Лабораторный источник питания, 220/0-20 вольт

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Блоки питания

 Комментарии к статье

Относительную сложность предлагаемого устройства компенсируют улучшенные (по сравнению с аналогичными приборами) параметры и потребительские качества. Рекомендации автора позволяют как упростить при желании конструкцию, так и ввести в нее дополнительные функции.

По сравнению с уже описанными в журнале "Радио" подобными устройствами предлагаемый источник питания, на мой взгляд, обладает рядом преимуществ: во-первых, в отличие от предложенных ранее вариантов управления интегральной микросхемой KP142EHJ2A стабилизатор напряжения охвачен общей целью обратной связи; во-вторых, измерительный резистор тока нагрузки включен непосредственно на выходе устройства, поэтому измеряется фактически потребляемый нагрузкой ток.

Кроме того, источник питания не содержит ручных переключателей пределов выходного напряжения. Вместо этого в нем установлен автоматический тринисторный переключатель, коммутирующий вторичные обмотки трансформатора в зависимости от выходного напряжения. Таким образом, уменьшена мощность, рассеиваемая регулирующим элементом стабилизатора при малых выходных напряжениях или при перегрузке по току.

Источник питания содержит светодиодный индикатор режима работы, который позволяет четко фиксировать момент перехода из режима стабилизации напряжения в режим стабилизации тока, и наоборот. И наконец, он не требует подборки элементов для точной установки нулевого выходного напряжения. Его схема показана на рис. 1.

(нажмите для увеличения)

Устройство содержит узел измерения выходного напряжения на микросхеме DA7. регулируемый стабилизатор напряжения (DA5. DA6). узел ограничения тока (DA2), узел индикации (DA3), узел переключения обмоток трансформатора (DA8. VS1) и вспомогательный источник питания (DA1, DA4).

Сетевой трансформатор Т1 имеет три вторичных обмотки, две из которых (II и II') используют для питания нагрузки и формирования напряжения +24 В для питания стабилизатора, а третья (III) - для получения напряжения -6 В. Выпрямительные диодные мосты VD5-VD8 и VD1 - VD4 включены последовательно, поэтому на выходе первого из них действует напряжение около 13 В. а на выходе второго - 26 В. С выхода одного из мостов напряжение поступает через диод VD9 или тринистор VS1 на сглаживающие конденсаторы С6 и С7, а далее - на интегральный стабилизатор DA5.

Управляющее напряжение на выводе 17 этой микросхемы формируют ОУ DA6 и усилитель тока на транзисторе VT4. На неинвертирующий вход ОУ подают напряжение с переменного резистора R8. которым устанавливают необходимое выходное напряжение. На инвертирующий вход приходит сигнал с дифференциального усилителя, выполненного на ОУ DA7.

Этот усилитель формирует напряжение, пропорциональное выходному. Необходимость такого узла продиктована тем. что последовательно с нагрузкой включен измерительный резистор R20 небольшого сопротивления. Коэффициент передачи усилителя равен 0,33, поэтому напряжение на его выходе находится в пределах 0...6,6 В при изменении выходного напряжения источника от 0 до 20 В.

ОУ DA6 вырабатывает такой сигнал, чтобы разность значений напряжения на его входах была равна нулю. Таким образом осуществляется стабилизация выходного напряжения. Конденсатор С17 устраняет самовозбуждение ОУ.

Напряжение на резисторе R20 сравнивают с напряжением, снимаемым с делителя R4-R6. Если напряжение на резисторе R20 меньше, чем на движке переменного резистора R5, на выходе компаратора DA2 - напряжение около 23 В. Диод VD11 в это время закрыт. Как только ток нагрузки достигнет предела, установленного резистором R5, напряжение на выходе ОУ DA2 снизится, что приведет к открыванию диода VD11 и уменьшению напряжения на резисторе R8. Таким образом, изменяется "задание" стабилизатору напряжения, и его выходное напряжение уменьшается до уровня, при котором ток нагрузки равен току ограничения. Самовозбуждение ОУ DA2 предотвращает конденсатор С14.

