Schetchiksg.ru

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

Стабилизатор напряжения с ограничением по току схема

Схемы стабилизаторов напряжения и тока

Стабилизированные источники питания необходимы для обеспечения независимости параметров электронного устройства от изменений питающего напряжения. Практически в любой современной аппаратуре имеется стабилизатор напряжения, а то и несколько. В таких устройствах часто применяются операционные усилители ( ОУ ), с помощью которых решить эту задачу просто и эффективно с точностью регулировки и стабильности в диапазоне 0,01…0,5 %, причём ОУ легко встраивать в традиционные стабилизаторы напряжения и тока.
Простейший стабилизатор напряжения представляет собой усилитель постоянного тока, на вход которого подано постоянное напряжение стабилитрона или часть его. Нагрузочная способность такого стабилизатора определяется силой максимального выходного тока ОУ.
Следящие стабилизаторы, как правило, работают на принципе сравнения опорного и выходного напряжений, усиления их разности и управления электропроводностью регулирующего транзистора.

Стабилизатор по схеме Рис.1 выдаёт напряжение Uвых большее, чем опорное напряжение стабилитрона VD1, а стабилизатор Рис.2 – меньшее. Стабилизаторы питаются от одного источника. С помощью эмиттерного повторителя VT2 увеличивают ток нагрузки, в нашем примере – до 100 мА, но можно и более с составным повторителем на мощном транзисторе.

Транзистор VT1 защищает выходной транзистор VT2 от перегрузок по току, причём датчиком тока служит резистор R8 небольшого сопротивления, включённый в цепь эмиттера транзистора VT2. Когда падение напряжения на нём превысит Uб-э=0,6 В, откроется транзистор VT1 и зашунтирует эмиттерный переход транзистора VT2. При токах нагрузки до 10…15 мА резисторы R7, R8 и транзисторы VT1, VT2 можно не ставить. Отметим, что в стабилитронах по схемам на Рис.1, 2 входное напряжение не должно превышать максимально допустимой суммы напряжений питания.

На Рис.3а приведена схема подобного стабилизатора в котором ОУ включён таким образом, что он сам питается стабилизированным напряжением. Здесь дополнительно включены несколько элементов, улучшающих работу стабилизатора напряжения. Потенциал выхода ОУ DA1 смещён в сторону положительного напряжения с помощью стабилитрона VD3 и транзистора VT1. Выходной эмиттерный повторитель – составной ( VT2, VT3 ), а к базе защитного транзистора VT4 подключён делитель R4R5, что позволяет создать “падающую” характеристику ограничения тока перегрузки. Ток короткого замыкания не превышает 0,3 А.

Термокомпенсированный источник опорного напряжения выполнен на микросхеме К101КТ1А (DA2). Выходное напряжение стабилизатора, равное +15В, изменяется всего на 0,0002 % при изменении входного напряжения в пределах 19…30 В; при изменении тока нагрузки от нуля до номинального выходное напряжение падает лишь на 0,001%. В этом стабилизаторе подавление пульсаций входного напряжения частотой 100 Гц составляет 120 дБ. К достоинствам стабилизатора следует отнести также и то, что в отсутствии нагрузки потребляемый ток составляет около 10 мА. При скачкообразном изменении тока нагрузки выходное напряжение устанавливается с погрешностью 0,1% за время не более 5 мкс.

Практически нулевые пульсации напряжения на выходе может обеспечить стабилизатор по схеме Рис.4. Если движок переменного резистора R1 находится в верхнем (по схеме) положении, амплитуда пульсаций максимальна. По мере перемещения движка вниз амплитуда будет уменьшаться, так как напряжение пульсаций, поданное на инвертирующий вход ОУ через конденсатор С2, в противофазе складывается с выходным напряжением пульсаций. Примерно в среднем положении движка резистора R1 пульсации будут компенсированы.
В случае необходимости получения отрицательного выходного напряжения необходимо в качестве повторителя применить p-n-p транзистор, а также заземлить положительную шину питания ОУ. Но можно поступить по-другому, если в аппаратуре требуются стабилизированные напряжения разной полярности.

