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:

Глазные капли, возвращающие молодость зрению 05.10.2025

С возрастом человеческий глаз постепенно теряет способность четко видеть на близком расстоянии - развивается пресбиопия, или возрастная дальнозоркость. Этот естественный процесс связан с утратой эластичности хрусталика и ослаблением цилиарной мышцы, отвечающей за фокусировку. Миллионы людей по всему миру сталкиваются с необходимостью носить очки для чтения или прибегают к хирургическим методам коррекции. Однако исследователи из Центра передовых исследований пресбиопии в Буэнос-Айресе представили решение, которое может стать удобной и неинвазивной альтернативой - специальные глазные капли, способные улучшать зрение на длительный срок. Разработку возглавила Джованна Беноцци, директор Центра. По ее словам, цель исследования состояла в том, чтобы предоставить пациентам с пресбиопией эффективный и безопасный способ коррекции зрения без хирургического вмешательства. Новые капли, созданные на основе пилокарпина и диклофенака, показали убедительные результаты: уже через час после первого пр ...>>

Цифровая рация Xiaomi Digital Walkie Talkie 05.10.2025

Компания Xiaomi представила современное устройство, объединившее классические принципы радиосвязи с возможностями цифровых технологий. Новинка под названием Xiaomi Digital Walkie Talkie демонстрирует, как привычные рации могут быть переосмыслены в духе времени. Устройство оснащено цветным дисплеем диагональю 1,57 дюйма, который отображает список контактов, параметры соединения и даже примерное местоположение собеседника. Такой подход превращает стандартную рацию в компактное средство связи, сочетающее функциональность смартфона и устойчивость профессиональной техники. Одним из ключевых преимуществ стала высокая автономность. Встроенный аккумулятор емкостью 2500 мА·ч обеспечивает до 100 часов работы в режиме ожидания и около 14 часов непрерывных разговоров, что особенно важно в экспедициях, на дальних маршрутах или в зонах, где подзарядка невозможна. Согласно данным портала unionrayo.com, такое время работы выгодно отличает устройство от большинства аналогов. По дальности дейст ...>>

Открыт обращаемый драйвер старения 04.10.2025

Недавняя работа ученых из Сямэньского университета в Китае показала, что в гипоталамусе, главном регуляторе внутренних функций организма, кроется один из ключей к продлению молодости. Команда под руководством Лиге Ленга обнаружила, что снижение уровня белка менина в гипоталамусе связано с ускорением процессов старения. Менин, как выяснилось, играет важную роль в предотвращении воспаления и поддержании нормальной работы нейронов. Когда его уровень снижается, в мозге возрастает активность воспалительных сигналов, что запускает цепную реакцию возрастных изменений во всем организме - от ослабления когнитивных функций до потери плотности костей и истончения кожи. Чтобы понять, как именно менин влияет на старение, ученые вывели генномодифицированных мышей, у которых этот белок можно было выборочно отключить. Даже у молодых животных такое вмешательство быстро привело к ухудшению памяти, снижению прочности костей и эластичности кожи, а также к укорочению жизни. Эти результаты убедительно ...>>

Случайная новость из Архива Разноцветные фотоны 25.07.2017 Несмотря на огромное количество исследований в области квантовых вычислений, универсальные квантовые компьютеры так и продолжают оставаться исключительно теоретическим понятием. Напомним нашим читателям, что основой любого квантового компьютера или коммуникационной системы являются квантовые биты, называемые кубитами. Кубиты отличаются от традиционных битов тем, что они могут помимо, двух основных состояний, 1 или 0, находиться в третьем состоянии - в состоянии суперпозиции, когда значение кубита равно одновременно 1 и 0. Это, в свою очередь, позволяет при помощи одного кубита выполнять две параллельных вычислительных операции. Соединение отдельных кубитов в вычислительную систему производится при помощи явления квантовой запутанности. При этом, система из двух кубитов уже способна выполнять четыре параллельных оп5ерации, а система из трех кубитов - восемь. А система, количество кубитов в которой исчисляется уже десятками, способна производить вычисления гораздо быстрее, чем традиционные компьютеры. Тем не менее, состояние суперпозиции и явление квантовой запутанности представляют собой чрезвычайно хрупкими вещами, разрушающимися при малейшем воздействии на них извне. И ученые из института INRS (Institut national de la recherche scientifique), Канада, предложили весьма интересную и перспективную альтернативу кубитам - многомерные квантовые биты (quDit), основанные на использовании "разноцветных" фотонов света. Более того, эти исследователи создали квантовый чип, на котором были созданы два quDit-а, при помощи которого были проведены исследования этой новой квантовой технологии. На поверхности квантового чипа расположен оптический резонатор, в который запускаются два запутанных фотона света. Каждый из фотонов может иметь 10 основных квантовых состояний, определяемых его длиной волны (цветом) и находиться в состояние суперпозиции, в котором он может быть красным И зеленым И синим И желтым одновременно. Эти цвета были приведены условно, так как на практике использовались фотоны инфракрасного диапазона. Таким образом, каждый из "разноцветных" фотонов способен находиться в 100 различных состояниях, а система из двух таких фотонов, quDit-ов, по производительности (количеству выполняемых ею параллельных операций) эквивалентна системе с 12 классическими запутанными друг с другом кубитами. "Нам впервые удалось получить достаточно простым способом многомерное квантовое состояние" - рассказывает Майкл Куес (Michael Kues), ведущий исследователь, - "А нашей следующей задачей станет использование такой многомерной квантовой системы для выполнения практических вычислений".

Другие интересные новости:

▪ Жидкокристаллические мониторы и телевизоры дешевеют

▪ Банкомат просканирует ладонь

▪ Мирные существа превращаются в хищников

▪ Робот-мухолов

▪ Реверсив-контрацептив

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Справочник электрика. Подборка статей

▪ статья Не спи, не спи, художник, не предавайся сну. Крылатое выражение

▪ статья В каком отношении Юпитер, Сатурн и Нептун не полностью соответствуют классическому определению планеты? Подробный ответ

▪ статья Фаршемесильщик. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Простой Q-METP. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Акустическое короткое замыкание в громкоговорителе и его преодоление. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025