В результате уменьшения напряжения на выходе ОУ DA2 произойдет переключение триггера Шмитта DA3. на его выходе появится напряжение, близкое к питающему (+23 В). Светодиод HL1 сообщит о перегрузке красным свечением. После выхода устройства из режима ограничения тока триггер Шмитта переходит в исходное состояние. Отрицательное напряжение на его выходе (около -5 В) приведет к тому, что диод VD12 закроется, а транзистор VT2. который включает зеленый кристалл светодиода HL1. откроется. Диод VD12 при этом защитит красный кристалл от пробоя обратным напряжением.

Применение отдельного ОУ для индикации режима работы позволило добиться четкой фиксации момента перехода в режим стабилизации тока или напряжения. Действительно, в рабочем состоянии (в режиме стабилизации напряжения) на инвертирующий вход ОУ DA3 поступает напряжение около 23 В. а порог переключения триггера Шмитта - 19 В, поэтому на его выходе будет низкий уровень (-5 В).

При переходе в режим ограничения тока напряжение на инвертирующем входе ОУ DA3 становится равным (без учета его падения на диоде VD11) напряжению в точке соединения резисторов R7 и R8, которое не превышает 7...8 В. На выходе ОУ DA3 при этом окажется напряжение высокого уровня (+23 В) Резистор R11 обеспечивает гистерезис около 0.2 В для более четкой работы узла индикации.

На ОУ DA8. также выполняющем функцию триггера Шмитта. собран узел коммутации вторичных обмоток трансформатора. На его вход (вывод 2 ОУ DA8) поступает сигнал, пропорциональный напряжению на выходных разъемах XS1 и XS2 источника питания. Если оно меньше 9 В. на выходе ОУ - напряжение около 23 В и тринистор VS1 закрыт. Напряжение на вход стабилизатора DA5 поступает через диод VD9 с обмотки II' трансформатора.

Когда выходное напряжение превысит 9 В, триггер на ОУ DA8 переключится, что приведет к последовательному открыванию диода VD15, транзисторов VT6. VT5 и VTT. а вслед за ними и тринистора VS1. Теперь напряжение на микросхему DA5 поступает с двух последовательно соединенных обмоток II и II' трансформатора. Диод VD9 закрыт приложенным к нему обратным напряжением.

Ширина "петли гистерезиса" триггера Шмитта по выходному напряжению блока питания -около 2 В, поэтому когда выходное напряжение уменьшается до 7 В. тринистор VS1 закрывается и отключает обмотку II. При переходе в режим стабилизации тока или при замыкании на выходе описанный узел также может временно отключить одну обмотку трансформатора, уменьшив, таким образом, мощность, рассеиваемую микросхемой ОА5.

Двуполярное напряжение питания для операционных усилителей и транзисторов формируют интегральные стабилизаторы DA1 и DA4. Напряжение для источника -6 В поступает с отдельной обмотки III трансформатора, а для источника +24 В -с двух последовательно соединенных обмоток II и II. Диод VD13 перед сглаживающим конденсатором С1 введен, чтобы напряжение на аноде тринистора VS1 было пульсирующим. Это необходимо для закрывания тринистора после снятия управляющего воздействия.

После отключения источника питания от сети, особенно при высокоомной нагрузке, конденсаторы С6 и С7 разряжаются дольше, чем пропадают напряжения +24 В и -6 В. Поэтому управляющий вход (вывод 17) стабилизатора DA5 оказывается неподключенным, регулирующий транзистор этой микросхемы полностью открывается, и на выходе может появиться напряжение до 30 В. Чтобы этого не происходило, в устройство введены транзистор VT3 и делитель напряжения R15R16.

В обычном режиме этот узел не оказывает влияния на работу стабилизатора, поскольку к базе транзистора приложено закрывающее напряжение около -5 В. После отключения питания и исчезновения напряжения -6 В транзистор открывается, соединяя с общим проводом вывод 17 микросхемы DA5. и напряжение на ее выходе снижается до 1.2 В.

Недостаток подобной защиты заключается в следующем: в случае, когда на выходе устройства установлено напряжение менее 1.2 В. при отключении питания выходное напряжение не снижается, а наоборот, возрастает. Это следует учитывать при работе с малым выходным напряжением и отключать нагрузку от источника раньше, чем сам источник от сети.

Большинство деталей устройства смонтировано на печатной плате, чертеж которой показан на рис. 2.