На Рис.5 приведены две упрощённые схемы соединения стабилизаторов для получения выходных напряжения разного знака. В первом случае входная и выходная цепи имеют общую шину. Пусть, например, имеются только положительные стабилизаторы. Тогда в стабилизаторе по второй схеме можно применить, если оба канала по входным цепям гальванически развязаны, чтобы можно было заземлять положительный полюс нижнего (по схеме) стабилизатора. Источником опорного напряжения для одного из каналов служит стабилитрон, а для второго – выходное напряжение первого стабилизатора. Для этого необходимо включить делитель из двух резисторов между выводами +Uст и -Uст стабилизаторов и подвести напряжение средней точки делителя к неинвертирующему входу ОУ второго стабилизатора, заземлив инвертирующий вход ОУ. Тогда выходные напряжения двух стабилизаторов ( несимметричные в общем случае ) связаны и регулирование напряжений осуществляется одним переменным резистором.

В случае если необходимо иметь два питающих напряжения с заземлённой средней точкой, то можно применить активный делитель на ОУ с повторителями для увеличения нагрузочной способности (Рис. 6). Если R1=R2, то равны и выходные напряжения относительно заземлённой средней точки. Через выходные транзисторы VT1 и VT2 протекают полные токи нагрузки, а падение напряжения на участках коллектор – эмиттер равны половине входного напряжения. Это надо иметь в виду при выборе радиаторов охлаждения.

Ключевые стабилизаторы напряжения зарекомендовали себя наилучшим образом с точки зрения экономичности, так как КПД таких устройств всегда высокий. Несмотря на их сложность по сравнению с линейными стабилизаторами, только за счёт уменьшения размеров теплоотводящего радиатора проходного транзистора ключевой стабилизатор позволяет уменьшить габариты регулируемого мощного источника питания в два – три раза. Недостаток ключевых стабилизаторов заключается в повышении уровня помех. Однако рациональное конструирование, и когда весь блок выполнен в виде экранированного модуля с расположенной непосредственно на теплоотводе мощного транзистора платой управления, позволяет свести помехи к минимуму. Устранить “пролезание” высокочастотных помех в нестабилизированный источник первичного питания и нагрузку можно путём включения последовательно радиочастотных дросселей, рассчитанный на постоянный ток 1…3 А. В ключевых стабилизаторах напряжения с успехом применяются интегральные компараторы.

На Рис. 7 приведена схема релейного стабилизатора на базе микросхемы К554СА2. Здесь компаратор DA1 работает от источников напряжения +12 и -6 В. Эта комбинация образована подключением вывода 11 положительного питания DA1 к эмиттеру транзистора VT1 (+18 В), вывода 2 – к стабилитрону VD6 (примерно +6 В), вывода 6 отрицательного питания – к нулевому потенциалу общей шины. Опорное напряжение стабилизатора формируется диодами VD3 – VD5, оно равно +4,5 В. Это напряжение подаётся на инвертирующий вход компаратора DA1, включённого по схеме детектора уровня с гистерезисной характеристикой из-за положительной обратной связи по цепи R5, R3. Цепь отрицательной обратной связи замыкается через усилительный транзистор VT2, ключевой элемент на транзисторах VT3, VT4 и фильтр L1C7. Глубину отрицательной обратной связи по выходному напряжению регулируют переменным резистором R4, в результате оно изменяется в пределах 4…20 В при минимальном входном нестабилизированном напряжении +23 В и максимальном – до +60 В с применением элементов, рассчитанных на такое напряжение. В то же время переменная составляющая выходного напряжения ( пульсации ) проходят без ослабления через конденсатор С4, поэтому регулирование выходного напряжения не приводит к пропорциональному изменению пульсаций.
Данный стабилизатор напряжения относится к числу автогенерирующих, когда в зависимости от входного напряжения и тока нагрузки, разряжающего накопительный конденсатор C7, автоматически меняется как период автоколебаний, так и время включённого состояния транзисторов VT3, VT4. Усилитель управления на компараторе DA1 и транзисторе VT2 открывает ключевой элемент в тот момент, когда потенциал инвертирующего входа станет меньше, чем потенциал неинвертирующего (опорного) входа. В этот момент напряжение на нагрузке падает несколько ниже заданного уровня стабилизации, т.е пульсирует. После включения транзисторов VT3, VT4 ток через дроссель L1 нарастает, его индуктивность и конденсатор С7 запасает энергию, так что потенциал инвертирующего входа повышается. Благодаря действию усилителя управления ключевой элемент закрывается. Затем фильтр L1C7 отдаёт некоторую часть запасённой энергии в нагрузку, причём полярность напряжения на дросселе L1 меняется и цепь питания замыкается через диод VD7. Как только напряжение на конденсаторе С7 станет ниже опорного на величину гистерезиса, вновь включаются транзисторы VT3, VT4. Далее циклы повторяются.

В качестве дросселя L1 можно применить дроссели фильтров промышленного изготовления, например из серий Д8, Д5 – плоские и др., среди которых выбирают типономинал с требуемой индуктивностью, рассчитанный на ток подмагничивания не менее ожидаемого тока нагрузки и пригодный к использованию на частотах до 50 кГц.
Диод VD7 должен быть обязательно быстродействующим с большим допустимым импульсным током, не менее удвоенного значения тока нагрузки. В стабилизаторе по схеме на Рис. 7, где ток нагрузки 2 А, возможна замена его на диоды КД212Б, КД217А и некоторые другие. Конденсатор С7 из ряда К53 или танталовый типов К52-7А, К52-9, К52-10, С9 – ёмкостью не менее 15,…2,2 мкФ.
Большая потребность в стабилизаторах для питания аппаратуры привела к необходимости разработки и производства специальных линейных микросхем – стабилизаторах напряжения. В интегральном исполнении преобладают последовательные регуляторы с непрерывным или импульсным режимом управления. Стабилизаторы строятся как для положительных так и для отрицательных напряжений питания. Выходное напряжение может быть регулируемым или фиксированным, например +5 В для питания блоков с цифровыми микросхемами или ±15 В для питания аналоговых микросхем. К данной группе из выпускаемых стабилизаторов относятся категория регулируемых стабилизаторов КР142ЕН1 и К142ЕН2.


На базе микросхем КР142ЕН1,2 можно создавать стабилизаторы отрицательных напряжений Рис. 8. При этом стабилитрон VD1 смещает уровень напряжения на выводе 8 относительно входного напряжения. Базовый ток транзистора VT1 не должен превышать максимально допустимого тока стабилизатора, иначе следует применить составной транзистор.

Широкие возможности микросхем КР142ЕН1,2 позволяют создавать на их основе релейные стабилизаторы напряжения (Рис. 9). В таком стабилизаторе опорное напряжение установлено делителем R4R5, а амплитуда пульсаций выходного напряжения на нагрузке задаётся делителем R2R3. Следует также иметь в виду, что ток нагрузки не может изменяться в широких пределах, обычно не более чем в два раза от номинального значения. Преимуществом релейных стабилизаторов является высокий КПД.

Также следует рассмотреть ещё один класс стабилизаторов – стабилизаторов тока, преобразующих напряжение в ток независимо от изменения напряжения нагрузки. Мощные источники тока предусматривают подключение к ОУ усилительных транзисторов.

На Рис.10 дана схема источника тока, а на Рис. 11 – схема приёмника тока. В обоих устройствах сила тока зависит от напряжения Uвх и номинала резистора R1, чем меньше входной ток ОУ и тем меньше ток управления первого (после ОУ) транзистора, который выбран поэтому полевым. Ток нагрузки может достигать 100 мА.

Схема простого мощного источника тока для зарядки устройства показана на Рис. 12. Здесь R4 – токоизмерительный проволочный резистор. Номинальное значение тока нагрузки Iн =ΔU/R4=5 A устанавливается примерно при среднем положении движка резистора R1. При зарядке автомобильной аккумуляторной батареи напряжение Uвх ≥ 18 В без учёта пульсаций выпрямленного переменного напряжения. В таком устройстве следует применять ОУ с диапазоном входного напряжения вплоть до напряжения положительного питания. Такими возможностями обладают ОУ К553УД2, К153УД2, К153УД6, а также КР140УД18.
Более подробно по данной тематике можно найти в источнике:

В ПОМОЩЬ РАДИОЛЮБИТЕЛЮ” выпуск 91, МОСКВА издательство ДОСААФ СССР, 1985 стр. 39-53

Читайте так же:
Стабилизатор напряжения с малым током падения

МИР ПЕРИФЕРИЙНЫХ УСТРОЙСТВ ПК

технический журнал для специалистов сервисных служб

  • Главная
  • О журнале
  • Архив
  • Контакты

Стабилизаторы напряжения с проходным транзистором

В схемотехнике блоков питания очень широкое применение находят стабилизаторы с проходным транзистором. В этой статье рассматриваются причины использования таких схемотехнических решений, их преимущества, возможные схемы реализации и принцип функционирования.

Трехвыводные интегральные стабилизаторы с фиксированным напряжением выпускаются на самые различные значения выходных токов, вплоть до 5 и более Ампер. В качестве пример, можно назвать 10-амперный стабилизатор LM396. Вместе с тем работа с такими большими токами может оказаться нежелательной, поскольку максимальная рабочая температура для кристаллов подобных стабилизаторов меньше, чем для кристаллов мощных транзисторов, что приводит к необходимости использовать громоздкие радиаторы. Кроме того, мощные интегральные стабилизаторы достаточно дороги. Альтернативное решение заключается в использовании внешних проходных транзисторов, которые можно добавить к трех- и четырехвыводным стабилизаторам, рассчитанным для работы с малыми токами (до 100 мА), например, к стабилизаторам типа 7805, 7812 и т.д. Базовая схема стабилизатора с проходным транзистором показана на рис.1.

Рис.1 Базовая схема стабилизатора с проходным транзистором

При токах менее 100 мА схема работает обычным образом, т.е. работает интегральный стабилизатор. При больших токах нагрузки, падение напряжения, возникающее на R1, приводит к открыванию транзистора Q1, и реальный ток через интегральный стабилизатор ограничивается величиной 100 мА. Интегральный стабилизатор поддерживает требуемое значение напряжения на выходе, путем регулировки входного тока. А так как база транзистора Q1 соединена с входом интегрального стабилизатора, то, изменение входного тока микросхемы приводит к изменению режима работы Q1. Если напряжение на выходе стабилизатора возрастает, то стабилизатор уменьшает свой входной ток и транзистор Q1 «призакрывается», уменьшается ток его перехода коллектор-эмиттер, что, в итоге, ведет к уменьшению выходного напряжения, т.е. осуществляется стабилизация. Если напряжение на выходе стабилизатора уменьшается, то происходит обратный процесс. Интегральный стабилизатор в этом случае даже не «знает», что нагрузка потребляет ток более 100 мА. В этой схеме входное напряжение должно превышать выходное на величину перепада стабилизатора 78хх (2В) плюс напряжение перехода база-эмиттер транзистора Q1.

Читайте так же:
Простой стабилизатор тока транзисторе

На практике эту схему часто модифицируют для того, чтобы обеспечить ограничение тока транзистора Q1, который в противном случае может отдавать ток в h21Э раз превышающий максимальный внутренний ток стабилизатора, т.е. 20 А и более! Этого достаточно для разрушения транзистора Q1 и подключенной нагрузки. Наиболее часто применяются способы ограничения тока, показанные на рис.2 и рис.3.

Рис.2 Стабилизатор с проходным транзистором и ограничением тока проходного транзистора

Транзистор Q2 в обеих схемах является сильноточным проходным транзистором, а резистор между его базой и эмиттером выбран таким образом, чтобы транзистор открывался при токе нагрузке 100 мА.

На рис.2 транзистор Q1 реагирует на ток нагрузки за счет падения напряжения на R3 и ограничивает запуск транзистора Q2 в том случае, если это падение превышает падение напряжения на диоде (напряжение перехода база-эмиттер). Схема на рис.2 имеет два недостатка:

— входное напряжение должно теперь превышать стабилизированное выходное напряжение на величину падения напряжения на стабилизаторе плюс падение на двух диодах (для токов нагрузки вблизи максимального тока);

— транзистор Q1 должен выдерживать большие токи (до максимального тока стабилизатора), так как из-за малого сопротивления резистора в базе Q1 трудно реализовать ограничивающую схему с обратным наклоном характеристики.

Рис.3 Стабилизатор с проходным транзистором и ограничением тока проходного транзистора

В схеме на рис.3 эти недостатки устранены за счет некоторого усложнения. В сильноточных стабилизаторах для уменьшения рассеиваемой мощности до приемлемого уровня, важно добиться малого перепада напряжений. Чтобы получить в этой схеме характеристику с обратным наклоном, можно просто подключить базу Q1 к делителю между коллектором и «землей», а не к коллектору Q2, как это и сделано в схеме на рис.4.

Читайте так же:
Стабилизатор тока 220в 6квт

LM338 регулируемый стабилизатор напряжения и тока. Распиновка, datasheet

Стабилизатор напряжения LM338, производства Texas Instruments, является универсальной интегральной микросхемой, которая может быть подключена многочисленными способами для получения высококачественных цепей питания.

Технические характеристики стабилизатора LM338:

  • Обеспечения выходного напряжения от 1,2 до 32 В.
  • Ток нагрузки до 5 A.
  • Наличие защиты от возможного короткого замыкания.
  • Надежная защита микросхемы от перегрева.
  • Погрешность выходного напряжения 0,1%.

Интегральная микросхема LM338 выпускается в двух вариантах корпусов — это в металлическом корпусе TO-3 и в пластиковом TO-220:

Распиновка выводов стабилизатора LM338

Основные технические характеристики LM338

Калькулятор для LM338

Расчет параметров стабилизатора LM338 идентичен расчету LM317. Онлайн калькулятор находится здесь.

Примеры применения стабилизатора LM338 (схемы включения)

Следующие примеры продемонстрируют вам несколько очень интересных и полезных схем питания построенных с помощью LM338.

Простой регулируемый блок питания на LM338

Данная схема — типовое подключение обвязки LM338. Схема блока питания обеспечивает регулируемое выходное напряжение от 1,25 до максимума подаваемого входного напряжения, которое не должно быть более 35 вольт.

Переменный резистор R1 используется для плавного регулирования выходного напряжения.

Простой 5 амперный регулируемый блок питания

Эта схема создает выходное напряжение, которое может быть равно напряжению на входе, но ток хорошо изменяется и не может превышать 5 ампер. Резистор R1 точно подобран таким образом, чтобы поддерживать безопасные 5 ампер предельного тока ограничения, которые могут быть получены из цепи.

Регулируемый блок питания на 15 ампер

Как уже было сказано ранее микросхема LM338 в одиночку может осилить только 5А максимум, однако, если необходимо получить больший выходной ток, в районе 15 ампер, то схема подключения может быть модифицирована следующим образом:

В данном случае используются три LM338 для обеспечения высокой токовой нагрузки с возможностью регулирования выходного напряжения.

Переменный резистор R8 предназначен для плавной регулировки выходного напряжения

Источник питания с цифровым управлением

В предыдущей схеме источника питания, для осуществления регулировки напряжения использовался переменный резистор. Ниже приведенная схема позволяет посредством цифрового сигнала подаваемого на базы транзисторов получать необходимые уровни выходного напряжения.

