Мощный лабораторный блок питания с повышенным КПД. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Блоки питания

 Комментарии к статье

Регулируемый блок питания - неотъемлемая часть радиолюбительской лаборатории. В журнале "Радио" было описано немало подобных устройств, однако некоторые из них имеют низкий КПД. Дело в том, что чаще всего лабораторные блоки питания изготавливают на основе линейных стабилизаторов, поскольку устранить основной недостаток импульсных источников - повышенный уровень пульсаций - нередко очень сложно. Как правило, следствие подобного схемотехнического решения - повышенные потери мощности. Автор предлагает свой вариант решения этой проблемы.

Увеличить КПД стабилизатора можно, сделав его двуступенным: первая ступень - импульсный предварительный стабилизатор; вторая - обычный линейный. Обе ступени охвачены обратной связью, благодаря которой на линейном стабилизаторе поддерживается минимально допустимое падение напряжения и, тем самым, обеспечивается высокий КПД.

Импульсные стабилизаторы, собранные на современной элементной базе [1, 2], обеспечивают высокие эксплуатационные параметры, в том числе малые потери. Эти устройства были взяты за основу при разработке предлагаемого лабораторного блока питания.

Основные технические характеристики

• Входное напряжение, В......43
• Интервал выходного напряжения, В......0...35
• Максимальный ток нагрузки, А......7,5
• Частота преобразования импульсного стабилизатора, кГц......55

Схема устройства показана на рис. 1. Импульсный стабилизатор первой ступени собран на микросхеме ШИ-контроллера TL598 (DA4) фирмы Texas Instruments, которая управляет коммутирующим транзистором IRF9540 (VT3). Микросхема TL598 отличается от распространенной TL494 наличием на выходе двухтактного усилителя (ближайший по характеристикам отечественный ШИ-контроллер - КР1114ЕУ4). Применение именно этой микросхемы обусловлено ее высокими техническими параметрами: выходным током до 0,2 А, тактовой частотой до 300 кГц, а также небольшой ценой.

(нажмите для увеличения)

Использование коммутирующих полевого транзистора IRF9540 (VT3) и диода Шотки КД2998Г (VD2) с малыми падением напряжения и временем восстановления позволили увеличить КПД импульсного стабилизатора примерно до 90 %. Для увеличения пределов регулирования выходного напряжения буферный усилитель на транзисторной сборке VT2 питают от вспомогательного стабилизатора на микросхеме DA2. Параметрический стабилизатор напряжения на полевом транзисторе VT4 и стабилитроне VD9 улучшает коэффициент стабилизации и позволяет работать при большем входном напряжении. Резистор R9 в цепи фильтрующего конденсатора С8 защищает микросхему DA2 от перегрузки в момент включения устройства.

С выхода импульсного стабилизатора напряжение поступает на линейный стабилизатор, собранный на микросхеме DA1 с малым падением напряжения. При таком схемном решении выходные характеристики лабораторного блока определяются параметрами микросхемы, которая обеспечивает хорошее подавление пульсаций, защиту по току и от перегрева, а потери мощности на ней примерно равны 5 %.

Чтобы выходное напряжение блока регулировать от нуля, в цепь управляющего вывода микросхемы DA1 подают напряжение -15 В от отдельного источника.

Транзисторная оптопара U1 поддерживает падение напряжения на линейном стабилизаторе примерно 1,5 В. Если падение напряжения на микросхеме увеличивается (например, вследствие увеличения входного напряжения), излучающий диод оптопары и, соответственно, фототранзистор открываются. ШИ-контроллер выключается, закрывая коммутирующий транзистор. Напряжение на входе линейного стабилизатора уменьшится.

Для повышения стабильности резистор R3 размещают как можно ближе к микросхеме стабилизатора DA1.

Дроссели L1, L2 - отрезки ферритовых трубок, надетых на выводы затворов полевых транзисторов VT1, VT3. Длина этих трубок равна примерно половине длины вывода.

Дроссель L3 наматывают на двух сложенных вместе кольцевых магнитопроводах К36х25х7,5 из пермаллоя МП140. Его обмотка содержит 45 витков, которые намотаны в два провода ПЭВ-2 диаметром 1 мм, уложенных равномерно по периметру магнитопровода.

Поскольку при токе нагрузки, близком к максимальному, на стабилизаторе DA1 и транзисторе VT3 выделяется значительная мощность, их следует установить на теплоотводы площадью не менее 30 см2. Транзистор IRF9540 (VT3) допустимо заменить на IRF4905, а транзистор IRF1010N (VT1) - на BUZ11, IRF540, КП727Б.

Площадь теплоотводов рассчитывают по методике, изложенной в [3].

Если потребуется блок с выходным током, превышающим 7,5 А, необходимо добавить еще один стабилизатор DA5 параллельно DA1 (рис. 2). Тогда максимальный ток нагрузки достигнет 15 А. В этом случае дроссель L3 наматывают жгутом, состоящим из четырех проводов ПЭВ-2 диаметром 1 мм, и увеличивают примерно в два раза емкость конденсаторов С1- C3. Резисторы R18, R19 подбирают по одинаковой степени нагрева микросхем DA1, DA5. ШИ-контроллер следует заменить другим, допускающим работу на более высокой частоте, например, КР1156ЕУ2.

Если же необходимости в большом токе нагрузки нет, стабилизатор КР142ЕН22А можно заменить на КР142ЕН22 (максимальный ток 5 А) или КР142ЕН12А(1,5А).

