Регулируемый стабилизатор напряжения с ограничением по току. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Стабилизаторы напряжения

 Комментарии к статье

В предлагаемой вниманию читателей статье описан регулируемый импульсный стабилизатор напряжения с ограничением по току. Устройство позволяет не только питать различную аппаратуру стабильным напряжением от 2 до 25 В, но и заряжать различные аккумуляторы стабильным током до 5 А.

Описываемый блок питания позволяет регулировать стабилизированное выходное напряжение и максимальный ток в нагрузке. Его можно использовать как для питания и налаживания радиоаппаратуры, так и для зарядки различных аккумуляторов. 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. Схема устройства показана на рис. 1.

Основные технические характеристики

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

(нажмите для увеличения)

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 R5. Для уменьшения пульсаций целесообразно на выходе установить LC-фильтр, однако это приведет к снижению КПД.

Блок питания содержит следующие узлы: внутренний стабилизатор "отрицательного" напряжения VT1VD1R1 с фильтром С4; внутренний стабилизатор "положительного" напряжения VT2VD2R2 с фильтром С5; узел ограничения тока DA1.1R3-R7R10R 14; узел ограничения напряжения DA1.2VD3R15- R18; формирователь импульсов DD1.2DD1.3; индикаторы состояния DD1.1HL1R12 и DD1.4HL2R13; коммутирующий транзистор VT3; конденсаторы входного С1-C3, промежуточного С7, С8 и выходного С6 фильтров.

Рассмотрим работу устройства в режиме стабилизации напряжения. При включении на стабилитроне VD3 появляется напряжение, часть которого с движка переменного резистора R16 (которым регулируют выходное напряжение) поступает на инвертирующий вход ОУ DA1.2. Поскольку коммутирующий транзистор VT3 закрыт, конденсаторы С6-С8 разряжены и напряжение на неинвертирующем входе ОУ DA1.2, снимаемое с движка подстроенного резистора R18, близко к +UBX. На выходе ОУ появляется высокий уровень, что приводит к включению излучающего диода оптрона U1.4. В результате откроется фототранзистор оптрона U1.2 и на нижнем по схеме входе элемента DD1.2 появится высокий уровень. Следовательно, на выходе элемента DD1.3 - также высокий уровень, который откроет коммутирующий транзистор VT3.

Через дроссель L1 начинает протекать ток нагрузки и зарядки конденсаторов С6-С8. Напряжение на конденсаторах и на подстроечном резисторе R18 начинает увеличиваться. В какой-то момент напряжение на неинвертирующем входе ОУ DA1.2 станет меньше, чем на инвертирующем. На выходе ОУ DA1.2 появится низкий уровень. Излучающий диод U1.4 и фототранзистор U 1.2 оптрона закроются. На нижнем по схеме аходе элемента DD1.2 и на входах элемента DD1.4 высокий уровень сменится низким. Коммутирующий транзистор закроется, а включившийся светодиод HL2 будет сигнализировать о том, что устройство работает в режиме стабилизации напряжения. По мере разрядки на нагрузку напряжение на конденсаторах С6-С8 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 ОУ DA1.1. Как только ток нагрузки превысит установленное значение, напряжение на неинвертирующем входе ОУ DA1.1 станет меньше, чем на инвертирующем. На его выходе появится низкий уровень, и включенный излучающий диод оптрона U1.3 выключится. Фототранзистор оптрона U1.1 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 HL1 просигнализирует о работе блока питания в режиме стабилизации тока. По мере разрядки конденсаторов С7, С8 ток через резистор R14 будет уменьшаться, что приведет к увеличению напряжения на неинвертирующем входе ОУ DA1.1 и затем к открыванию транзистора VT3. При повторном увеличении тока нагрузки процесс повторится. Ток стабилизации устанавливают переменным резистором R5.

Большая часть деталей блока питания смонтирована на плате из односторонне фольгированного стеклотекстолита, чертеж которой показан на рис. 2. Коммутирующий транзистор VT3 и диод VD4 размещают на теплоотводе размерами 60x90x7 мм .

(нажмите для увеличения)

Устройство можно питать от сетевого трансформатора с действующим напряжением на вторичной обмотке 20...25 В который обеспечит необходимый ток нагрузки. В авторском варианте в выпрямителе использованы диодные сборки КД227ГС.

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...0,5 мм.

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. Если конденсаторы фильтров не удастся расположить на плате (из-за больших габаритов), их целесообразно разместить отдельно, увеличив общую емкость конденсаторов С1-C3 до 10000-15000 мкФ, а конденсатора С6 - до 4700 мкФ.

Конденсатор С7 - ниобиевый или танталовый (К52-9, К53-27) на номинальное напряжение не менее 32 В. Транзистор IRFZ44N допустимо заменить на IRF540N, хотя он требует более интенсивного охлаждения. Светодиоды HL1 и HL2 - любые, обеспечивающие необходимую индикацию. Желательно, чтобы они были разного цвета.

Налаживание блока питания начинают при отключенном транзисторе VT3. Сначала подают напряжение на вход и проверяют работу внутренних стабилизаторов. Напряжение на конденсаторе С4 должно быть в пределах 15...16 В, а на конденсаторе С5 - 8...9 В. 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 R5 устанавливают в левое по схеме положение, соответствующее минимальному току. Затем подстроечным резистором R3 выравнивают напряжения на входах ОУ DA1.1: следует найти такое положение, при котором с началом поворота движка резистора R5 светодиод HL1 выключался, а в крайнем левом по схеме положении включался. При такой настройке переменным резистором R5 можно изменять максимальный выходной ток от О до 5 А. Если все же получить максимальный ток 5 А не удастся, следует увеличить сопротивление резистора R5 и повторить налаживание.

Затем подключают коммутирующий транзистор VT3 и налаживают узел ограничения напряжения. Движок переменного резистора R5 устанавливают в положение, при котором светодиод HL1 выключен. Движок подстроечного резистора R18 устанавливают в верхнее, а движок переменного резистора R16 - 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 R5 и R16. Для этого при выключенном блоке питания движок резистора R16 необходимо установить в среднее, движок резистора R5 - в крайнее левое положение, подключить к выходу амперметр и подать напряжение питания. Далее, перемещая движок резистора R5, увеличить ток в цепи до какого-либо значения, например 1 А, и установить соответствующую риску напротив стрелки ручки резистора и т. д. Затем, заменив амперметр на вольтметр, откалибровать резистор R16. 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.

В заключение хотелось бы отметить, что максимальное напряжение сток-исток полевого транзистора IRFZ44N (VT3) - 55 В, максимальный ток стока - 49 А, сопротивление открытого канала - 0,022 Ом. Так что, в принципе, у описанного блока питания имеются возможности для "разгона". Кроме того, дополнив устройство RS-триггером, получим автомат, который отключится при возникновении перегрузки либо по достижении необходимого напряжения, когда блок используется как зарядное устройство.

Автор: А.Антошин, г.Рязань

Смотрите другие статьи раздела Стабилизаторы напряжения.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Случайная новость из Архива Магнит без использования полезных ископаемых 17.06.2025 Технологии все больше зависят от редких и дорогих материалов, добыча которых сопряжена с экологическими и геополитическими рисками. В связи с этим поиск альтернативных решений становится одной из важнейших задач науки и промышленности. Недавно американские ученые во главе с исследователем китайского происхождения Цзянь-Пин Ванг разработали магнит, изготовленный исключительно из железа и азота, который не содержит традиционных редкоземельных элементов. Это открытие может кардинально изменить подход к производству магнитных материалов и значительно снизить зависимость от нестабильных международных поставок. В отличие от широко используемых сегодня магнитов, содержащих редкие полезные ископаемые, такие как самарий и диспрозий, новый магнит отличается более простой и экологичной составной частью. По словам ученых, магнит, созданный из железа и азота, обладает силой магнитного поля, которая превосходит многие известные материалы на рынке. Это делает его перспективной заменой для постоянных магнитов, применяемых в многочисленных электронных устройствах - от смартфонов и электромобилей до медицинских аппаратов, таких как томографы. Особое значение этому открытию придает текущая геополитическая ситуация. Китай на сегодня контролирует около 92% мировой переработки редких полезных ископаемых, что вызывает серьезные опасения в США и других странах, особенно после торговых конфликтов последних лет. Новый магнит, произведенный из доступных и широко распространенных компонентов, поможет уменьшить зависимость от зарубежных поставок и укрепить технологическую независимость американской промышленности. Цзянь-Пин Ванг не только руководит научной группой, создавшей эту инновацию, но и основал компанию Niron Magnetics, которая уже занимается выпуском магнитов нового поколения. Эти магниты предназначены для широкого спектра применений - от бытовой электроники до автомобилей и промышленных установок. Важным преимуществом является то, что материалы для их производства доступны внутри США, что позволяет обеспечить стабильные и экологичные цепочки поставок. Отдельно стоит отметить, что магниты Niron Magnetics сохраняют свои высокие эксплуатационные характеристики даже при значительных температурах, что критично для современных электромоторов и других устройств с повышенными техническими требованиями. Это качество делает их особенно привлекательными для внедрения в новые поколения техники, где надежность и долговечность играют решающую роль. Открытие и внедрение магнитов, не содержащих редкие и экологически проблемные материалы, представляет собой значительный шаг вперед в развитии промышленности и технологий. Эта инновация не только улучшит технические характеристики устройств, но и снизит влияние производства на окружающую среду, а также повысит экономическую и геополитическую устойчивость поставок. Магнит из железа и азота, созданный Цзянь-Пин Вангом и его командой, открывает новые перспективы для экологически чистых и устойчивых технологий будущего, способных удовлетворить растущие потребности современного общества без ущерба для природы и международных отношений.

Другие интересные новости:

▪ Бионическая поджелудочная железа

▪ Гибкое и эластичное стекло

▪ Робот-краб

▪ Жидкий графеновый транзистор для имплантации

▪ На Земле начался пластмассовый век

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Важнейшие научные открытия. Подборка статей

▪ статья Я тот, кого никто не любит. Крылатое выражение

▪ статья Что такое рак? Подробный ответ

▪ статья Начальник департамента развития бизнеса. Должностная инструкция

▪ статья Реле времени, отключающее нагрузку с интервалом до 5 минут, 3 вольта 120 ватт. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Тостер. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026