить его плюсом на общий провод, а минусом — к соединенным вместе правым выводом и движком переменного резистора R10, предварительно отключенным от общего провода.

Ну а теперь то, как реализовал этот БП я.

Начались поиски радиокомпонентов:

Верхний предел по току расширил до 2,5 А применив шунт из стрелочного прибора типа «Ц»

Для отображения выходных параметров использовал АЦП ICL 7107, один АЦП для отображения тока, другой АЦП для напряжения.

Готовый цифровой блок на АЦП мне достался с прошлой работы, эти блоки уже списали из-за неработоспособности, к счастью что негодным был только внутрений измерительный транс, остальное все целое.

Рис. 2. Схема вольтметра

Схему собрал с нуля, та что была в готовом блоке не подходила, поэтому пришлось лопатить инфу, искать даташиты в итоге схема получилась такая, в принципе ни чем не отличающаяся от той, что по даташиту.

В процессе настроек, выяснилось, что АЦП можно питать и однополярным напряжением. Яркость сегментов индикаторов может быть различна, добавляя или удаляя 1N4148 диоды.

Настройка АЦП — Подстроечным резистором R5 10 кОм установить напряжение между выв. 35 и 36 равным 1 В. Приведенная схема — схема вольтметра, ниже привожу схему входного делителя для построения амперметра

При сборке амперметра необходимо исключить резистор R3 рис. 2 и на его место подключить делитель (на рисунке подписано «к 31 ноге»)

Для того, чтобы было возможным измерять токи от 20 мА до 2,5 А в делитель введена цепочка на резисторах R5-R8 (на схеме приведены часто применяемые диаппазоны), но я для себя как уже говорил выше ограничил до 2,5 А. Конденсатор в делителе — 100. 470nF. Можно конечно в качестве отображения выходных параметров использовать мультиметры типа DT-838 встроив их в корпус блока питания.

Читайте так же:
Источник тока стабилизаторе напряжения

Для питания всех АЦП не нашлось лишней обмотки на трансе, поэтому пришлось использовать еще один небольшой транс.

Трансформатор питающий АЦП, питает кулер для охлаждения силового транзистора и кренки, запасливый уж я по этому поводу) Можно было бы обойтись и без кулера.

Не стал рисовать питание АЦП, там все просто, диодный мост КЦ407, кренка на 5 вольт и два электролита

Корпус применил от высокочастотного миливольтметра

Вот и получился Космический блок питания, извините за мою назойливость, но уж очень люблю применять светодиоды в качестве подсветки)))

Ну вот и все. Трудится БП и по сей день, а на дворе уже 2013 год.

Если что то не понятно написал или не правильно изложил мысль — пишите.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию