Интернет журныл о промышленности в Украине

Потужний лабораторний джерело живлення 0-25В, 7А

  1. Принципова схема
  2. Налаштування
  3. деталі

Для настройки, ремонту автоелектронних і радіотехнічних пристроїв або зарядки акумуляторних батарей необхідно мати хороший джерело живлення.

Використання сучасної схемотехніки і елементної бази дозволяють зробити в домашніх умовах джерело живлення, за основними технічними характеристиками не поступається кращим промисловим зразкам.

Основні вимоги, яким повинен задовольняти таке джерело живлення:

  • регулювання напруги в діапазоні 0 - 25 В;
  • здатність забезпечити струм в навантаженні до 7 А при мінімальних пульсаціях;
  • регулювання спрацьовування струмового захисту. Крім того, спрацьовування захисту по струму має бути досить швидким, щоб виключити пошкодження самого джерела в разі короткого замикання на виході.

Можливість плавно регулювати в джерелі живлення обмеження струму дозволяє при налаштуванні зовнішніх пристроїв виключити їх пошкодження. Всім цим вимогам задовольняє пропонована схема універсального джерела живлення. Крім того, даний блок живлення дозволяє використовувати його в якості джерела стабільного струму.

Основні технічні характеристики джерела живлення:

  • плавне регулювання напруги в діапазоні від 0 до 25 В;
  • напруга пульсацій, не більше 1 мВ;
  • плавне регулювання струму обмеження (захисту) від 0 до 7 А;
  • коефіцієнт нестабільності по напрузі не гірше 0,001% / В;
  • коефіцієнт нестабільності по струму не гірше 0,01% / В;
  • ККД джерела не гірше 0,6.

Принципова схема

Електрична схема джерела живлення, складається зі схеми управління, трансформатора (Т1), випрямляча (VD4 ч- VD7), силових регулюючих транзисторів VT3, VT4 і блоку комутації обмоток трансформатора.

Схема управління зібрана на двох універсальних операційних підсилювачах (ОП), розташованих в одному корпусі, і живиться від окремого трансформатора Т2. Це забезпечує регулювання вихідної напруги від нуля, а також більш стабільну роботу всього пристрою.

Для полегшення теплового режиму роботи силових регулюючих транзисторів застосований трансформатор з секційної вторинною обмоткою. Відводи автоматично перемикаються в залежності від рівня вихідної напруги за допомогою реле К1, К2. Що дозволяє, незважаючи на великий струм в навантаженні, застосувати тепловідвід для VT3 і VT4 порівняно невеликих розмірів, а також підвищити ККД стабілізатора.

Блок комутації призначений для того, щоб за допомогою всього двох реле забезпечити перемикання чотирьох відводів трансформатора, виконує їх включення в наступній послідовності: при перевищенні вихідної напруги рівня 6,2 В - включається К2; при перевищення рівня 15,3 В включається К1 (в цьому випадку з обмоток трансформатора надходить максимальна напруга).

Зазначені пороги задаються використовуваними стабілітронами (VD10, VD12). Відключення реле при зниженні напруги виконується у зворотній послідовності, але з гістерезисом приблизно 0,3 В, т. Е. Коли напруга знизиться на це значення нижче ніж при включенні, що виключає брязкіт при перемиканні обмоток.

Схема управління складається з стабілізатора напруги і стабілізатора струму. При необхідності пристрій може працювати в будь-якому з цих режимів. Режим залежить від опору регуляторів "I" (R21, R22). Стабілізатор напруги зібраний на елементах DA3, VT5, VT6.

Стабілізатор напруги зібраний на елементах DA3, VT5, VT6

Мал. 1. Принципова схема лабораторного джерела живлення з регулюванням струму обмеження.

Працює схема стабілізатора наступним чином. Потрібне вихідна напруга встановлюється резисторами "грубо" (R9) і "точно" (R10). У режимі стабілізації напруги сигнал зворотного зв'язку по напрузі (-Uoc) з виходу (Х2) через дільник з резисторів R9, RIO, R11 надходить на неінвертуючий вхід 2 операційного підсилювача DA3.

На цей же вхід через резистори R3, R5, R7 подається опорна напруга +9 вольт. У момент включення схеми на виході 12 DA3.1 буде збільшуватися позитивне напруга (воно через транзистор VT5 приходить на управління VT4) до тих пір, поки напруга на вихідних клемах X1 і Х2 не досягне встановленого резисторами R9, R10 рівня.

За рахунок негативного зворотного зв'язку по напрузі, що надходить з виходу Х2 на вхід 2 підсилювача DA3.1, виконується стабілізація вихідної напруги джерела живлення. При цьому вихідна напруга буде визначатися співвідношенням:

де Uoп = + 9 В.

Відповідно змінюючи опір резисторів R9 "грубо" і R10 "точно", можна змінювати вихідна напруга (U вих) від 0 до 25 В. Коли до виходу джерела живлення підключена навантаження, в його вихідний ланцюга починає протікати струм, що створює позитивний падіння напруги на резисторі R23 (щодо загального проводу схеми).