(нажмите для увеличения)

Микросхему DA5 необходимо установить на теплоотвод. Провода, идущие к измерительной цепи, подключают непосредственно к разъемам XS1 и XS2.

Микросхемы КР140УД708 заменимы на КР140УД608 или К140УД6. К140УД7. На месте DA6 может быть установлен ОУ К140УД6. Микросхема КР142ЕН5Б заменима на КР142ЕН5Г. а КР142ЕН9Б - на КР142ЕН9Д или КР142ЕН9И. Допустима замена КР142ЕН12А на КР142ЕН12Б. но при этом максимальный ток источника питания не должен превышать 1 А. Транзисторы VT3 и VT5 КТ3102А-КТЗ102В. КТ3102Д или КТ315В-КТ315Е. KT3I5P; VT1. VT2. VT4 и VT6 КТ310/А - КТ3107Д.

КТ3107И. KT3I07K или КТ361В-КТ361Е. Тринистор VS1 - КУ202В-КУ202Н. Вместо диодов FR207 можно установить отечественные серии КД226. Диоды VD13 и VD14 - любые серий КД105. КД208 или КД209. На месте диодов VD11. VD12 и VD15. кроме указанного на схеме, могут работать КД521А - КД521В. Светодиод HL1 заменим любым с управляемым цветом свечения, рассчитанным на ток 10...20 мА.

Трансформатор - ТС-40-2 либо другой, обеспечивающий на обмотках II и II' напряжение 12... 15 В при токе до 1.5 А. а на обмотке III - напряжение около 10 В. Постоянные резисторы (кроме R20) -МЛТ-0,125. переменные R5 и R8 -СПЗ-З0а. Резистор R20 изготовлен из отрезка нихромовой проволоки диаметром 0.5 мм и длиной 15 см. намотанного на резистор МЛТ-2 сопротивлением 7,5 кОм. Оксидные конденсаторы - К50-35. К50-40, остальные - КМ. К10-17.

Пары резисторов R18, R22 и R19. R23 желательно подобрать с наименее отличающимися сопротивлениями, причем само это значение некритично - вполне допустимо использовать обычные резисторы с допуском 10%.

Налаживание устройства заключается в основном в подборке элементов, определяющих пределы изменения напряжения и тока. Подключив к разъемам XS1 и XS2 вольтметр постоянного тока и установив движок переменного резистора R5 в верхнее по схеме положение, убеждаются, что при повороте движка резистора R8 напряжение изменяется от 0 до 20 В. Верхний предел можно установить подбором резистора R7. Следует также проконтролировать напряжение на конденсаторах С6 и С7. При выходном напряжении менее 7...9 В конденсаторы должны быть заряжены до напряжения 15... 18 В. а при большем выходном напряжении - до 30...35 В.

Далее подключают к выходу источника питания амперметр на максимальный ток не менее 2 А, а движок переменного резистора R8 устанавливают в среднее положение (движок резистора R5 в верхнем по схеме положении). При подключении амперметра цвет излучения светодиода HL1 должен сразу же измениться с зеленого на красный. Если этого не произошло и ток замыкания не превышает 1,5 или 1 А (в зависимости от типа микросхемы DA5). значит, встроенные элементы защиты этой микросхемы включились раньше узла ограничения тока на ОУ DA2. Этот конфликт можно устранить уменьшением емкости конденсатора С15 либо увеличением емкости конденсатора С16.

Подбором резисторов R4 и R6 устанавливают соответственно верхний и нижний пределы изменения тока ограничения при крайних положениях движка переменного резистора R5. Необходимо также убедиться, что система ограничения тока работает при верхнем по схеме положении движка резистора R8. а напряжение на конденсаторах С6 и С7 в этом случае не превышает 20 В. На этом налаживание устройства закончено.

При отсутствии светодиода с управляемым цветом свечения его можно заменить двумя разного цвета, например, из серии АЛ307. исключив при этом элементы VT2, VD12, R13 и собрав узел индикации, как показано на рис. 3.

Узел индикации можно еще более упростить, исключив ОУ DA3, резисторы R9 - R11 и включив светодиод красного цвета излучения последовательно с диодом VD11. Но в этом случае яркость свечения будет зависеть от перегрузки по току и момент перехода устройства в режим стабилизации тока заметить будет сложнее.

