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:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Случайная новость из Архива Планшет Lenovo IdeaPad Duet 3i 26.02.2023 Компания Lenovo представила обновленную версию планшета IdeaPad Duet 3i. Lenovo IdeaPad Duet 3i имеет тот же дизайн, что и его предшественник, предлагая снимаемый чехол-книжку. Новинка получила 11-дюймовый сенсорный IPS-дисплей с соотношением сторон 5:3, способный отображать 100% цветовой гаммы DCI-P3 и обеспечивать максимальную яркость 400 нит. IdeaPad Duet 3i выполнен в тонком, стильном и легком корпусе, который в некоторых конфигурациях весит всего 697 г. В основе устройства лежат новейшие платформы Intel N100 или N200, обеспечивающие высокую производительность. Управление планшетом Windows 11 Home или Pro. Новинка имеет два порта USB Type-C, причем один из них поддерживает технологию Rapid Charge Boost, позволяя зарядить устройство на 2 часа работы за 15 минут. В планшете имеется разъем 3.5 мм, 5-Мп фронтальная камера, 8-Мп основная камера. Стоимость Lenovo IdeaPad Duet 3i начинается с отметки 449 евро. Планшет появится на прилавках магазинов в июне 2023 года.

Другие интересные новости:

▪ Луна далекой планеты

▪ Чем пахнут ядовитые грибы

▪ Роботы-гуманоиды уже в продаже

▪ Шесть правил для систем искусственного интеллекта

▪ Выдохни и подумай

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Охрана и безопасность. Подборка статей

▪ статья Между (меж) двух огней. Крылатое выражение

▪ статья Имеет ли еж иммунитет к змеиному яду? Подробный ответ

▪ статья Смородина обыкновенная. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Индикатор уровня воды в радиаторе автомобиля. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Шнурок проходит сквозь стекло. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025