Величина каждого сопротивления в цепи коллектора транзисторов подобрана в соответствии с необходимым выходным напряжением.

Схема контроллера освещения

Кроме питания, микросхема LM338 также может быть использована в качестве светового контроллера. Схема показывает очень простую конструкцию, где фототранзистор заменяет резистор, который используется в качестве компонента для регулировки выходного напряжения.

Лампа, освещенность которой необходимо держать на стабильном уровне, питается от выхода LM338. Ее свет падает на фототранзистор. Когда освещенность возрастает сопротивление фоторезистора падает и выходное напряжение уменьшается, а это в свою очередь уменьшает яркость лампы, поддерживая ее на стабильном уровне.

Зарядное устройство 12В на LM338

Следующую схему можно использовать для зарядки 12 вольтовых свинцово-кислотных аккумуляторов. Резистором R* можно задать необходимый ток зарядки для конкретного аккумулятора.


Путем подбора сопротивления R2 можно скорректировать необходимое выходное напряжение в соответствии с типом аккумулятора.

Схема плавного включения (мягкий старт) блока питания

Некоторые чувствительные электронные схемы требуют плавного включения электропитания. Добавление в схему конденсатора С2 дает возможность плавного повышения выходного напряжения до установленного максимального уровня.

Читайте так же:
Для чего нужны стабилизаторы тока

Схема термостата на LM338

LM338 также может быть настроен для поддержания температуры обогревателя на определенном уровне.

Здесь в схему добавлен еще один важный элемент — датчик температуры LM334. Он используется как датчик, который подключен между adj LM338 и землей. Если тепло от источника возрастает выше заданного порога, сопротивление датчика понижается, соответственно, и выходное напряжение LM338 уменьшается, впоследствии уменьшая напряжение на нагревательном элементе.

Скачать datasheet LM338 (729,7 KiB, скачано: 7 034)

Регулируемый импульсный стабилизатор напряжения с ограничением по току (2-25В, 0-5А)

Регулируемый импульсный стабилизатор напряжения с ограничением по току, позволяет не только питать различную аппаратуру стабильным напряжением от 2 до 25 вольт, но и заряжать различные аккумуляторы стабильным током до 5А.

Описываемый блок питания позволяет регулировать стабилизированное выходное напряжение и максимальный ток в нагрузке.

Устройство работает в двух режимах: в случае питания аппаратуры — как стабилизатор напряжения с защитой от перегрузок, а при зарядке аккумуляторов — как стабилизатор тока с ограничением по напряжению.

Источник питания прост в использовании, не боится перегрузок и замыкания выхода, имеет световую индикацию режима работы и высокий КПД.

Основные технические характеристики:

  • Выходное напряжение, В 2 — 25;
  • Ток нагрузки, А 0-5.

Такие параметры, как нестабильность, пульсации и КПД, во многом определяются режимом работы и поэтому не приведены.

По желанию характеристики можно изменить без значительных изменений устройства. Например, если необходимо получить больший выходной ток, следует поставить датчик тока — резистор R14 большей мощности, а также увеличить сопротивление переменного резистора R4. Для уменьшения пульсаций целесообразно на выходе установить LC-фильтр, однако это приведет к снижению КПД.

Принципиальная схема

Блок питания содержит следующие узлы:

  • внутренний стабилизатор «отрицательного» напряжения VT1, VD1, R1 с фильтром С2;
  • внутренний стабилизатор «положительного» напряжения VT2, VD2, R2 с фильтром С3;
  • узел ограничения тока DA1.1, R3 4- R7, R12, R14;
  • узел ограничения напряжения DA1.2, VD3, R15 4- R18;
  • формирователь импульсов DD1.2, DD1.4;
  • индикаторы состояния DD1.1, HL2, R10 и DD1.3, HL1, R11;
  • коммутирующий транзистор VTЗ;
  • конденсаторы входного С1, промежуточного С4, С5 и выходного С6 фильтров.