И наконец, коротко о том, как уменьшить влияние сопротивления проводников, соединяющих источник питания с нагрузкой. Для этого необходимо подключать нагрузку Rн (рис. 4) четырьмя проводами. Два из них - силовые, другие два. соединенные с разъемами XS3 и XS4. подключены к измерительной цепи и могут иметь меньшее сечение. Дополнительно следует установить резисторы R31 и R32. которые обезопасят нагрузку от превышения напряжения в случае обрыва проводников обратной связи.

При четырехпроводном способе включения нагрузки целесообразно также уменьшить напряжение смещения ОУ DA6, введя подстроенный резистор R33 сопротивлением 1 - 10 кОм, как показано на рис. 5.

Установив движок переменного резистора R8 в нижнее по схеме положение, подстроенным резистором R33 устанавливают на выходе источника питания нулевое напряжение с точностью до долей милливольта.

Для защиты ОУ DA2 последовательно в цепь его инвертирующего входа рекомендуем включить резистор сопротивлением около 1 кОм.

Автор: А.Шитов, г.Иваново

Доработка этого устройства

Смотрите другие статьи раздела Блоки питания.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Токсичность интернета преувеличена 07.01.2026

Социальные сети нередко воспринимаются как арена постоянной агрессии, оскорблений и распространения фейковой информации. Новое исследование Стэнфордского университета показывает, что реальность значительно отличается от популярного представления: интернет гораздо менее токсичен, чем многие пользователи считают. Ученые опросили более тысячи американцев, попросив их оценить долю пользователей соцсетей, которые ведут себя агрессивно или распространяют ненависть. Оказалось, что впечатления людей сильно преувеличивают масштабы проблемы. Например, респонденты считали, что почти половина пользователей Reddit хотя бы раз оставляла оскорбительные комментарии, тогда как фактические данные платформы показывают, что таких людей не более 3%. Аналогичная ситуация наблюдается с дезинформацией. Опрос показал, что большинство участников считали почти половину аудитории Facebook распространителями фейковых новостей, однако статистика говорит об обратном: фактическая доля таких пользователей состав ...>>

Процессоры Ryzen AI 400 07.01.2026

Современные вычисления все больше ориентируются на интеграцию искусственного интеллекта и высокую производительность в компактных устройствах, таких как ноутбуки и мини-ПК. Новая линейка процессоров AMD Ryzen AI 400 демонстрирует, как разработчики объединяют мощные центральные ядра, графику и нейросетевые ускорители в одном чипе, чтобы удовлетворять растущие потребности пользователей в играх, контенте и ИИ-приложениях. AMD представила процессоры серии Gorgon Point, которые включают до 12 ядер Zen 5 и до 24 потоков вычислений. Чипы поддерживают интегрированную графику RDNA 3.5, обеспечивают максимальную тактовую частоту до 5,2 ГГц и имеют энергопотребление от 15 Вт до 54 Вт. Особое внимание уделено NPU, способному обрабатывать до 60 триллионов операций в секунду (TOPS), что делает эти процессоры эффективными для задач с искусственным интеллектом. Конструкция Ryzen AI 400 сочетает ядра Zen 5 и Zen 5c, обеспечивая высокую гибкость и производительность. Несмотря на то, что архитектур ...>>

Женщины лучше распознают признаки болезни по лицу 06.01.2026

Способность распознавать, что кто-то нездоров, часто проявляется интуитивно: бледная кожа, опущенные веки, уставшее выражение лица могут сигнализировать о недомогании. Новое исследование международной группы ученых показало, что женщины в среднем точнее мужчин улавливают такие тонкие невербальные признаки болезни, что может иметь эволюционные и социальные объяснения. В отличие от предыдущих работ, где использовались отредактированные фотографии или имитация больных лиц, ученые решили проверить, насколько люди способны распознавать естественные признаки недомогания. Такой подход позволил оценить реальную чувствительность к изменениям в лицах, возникающим при болезни. В исследовании приняли участие 280 студентов, поровну мужчин и женщин. Участникам предложили оценить 24 фотографии, на которых изображены люди как в здоровом состоянии, так и во время болезни. Это дало возможность сравнить восприятие естественных признаков недомогания в реальных лицах. Для анализа состояния каждого ...>>

