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:

Кислотность океана разрушает зубы акул 03.10.2025

Мировые океаны выполняют важнейшую функцию - они поглощают около трети углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу. Это помогает замедлять темпы глобального потепления, но имеет и обратную сторону. Растворяясь в воде, CO2 образует угольную кислоту, которая повышает концентрацию водородных ионов и приводит к снижению pH. Вода становится более кислой, а последствия этого процесса уже заметны для морских экосистем. Средний показатель кислотности океана сейчас равен примерно 8,1, тогда как еще недавно за условную норму брали значение 8,2. По прогнозам, к 2300 году уровень может упасть до 7,3 - это сделает океан почти в десять раз кислее нынешнего состояния. Для обитателей морей подобные изменения означают не просто сдвиг химического равновесия, а реальную угрозу физиологическим процессам, начиная от формирования раковин у моллюсков и заканчивая охотничьим поведением акул. Чтобы выяснить, как именно кислотная среда отражается на зубах акул, группа немецких исследователей провела эксп ...>>

Почтовый космический корабль Arc 03.10.2025

Космические технологии становятся частью инфраструктуры, способной повлиять на логистику, медицину и даже военную сферу. Идея использовать орбиту как глобальный склад для срочных поставок звучала еще недавно как научная фантастика, но стартап Inversion пытается превратить ее в практическое решение. Компания Inversion появилась в начале 2021 года благодаря Джастину Фиаскетти и Остину Бриггсу, которые на тот момент были студентами Бостонского университета. Их замысел состоял в том, чтобы сделать возможной доставку грузов не только через спутниковые сети данных, но и в буквальном смысле - физических предметов. В основе лежит простая мысль: если космос обеспечивает доступ к любой точке Земли, то и грузы должны перемещаться тем же маршрутом. Уже за три года работы команда из 25 специалистов успела построить демонстрационный аппарат "Ray". Его запуск состоялся в рамках миссии SpaceX Transporter-12. Устройство весом 90 килограммов проверяло ключевые технологии Inversion, включая двухком ...>>

Лазерное обогащение урана 02.10.2025

Ядерная энергия остается одним из ключевых источников стабильного электричества, особенно для стран с растущими потребностями в энергоснабжении. Однако обеспечение бесперебойных поставок топлива для атомных станций требует современных технологий обогащения урана, которые одновременно эффективны и безопасны. Американская компания Global Laser Enrichment (GLE) делает значительный шаг в этом направлении, завершив масштабное тестирование лазерной технологии обогащения урана. Демонстрационная программа была проведена на объекте в Уилмингтоне, Северная Каролина. Тестирование технологии SILEX (Separation of Isotopes by Laser EXcitation), разработанной австралийской Silex Systems, стартовало в мае 2025 года и продлится до конца года. В ходе экспериментов компания планирует получить сотни фунтов низкообогащенного урана (LEU), который может быть использован в качестве топлива для атомных электростанций. GLE была создана в 2007 году для коммерциализации лазерных методов обогащения урана в С ...>>

Случайная новость из Архива Одноплатный компьютер UP Xtreme i11 11.08.2021 В сентябре в продажу поступит одноплатный компьютер UP Xtreme i11, который в настоящее время доступен для предварительного заказа. В основу решения положена аппаратная платформа Intel Tiger Lake. Новинка подходит для создания систем небольшого форм-фактора, например, неттопов и устройств для Интернета вещей. Размеры платы составляют всего 120 х 122 мм. Гарантирована совместимость с программными платформами Windows 10, Yocto 3.1, Ubuntu 20.04. Предлагаются модификации с различными процессорами - от двухъядерного чипа Celeron 6305E до четырехъядерного Intel Core i7-1185GRE. Все модели поддерживают до 64 Гбайт оперативной памяти DDR4-3200. Возможно подключение SATA-накопителя и твердотельного модуля M.2 2280 NVMe. В оснащение входят сетевые контроллеры 1Gb LAN и 2.5Gb LAN, а опционально возможна установка адаптеров беспроводной связи Wi-Fi и Bluetooth, модема 4G/LTE или 5G. Предусмотрены интерфейсы HDMI 2.0b и DisplayPort 1.4, порт USB Type-C, три разъема USB 3.2 Gen2 и порт USB 2.0. Задействована система активного охлаждения. Цена - от 299 долларов США.

Другие интересные новости:

▪ Квантовые голограммы с исчезающими сообщениями

▪ Квантовый компьютер, не использующий кубиты

▪ Автомобиль BMW объедет пешехода

▪ Гибкие светодиодные ленты Phanteks Neon

▪ Новый химический элемент, обладающий магнитными свойствами

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Регуляторы мощности, термометры, термостабилизаторы. Подборка статей

▪ статья Лямку тянуть. Крылатое выражение

▪ статья Что такое ледниковый период? Подробный ответ

▪ статья Специалист по эксплуатации зданий. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Усилитель на микросхеме STK40xx. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Характеристика взрывонепроницаемых соединений взрывозащищенного оборудования. Параметры взрывонепроницаемых соединений оболочек электрооборудования подгруппы IIВ. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025