Ця напруга надходить через резистор R21, R22 в точку з'єднання R8, R12. З стабилитрона VD9 через R6, R8 подається опорна негативна напруга - 9 вольт.

Операційний підсилювач DA3.2 посилює різницю між ними. Поки різниця негативна (т. Е. Вихідний струм менше встановленої резисторами R23, R24 величини), на виході 10 DA3.2 діє + 15 В. Транзистор VT6 буде закритий і ця частина схеми не впливає на роботу стабілізатора напруги.

При збільшенні струму навантаження до величини, при якій на вході 7 DA3.2 з'явиться позитивне напруга, на виході 10 DA3.2 буде негативна напруга і транзистор VT6 прочиниться. У ланцюзі R16, R17, HL1 буде протікати струм, який зменшить відкриває напругу на базі регулюючого силового транзистора VT4.

Світіння червоного світлодіода (HL1) сигналізує про перехід схеми в режим обмеження струму. В цьому випадку вихідна напруга джерела живлення знизиться до такої величини, при якій вихідний струм буде мати значення, достатнє для того, щоб напруга зворотного зв'язку по струму (Uoc), що знімається з резистора R10, і опорна в точці з'єднання R8, R12, R22 взаємно компенсувалися, т. е. з'явився нульовий потенціал.

В результаті вихідний струм джерела виявиться обмеженим на рівні, що задається положенням движка резисторів R21, R22. При цьому струм у вихідному ланцюзі буде визначатися співвідношенням:

де Uoп = - 9 В.

Діоди (VD11) на входах операційних підсилювачів забезпечують захист мікросхеми від пошкодження в разі включення її без зворотного зв'язку або при пошкодженні силового транзистора. У робочому режимі напруга на входах ОУ близько до нуля і діоди не впливають на роботу пристрою.

Конденсатор С8 обмежує смугу підсилюються частот ОУ, що запобігає самозбудження і підвищує стійкість роботи схеми.

Налаштування

При безпомилковому монтажі в схемі вузла управління буде потрібно налаштувати тільки максимум діапазону регулювання вихідної напруги 0: 25 В резісторомR7 і максимальний струм захисту 7 А - резистором R8.

Блок комутації в налаштуванні не потребує. Необхідно тільки перевірити пороги перемикання реле К1, К2 і відповідне збільшення напруги на конденсаторі С3.

При роботі схеми в режимі стабілізації напруги світиться зелений світлодіод (HL2), а при переході в режим стабілізації струму - червоний (HL1).

деталі

Підлаштування резистори R7 і R8 - типу СПЗ-19а; змінні резистори R9, R10, R21, R22 - типу СПЗ-4а або ППБ-1 А; постійні резистори R23 - типу С5-16МВ на 5 Вт, решта з серії МЛТ або С2-23 відповідної потужності.

Конденсатори С6, С7, С8, СЮ типу КІО-17, електролітичні С1 - С5, С9 типу К50-35 (К50-32). Мікросхема DA1 може бути замінена імпортним аналогом 78L15; DA2 - на 79L15; DA3 на рА747 або двома мікросхемами 140УД7.

Світлодіоди HL1, HL2 підійдуть будь-які з різним кольором світіння. Силові транзистори встановлюються на радіатор площею близько 1000 см ^ 2.

Два силових транзистора встановлюється паралельно для забезпечення надійної роботи пристрою в разі короткого замикання на вихідних клемах.

У найгіршому випадку силові транзистори короткочасно повинні витримувати перевантаження по потужності Р = Ubx * I = 25x7 = 175 Вт. А один транзистор КТ827А може розсіювати потужність не більше 125 Вт. Діоди VD4 - VD7 треба встановити на невеликий радіатор.

Реле К1, К2 застосовані типорозміру R-15 (польського виробництва) з обмоткою на робочу напругу 24 В (опір обмотки 430 Ом) - вони за рахунок безкорпусного виконання мають малі габарити і досить потужні перемикаючі контакти. Можна використовувати і вітчизняні реле типу РЕН29 (0001), РЕН32 (0201).

Переключають напруга з трансформатора Т1 реле К1 і К2 інерційні і не забезпечують миттєве зниження напруги, що приходить з вторинної обмотки Т1, але вони зменшать теплову рассеиваемую потужність на силових транзисторах при тривалій роботі джерела.

Мікроамперметр РА1 малогабаритний типу М42303 або аналогічний з внутрішнім шунтом на струм до 10 А. Для зручності експлуатації джерела живлення схему можна доповнити вольтметром, що показує вихідна напруга.

Як мережевого трансформатора Т1 використовується промисловий трансформатор типу ТППЗ19-127 / 220-50. Т2 - типу ТПП259-127 / 220-50. Трансформатор можна виготовити і самостійно на основі промислового трансформатора потужністю 200 Вт, намотавши все обмотки (Т1 і Т2) на одному трансформаторі.

Джерело: Ходасевич А. Г, Ходасевич Т. І. - Зарядні та пуско-зарядні пристрої.