Случайная новость из Архива Электрический трейловый велосипед McLaren 30.05.2024 Британская компания McLaren, известная своими автомобилями, решила выйти на рынок велосипедов, представив линейку электрических горных моделей. Новая серия включает четыре варианта: Extreme 600, Extreme 250, Sport 600 и Sport 250. McLaren предлагает высококачественные электрические велосипеды, сочетающие инновационные технологии и традиции автопроизводителя. Эти велосипеды предназначены для широкого круга пользователей, от любителей экстремального спорта до тех, кто просто хочет комфортно передвигаться по пересеченной местности. McLaren Extreme 600 стал самым мощным электрическим горным велосипедом в мире, предназначенным для бездорожья. Он оснащен двигателем мощностью 600 Вт, который развивает крутящий момент в 161 Нм, пиковую мощность 852 Вт и позволяет развивать скорость до 32 км/ч. Все модели имеют полностью карбоновые рамы, экраны управления, 12-ступенчатые трансмиссии (электронные на моделях Extreme и механические на моделях Sport), гидравлические дисковые тормоза и фирменные колеса с карбоновыми ободами. Стоимость велосипедов варьируется от $7950 до $11950. Выход автомобильных брендов на рынок велосипедов не является новостью. В последние годы такие марки, как Aston Martin, Lamborghini и Porsche, также выпускали свои версии велосипедов. Ранее McLaren сотрудничал с компанией Specialized для создания шоссейных велосипедов без электропривода. Новая линейка электрических велосипедов McLaren состоит из двух основных моделей: Extreme и Sport. Extreme предлагается в вариантах с полной подвеской и хардтейлом, тогда как Sport выпускается только с хардтейлом. Обе модели доступны с двигателями мощностью 600 и 250 Вт. Они разработаны инженерами McLaren и оснащены экранами управления, графика которых напоминает приборные панели автомобилей McLaren. Экраны интегрированы в карбоновые рули. Самый мощный Extreme 600 стоимостью $11950 оснащен средним двигателем мощностью 600 Вт, обеспечивающим крутящий момент 161 Нм и пиковую мощность 852 Вт. Максимальная скорость с электроприводом составляет 32 км/ч. Велосипед предлагает четыре режима электрической помощи: Off, Eco, Trail, Sport и Race. Литий-ионный аккумулятор емкостью 48 В/14,5 Ач/720 Вт·ч встроен в нижнюю трубу рамы. Пока нет информации о времени зарядки и продолжительности работы на одном заряде. Extreme 600 оборудован 12-ступенчатой электронной трансмиссией SRAM XX Eagle AXS, вилкой RockShox Lyrik Rush RC с ходом 160 мм, задним амортизатором RockShox RS Deluxe Select+ с ходом 145 мм, 4-поршневыми гидравлическими дисковыми тормозами SRAM G2 RE, и колесами с карбоновыми ободами (29 дюймов спереди и 27,5 дюймов сзади) с шинами Pirelli Scorpion Enduro. Встроенная фара на 1550 люмен обеспечивает отличное освещение, хотя и увеличивает вес велосипеда, который пока не указан производителем. Sport 600 за $8950 отличается от Extreme 600 отсутствием задней подвески, наличием 12-ступенчатой механической трансмиссии SRAM GX Eagle и вилкой RockShox Pike Rush RC с ходом 140 мм. Модели Extreme 250 за $10950 и Sport 250 за $7950 имеют практически те же компоненты, что и их более мощные аналоги. Основное отличие заключается в менее мощных, но более энергоэффективных двигателях мощностью 250 Вт.

Другие интересные новости:

▪ Любители сладкого склонны к алкоголизму

▪ Твердотельный накопитель Transcend TS128GMTS810

▪ Новая жизнь дирижаблей

▪ Авиационное топливо из соевого масла

▪ Передача запахов на расстояние

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Строителю, домашнему мастеру. Подборка статей

▪ статья Царь Голод. Крылатое выражение

▪ Каковы были жизнь и занятия первобытных людей? Подробный ответ

▪ статья Магнитное поле Земли. Советы туристу

▪ статья Малогабаритная электроискровая установка. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Радиоприемник - он же цифровой частотомер. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026