Работа устройства в режиме стабилизации напряжения. При включении на стабилитроне VD3 появляется напряжение, часть которого с движка переменного резистора R17 (которым регулируют выходное напряжение)поступает на инвертирующий вход DA1.2.

Поскольку коммутирующий транзистор VT3 закрыт, конденсаторы С4 4- С6 разряжены и напряжение на неинвертирующем входе DA1.2, снимаемое с движка подстроенного резистора R18, близко к + Ubx. На выходе операционного усилителя появляется высокий уровень, что приводит к включению излучающего диода оптрона U1.3. В результате откроется фототранзистор оптрона U1.1 и на нижнем по схеме входе элемента DD1.2 появится высокий уровень. Следовательно, на выходе элемента DD1.4 — также высокий уровень, который откроет коммутирующий транзистор VT3.

Рис. 1. Принципиальная схема регулируемого стабилизатора напряжения с ограничением по току.

Через дроссель L1 начинает протекать ток нагрузки и зарядки конденсаторов С4 -С6. Напряжение на конденсаторах и на подстроечном резисторе R18 начинает увеличиваться. В какой-то момент напряжение на неинвертирующем входе DA1.2 станет меньше, чем на инвертирующем. На выходе операционного усилителя DA1.2 появится низкий уровень.

Излучающий диод U1.4 и фототранзистор U1.1 оптрона закроются. На нижнем по схеме входе элемента DD1.2 и на входах элемента DD1.3 высокий уровень сменится низким. Коммутирующий транзистор закроется, а включившийся светодиод HL1 будет сигнализировать о том, что устройство работает в режиме стабилизации напряжения.

По мере разрядки на нагрузку напряжение на конденсаторах С4 — С6 и, соответственно, на подстроечном резисторе R18 будет уменьшаться. И как только напряжение на неинвертирующем входе станет больше, чем на инвертирующем, процесс повторится.

Напряжение с датчика тока — резистора R14 поступает на входы DA 1.1. Как только ток нагрузки превысит установленное значение, напряжение на неинвертирующем входе DA1.1 станет меньше, чем на инвертирующем. На его выходе появится низкий уровень, и включенный излучающий диод оптрона U 1.3 выключится.

Фототранзистор оптрона U1.2 закроется. На верхнем по схеме входе элемента DD1.2 и на входах элемента DD1.1 высокий уровень сменится низким. В результате коммутирующий транзистор закроется, а включившийся светодиод HL2 просигнализирует о работе блока питания в режиме стабилизации тока.

По мере разрядки конденсаторов С4, С5 ток через резистор R14 будет уменьшаться, что приведет к увеличению напряжения на неинвертирующем входе DA1.1 и затем к открыванию транзистора VT3. При повторном увеличении тока нагрузки процесс повторится. Ток стабилизации устанавливают переменным резистором R4.

Читайте так же:
Стабилизатор тока это источник тока

Наладка

Налаживание блока питания начинают при отключенном транзисторе VT3. Сначала подают напряжение на вход и проверяют работу внутренних стабилизаторов. Напряжение на конденсаторе С2 должно быть в пределах 15 16 В, а на конденсаторе С3 — 8-9В. Незначительные отклонения не окажут заметного влияния на работу устройства.

Транзисторы VT1 и VT2 при любом режиме не должны сильно нагреваться.

После этого налаживают узел ограничения тока. Движок переменного резистора R4 устанавливают в левое по схеме положение, соответствующее минимальному току. Затем подстроенным резистором R6 выравнивают напряжения на входах DA1.1: следует найти такое положение, при котором с началом поворота движка резистора R4 светодиод HL2 выключался, а в крайнем левом по схеме положении включался. При такой настройке переменным резистором R4 можно изменять максимальный выходной ток от 0 до 5 А. Если все же получить максимальный ток 5 А не удастся, следует увеличить сопротивление резистора R4 и повторить налаживание.

