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:

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 Микропроцессор INTEL PXA800F 14.03.2003 Корпорация INTEL выпустила микропроцессор PXA800F, объединяющий в себе функции мобильного телефона и ручного компьютера в одном приборе. Микропроцессор выпускается на основе технологии с шагом 0,13 мкм; работает на частоте 312 МГц, имеет флэш-память 4 Мбайт и 512 Кбайт статического ОЗУ.

Другие интересные новости:

▪ Телевизор B&O BeoVision Avant 4K

▪ У планетарного тела обнаружен углекислый газ

▪ Суперъяркий светодиодный дисплей голубого цвета CVD-5572CB00

▪ Китай приступил к созданию сетей 6G

▪ TPA6211A1 - микросхема аудиоусилителя

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Искусство аудио. Подборка статей

▪ статья Вытяжка-невидимка. Советы домашнему мастеру

▪ статья Как образуются ракушки? Подробный ответ

▪ статья Механик рефрижераторных установок. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Пробник без батареи питания. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Усилитель НЧ. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025