Литература

1. Миронов А. Импульсный стабилизатор напряжения с повышенным КПД. - Радио, 2000, № 11, с. 44, 45.
2. Миронов А. Применение синхронных выпрямителей в импульсных стабилизаторах напряжения. - Радио, 2001, № 10, с. 38, 39.
3. Семенов Б.Ю. Силовая электроника для любителей и профессионалов. - М.: Солон-Р 2001, с. 115-121

Автор: С.Коренев, г.Красноярск

Смотрите другие статьи раздела Блоки питания.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Впервые преоодолена передача ВИЧ от матери к ребенку 02.01.2026

Проблема вертикальной передачи ВИЧ - от матери к ребенку - остается одной из ключевых задач глобальной медицины. Недавний отчет Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) демонстрирует историческое достижение: Бразилия впервые в своей истории полностью преодолела этот путь передачи вируса. Страна стала 19-й в мире и первой с населением более 100 миллионов человек, которая достигла такого результата. Достижения Бразилии основаны на комплексных медицинских программах, обеспечивающих своевременный доступ к диагностике и терапии для всех слоев населения. ВОЗ официально подтвердило, что уровень передачи ВИЧ от матери к ребенку снизился до менее двух процентов. Более 95% беременных женщин в стране получают регулярный скрининг на ВИЧ и необходимое лечение в рамках стандартного ведения беременности. Изначально программа тестировалась в крупных муниципалитетах и штатах с населением более 100 тысяч человек, а затем была масштабирована на всю страну. Такой подход позволил унифицировать ста ...>>

Нанослой германия увеличивает эффективность солнечных батарей на треть 02.01.2026

Разработка высокоэффективных солнечных батарей остается одной из ключевых задач современной энергетики. Недавнее исследование южнокорейских ученых позволило повысить производительность тонкопленочных солнечных элементов почти на 30%, что открывает новые перспективы для возобновляемых источников энергии, гибкой электроники и сенсорных устройств. Команда исследователей сосредоточилась на элементах на основе моносульфида олова (SnS) - нетоксичного и доступного материала, который идеально подходит для гибких солнечных панелей. До настоящего времени эффективность SnS-устройств оставалась низкой из-за проблем на границе контакта с металлическим электродом. В этой области возникали структурные дефекты, диффузия элементов и электрические потери, что существенно ограничивало возможности таких батарей. "Этот интерфейс был главным барьером для достижения высокой производительности", - отмечает профессор Джейонг Хо из Национального университета Чоннам. Для решения этих проблем ученые предлож ...>>

Электростатическое решение для борьбы с льдом и инеем 01.01.2026

Борьба с льдом и инеем на транспортных средствах и критически важных поверхностях зимой остается сложной и затратной задачей. Ученые из Virginia Tech разработали инновационную технологию, способную разрушать лед и иней без использования тепла или химических реагентов, что открывает новые возможности для безопасной и экологичной зимней эксплуатации транспорта. Исследователи обнаружили, что лед и иней образуют кристаллическую решетку с так называемыми ионными дефектами - заряженными участками, способными перемещаться под воздействием электрического поля. Эти дефекты являются ключом к управлению прочностью льда и его удалением с поверхностей. Когда на замерзшую поверхность подается положительный электрический заряд, отрицательные ионные дефекты притягиваются к источнику поля. Это вызывает разрушение кристаллической решетки льда, в результате чего часть льда буквально "отскакивает" от поверхности. Такой эффект позволяет удалять лед без применения внешнего тепла или химических средств ...>>

Случайная новость из Архива Ген пессимизма 29.05.2021 Эксперты из Канады пришли к выводу, что человек может иметь генетическую предрасположенность к негативному восприятию жизненных ситуаций. Пессимистичной позиции в жизни могут придерживаться люди, являющиеся носителями измененного гена ADRA2b. Исследователи из университета Британской Колумбии провели ряд опытов, которые показали, что данный ген в следствии изменений способен заставить человека видеть мир в мрачных красках. Также он способствует более яркому восприятию некоторых событий, в особенности негативных. По словам Ребекки Тодд, автора исследования, это первый раз, когда ученым удалось раскрыть возможную причину пессимистичного настроя человека. Как оказалось, данная генетическая вариация способна оказать действительно сильное влияние на то, каким видят мир люди и как они его воспринимают. Вариант гена ADRA2b существенно влияет на выработку гормона и нейромедиатора норадреналина, который отвечает за реакцию защиты в случае опасности и играет важную роль в формировании эмоциональной памяти. Участниками последнего исследования стали 200 человек. Каждому из них в ускоренном темпе показывали положительные, отрицательные и нейтральные слова. Как оказалось, добровольцы, являющиеся носителями варианта гена ADRA2b, проявляли более бурную реакцию на негативные слова, чем все остальные. Эти люди чаще реагируют на угрюмые лица в толпе, а когда оказываются на природе, то не могут насладиться ее прелестями, сосредотачиваясь на всевозможных опасностях. К примеру, они начинают искать деревья, на которых могут быть клещи, или же находят скользкие места.

Другие интересные новости:

▪ Плата для разработчиков CubieBoard5

▪ Жесткие диски Toshiba MG10F

▪ Расширение семейства 32-разрядных микроконтроллеров

▪ Газированный океан Энцелада

▪ Концептуальный автомобиль GM Precept

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Советы радиолюбителям. Подборка статей

▪ статья Теория организации. Шпаргалка

▪ статья Как давно построена Великая китайская стена и какие размеры она имела? Подробный ответ

▪ статья Соответствие атмосферного давления высоте над уровнем моря и температуре кипения воды. Советы туристу

▪ статья Простая широкополосная антенна. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Автоматическое разрядное устройство для аккумуляторов. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026