После этого подключают коммутирующий транзистор VT3 и налаживают узел ограничения напряжения. Движок переменного резистора R4 устанавливают в положение, при котором светодиод HL2 выключен. Движок подстроенного резистора R18 устанавливают в верхнее, а движок переменного резистора R17 — в среднее по схеме положение, соответствующее половине максимального напряжения.

Подстроечным резистором R18 устанавливают половину максимального выходного напряжения, которое должен обеспечивать блок питания. При этом к выходу необходимо подключить нагрузку, например, резистор сопротивлением 100 Ом и мощностью 2 Вт.

Следует помнить, что максимальное выходное напряжение не должно сильно отличаться от действующего переменного напряжения на вторичной обмотке сетевого трансформатора.

По окончании налаживания целесообразно провести калибровку резисторов R4 и R17. Для этого при выключенном блоке питания движок резистора R17 необходимо установить в среднее, движок резистора R4 — в крайнее левое положение, подключить к выходу амперметр и подать напряжение питания. Далее, перемещая движок резистора R4, увеличить ток в цепи до какого-либо значения, например 1 А, и установить соответствующую риску напротив стрелки ручки резистора и т. д. Затем, следует откалибровать резистор R17.

При некоторых навыках, используя полученные шкалы и индикаторы HL1 и HL2, можно без измерительных приборов достаточно точно устанавливать напряжение и ток нагрузки, зарядный ток аккумуляторов и определять на них напряжение, устанавливать предельные режимы работы, ограничивая ток и напряжение в заданных интервалах.

Детали

Транзистор IRFZ44N допустимо заменить на IRF540N, хотя он требует более интенсивного охлаждения.

Параметры полевого транзистора IRFZ44N (VT3):

  • максимальное напряжение сток-исток — 55 В;
  • максимальный ток стока — 49 А;
  • сопротивление открытого канала — 0,022 Ом.

Из параметров транзистора видно, что у описанного блока питания имеются возможности для «разгона». Кроме того, если дополнить устройство RS-триггером, получится автомат, который отключится при возникновении перегрузки либо по достижении необходимого напряжения, когда блок используется как зарядное устройство.

В качестве выпрямителя можно использованы диодные сборки КД227ГС.

Коммутирующий транзистор VT3 и диод VD4 размещают на теплоотводе размерами 60x90x7 мм.

Устройство можно питать от сетевого трансформатора с действующим напряжением на вторичной обмотке 20 — 25 В, который обеспечит необходимый ток нагрузки.

Если напряжение питания устройства значительно отличается от указанного на схеме, следует учесть, что сопротивление резисторов R1 и R2 рассчитывают из условия обеспечения тока стабилитронов VD1 и VD2 в пределах 3-10 мА.

При существенном увеличении питающего напряжения возможно значительное возрастание мощности, рассеиваемой на транзисторах VT1 и VT2 — их следует установить на теплоотводы.

Дроссель L1 изготавливают на основе магнитопровода Б36. Обмотка содержит 20 витков провода ПЭВ 1,35. Готовую катушку заливают эпоксидной смолой.

При сборке магнитопровода между чашками устанавливают немагнитную прокладку 0,3 -ь 0,5 мм.

Конденсатор С4 — ниобиевый или танталовый (К52-9, К53-27) на номинальное напряжение не менее 32 В.

Если конденсаторы фильтров не удастся расположить на плате (из-за больших габаритов), их целесообразно разместить отдельно, увеличив ёмкость конденсатора С1 до 15000 мкФ, а конденсатора С6 — до 4700 мкФ.

Светодиоды HL1 и HL2 — КИПД66 Б — Л или любые другие, обеспечивающие необходимую индикацию. Желательно, чтобы они были разного цвета.

Чертеж монтажной платы представлен в журнале «Радио» № 1 за 2004 год.

Источник: Ходасевич А. Г, Ходасевич Т. И., Зарядные и пуско-зарядные устройства, Выпуск 2.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию