Каталог статей


Выбранная схема!!!


5621
Мощный регулируемый двуполярный стабилизатор напряжения с защитой по току (от 0 до 100 В - 2х50 В – 5 А)

Вашему вниманию предлагается качественный, практичный мощный блок питания. Для питания некоторых радиотехнических устройств иногда требуется источник питания с повышенными требованиями к уровню минимальных выходных пульсаций и стабильности напряжения. Чтобы их обеспечить, блок питания приходится выполнять на дискретных элементах. Приведенная схема является универсальной и на ее основе можно сделать высококачественный источник питания на любое напряжение и ток в нагрузке.  

рис.1   

Блок питания собран на широко распространенном сдвоенном операционном усилителе (КР140УД20А) и трех силовых транзисторах VT1-VT3 N-P-N-проводимости. При этом схема имеет защиту по току, которую можно регулировать в широких пределах и которая должна срабатывать достаточно быстро, чтобы исключить повреждение самого источника в случае короткого замыкания на выходе. На операционном усилителе DA1.1 выполнен стабилизатор напряжения, a DA1.2 используется для обеспечения защиты по току. Микросхемы DA2, DA3 стабилизируют питание схемы управления, собранной на DA1, что позволяет улучшить параметры источника питания. Работает схема стабилизации напряжения следующим образом. С выхода источника (Х2) снимается обратная связь по напряжению. Этот сигнал сравнивается с опорным напряжением, поступающим со стабилитрона VD1. На вход ОУ подается сигнал рассогласования (разность этих напряжений), который усиливается и поступает через R16-R17 на управление транзисторами VT1-VT3. Таким образом, выходное напряжение поддерживается на заданном уровне с точностью, определяемой коэффициентом усиления ОУ DA1.1. Нужное выходное напряжение устанавливается резисторами R10-R15. Для того, чтобы у источника питания имелась возможность устанавливать выходное напряжение более 15 В, общий провод для схемы управления подключен к клемме "+" (Х1). При этом для полного открывания силовых транзисторов (VT1-VT3) на выходе ОУ потребуется небольшое напряжение (на базах Uбэ=+1,2 В). Такое построение схемы позволяет выполнять источники питания на любое напряжение, ограниченное только допустимой величиной напряжения коллектор-эмиттер (Uкэ) для конкретного типа силовых транзисторов (для КТ827А максимальное Uкэ=100 В, КТ827Б - 80 В). В данной схеме силовые транзисторы являются составными и, поэтому могут иметь коэффициент усиления в диапазоне 750... 18000, что позволяет управлять ими небольшим током — непосредственно с выхода ОУ DA1.1. Это снижает число необходимых элементов и упрощает схему. Схема защиты по току собрана на ОУ DA1.2. При протекании тока в нагрузке на резисторе R5 выделяется напряжение. Оно через резистор R11 прикладывается к точке соединения R9-R13, где сравнивается с опорным уровнем. Пока эта разница отрицательна (что зависит от тока в нагрузке и величины сопротивления резистора R5) — эта часть схемы не оказывает влияния на работу стабилизатора напряжения. Как только напряжение в указанной точке станет положительным, на выходе ОУ DA1.2 появится отрицательное напряжение, которое через диод VD9 уменьшит напряжение на базе силовых транзисторов VT1-VT3, ограничивая выходной ток. Уровень ограничения выходного тока регулируется с помощью резистора R11. Параллельно включенные диоды на входах операционных усилителей (VD5...VD8)  обеспечивают защиту микросхемы от повреждения в случае включения ее без обратной связи через транзисторы VT1-VT3 или при повреждении (одного из) силовых из транзисторов. В рабочем режиме напряжение на входах ОУ близко к нулю, и диоды не оказывают влияния на работу устройства. Установленный в цепи отрицательной обратной связи конденсатор С12 ограничивает полосу усиливаемых частот, что повышает устойчивость работы схемы, предотвращая самовозбуждение.

При использовании указанных на схемах элементов данные источники питания позволяют на выходе получать стабилизированное напряжение до 50 В при токе до 5 А. Силовые транзисторы устанавливаются на радиатор, площадь которого зависит от тока в нагрузке и напряжения Uкэ (не менее 1500см2). Для нормальной работы стабилизатора это напряжение должно быть не менее 3 В. R1-для разрядки емкостей после выключения БП.

Аналогично выполнена вторая половина БП на основе 3-х параллельно соединенных транзисторах P-N-P-проводимости 2Т825А (КТ825Г).

 рис.2 

При сборке схемы кроме указанных можно использовать: диоды выпрямителя (диодный мост), рассчитанные на ток не менее 10А, напряжение более 200В (на радиаторы), VD5-VD8-1N4148, VD9-VD10-любые на ток 1А, напряжение 100В, переменные, подстроечные резисторы R11 (впоследствии заменен галетным переключателем с установленными и предварительно подобранными в ходе настройки токоограничивающими резисторами), R10 и R15 типа СП3-19а, СПО-0,5 и т.д. (в схеме использованы многооборотные проволочные для плавного изменения напряжения на выходе с точностью до 0,1В; постоянные резисторы R2-R5 типа С5-16МВ (проволочные или импортные) на мощность не менее 5 Вт (мощность зависит от тока в нагрузке), остальные из серии МЛТ, ВС, С2-23 соответствующей мощности. Конденсаторы С4, С5, С14 желательно качественные, например полипропиленовые (импортные с маркировкой МКР). Микросхема сдвоенного операционного усилителя DA1 может быть заменена импортным аналогом мА747С или двумя микросхемами К(Р)140УД7 (соответственно согласно цоколевке необходима правильная печатная плата); стабилизаторы напряжения: DA2-DA3-любые отечественные, импортные на +-15В (78L15,79L15 и т.д.). С12-типа К10-17, С10-С11-пленочные (К73-17 и др.).Стабилитроны VD1, VD2 с минимальным ТКН - Д818 (с любым буквенным индексом).  Параметры сетевого трансформатора Тр1 зависят от необходимой мощности, поступающей в нагрузку (в данном случае ОСМ-0,4кВт). Во вторичной обмотке трансформатора после выпрямления на конденсаторе С2 должно обеспечиваться напряжение на 5-7 В больше, чем требуется получить на выходе стабилизатора (41 В-переменное). Мощная вторичная обмотка намотана в два провода сечением 0,85мм2 каждый, одинарный должен быть сечением не менее 1,5мм2. В качестве Тр2-любой мощностью около 20Вт, имеющий две сдвоенные обмотки 2х 17 В (на каждую половину БП свои отдельные обмотки с общей точкой для питания стабилизаторов)  с током нагрузки 200мА. Выходные транзисторы необходимо подобрать с близкими параметрами, а именно: по коэффициенту усиления. Для этого во время настройки, подбора постоянных резисторов вместо  R11- мультиметрами подключится к резисторам  R2-R4, расположенных на радиаторе (можно по очереди, если нет достаточного количества мультиметров), подключить нагрузку к примеру с током 1 А и зафиксировать значения падений напряжений (по постоянному току) на каждом из резисторов, сравнить их, они должны быть максимально близки друг к друга, если имеется существенное отличие на каком-то резисторе, то необходимо заменить данный транзистор на другой и повторить измерения. Такое количество применяемых мощных транзисторов вызвано тем, чтобы более равномерно распределить тепловыделение на них при большой нагрузке, что обеспечит стабильность, устойчивость работы БП в целом, хотя и один транзистор достаточно устойчив к работе  в предельных режимах. В ходе испытаний при токе 5А два транзистора из трех КТ827А дали утечку между КЭ (не пробой, Rкэ=9ком),видимо, вследствие сильного разброса параметров. Амперметр с током полного отклонения 5 и более ампер (с шунтом там, где это необходимо).

Прошу учесть, если нагрузка в виде спирали (мощного проволочного резистора), то с течением времени она (он) будет нагреваться и, соответственно, сопротивление будет увеличиваться, а ток, наоборот, уменьшаться, поэтому измерения желательно осуществлять быстро.  

Извините за некачественную печатную плату от руки (элементы выпрямителя и фильтрации по питанию, платы стабилизаций по питанию +-15В не указаны, хотя реально они расположены на одной печатной плате.).

рис.3

Схемы представлены с учетом ошибок, допущенных в оригинале: Шелестов И.П. «Радиолюбителям. Полезные схемы». Книга 3 - 2001г. Там есть и печатная плата с использованием индикации «Режим стабилизация тока или напряжения» в виде светодиодов. Стабилизация напряжения под нагрузкой осуществляется с точностью до 0,001мВ. Самовозбуждения нет, не смотря на относительно длинные провода, идущие от выходных транзисторов к плате (проверено на осциллографе С1-94). Силовые проводники должны быть сечением не менее 1,5мм2. В плане удобства пользования и эстетики оформления с успехом можно использовать и встраиваемые цифровые вольтметры (вольтамперметры), как это сделано на одном из каналов. Вольтметр постоянного тока (стрелочный) - желательно с классом точности не ниже 1,5%.  Соединив нерегулируемые выводы плюса и минуса диодных мостов обоих плеч, получим общую точку. Либо для удобства в процессе эксплуатации вывести на переднюю панель данные клеммы, а при необходимости использования питания с общей точкой, вставить в эти клеммы (гнезда) короткозамкнутую вилку.                                                                                                                                             
Недостаток: не сделал отводы от вторичных (силовых) обмоток (например, от 20 В) с целью уменьшения тепловыделения от радиаторов выходных транзисторов при использовании нагрузки большой мощности, но при малом выходном напряжении.                                                                     
В заключении хочу отметить, что мной собрано достаточно много схем блоков (источников) питания (стабилизаторов напряжения), с моей точки зрения эта схема самая достойная, практичная для радиолюбителей, к БП можно и подключить усилитель мощности (в процессе настройки) и заодно оценить качество его звучания по сравнению со стандартным (обычным) выпрямленным источником питания.

 












Категория: Стабилизаторы | Добавил: Slava66 (10.02.2014) | Автор: Баранов Вячеслав г.Липецк
Просмотров: 16486 | Комментарии: 2 | Теги: Мощный регулируемый двуполярный ста | Рейтинг: 5.0/2


Всего комментариев: 2
0
2 Slava66   (10.02.2014 11:50)
Все добавлено:описание,схемы,печатка(от руки),фото.

0
1 flaris   (10.02.2014 10:54)
А где схема?

Все ссылки на книги и журналы, представлены на этом сайте, исключительно для ознакомления, авторские права на эти публикации принадлежат авторам книг и издательствам журналов! Подробно тут!
Жалоба

Пожалуйста оставьте свои комментарии !!!!

Имя *:
Email:
Код *:


ElectroTOP - Рейтинг сайтов
Copyright Zloy Soft (Company) © 2008 - 2016