Лабораторный источник питания
|
Предлагаемый лабораторный источник питания позволяет плавно регулировать выходное напряжение, снабжен триггерной защитой от замыкания выхода и превышения током нагрузки установленного значения. От описанных ранее конструкций блок питания отличается простотой и надежностью. Лабораторный источник питания обеспечивает стабилизированное напряжение на выходе с возможностью регулировки в пределах 1,25...14 В при токе нагрузки до 2 А. Если выходной ток превысит это значение - сработает защита, отключающая нагрузку. 
Схема описываемого блока питания приведена на рис. 1. Устройство состоит из двух функциональных частей: собственно стабилизатора напряжения и узла защиты [1]. Стабилизированный источник питания состоит из понижающего трансформатора Т1, мощного выпрямительного моста VD1, сглаживающего конденсатора С1 и стабилизатора постоянного напряжения на микросхеме DA1. Выходное напряжение регулируют переменным резистором R6, а его значение определяют по показаниям микроамперметра РА1, шкала которого проградуирована в вольтах. Использованная микросхема интересна тем, что допускает работу при малом напряжении вход-выход - около 1 В (low drop). Узел защиты выполнен на транзисторе VT1 и тринисторе VS1. Резистор R1, включенный в цепь нагрузки, является датчиком, по падению напряжения на котором транзистор "следит" за выходным током. Если по какой-либо причине значение тока нагрузки превысит 2 А, падение напряжения на резисторе R1 оказывается достаточным для открывания транзистора. Возникающий импульс тока через диод VD2 открывает тринистор. В результате сработает реле К1 и своими контактами разомкнет цепь питания нагрузки; одновременно включится светодиод HL1, сигнализируя об аварийном режиме. Для того чтобы снова подключить нагрузку, необходимо кратковременно нажать на кнопку SB2. Напряжение на тринисторе уменьшится до нуля, и он закроется. Если в процессе налаживания питаемого устройства возникнет необходимость отключить его, следует нажать на кнопку SB1: тринистор откроется, и нагрузка отключится. 
Блок питания смонтирован на двух печатных платах из одностороннего фольгированного стеклотекстолита. На одной плате собран стабилизированный источник (рис. 2), на другой - узел защиты (рис. 3), который при желании можно исключить. Платы рассчитаны на установку резисторов МЛТ-0,125, С1-4-0,125. Оксидный конденсатор С1 - К50-46 или импортный. Конденсаторы С2, С3 желательно применить танталовые - например, К52-1Б или подобные. Они заменимы оксидными алюминиевыми конденсаторами (К50-6, К50-16 и т. д.), при этом их емкость следует увеличить в несколько раз. Конденсатор С3 может быть составлен из двух, включенных параллельно, емкостью 50 и 100 мкФ. На плате стабилизированного источника предусмотрены соответствующие отверстия. Диодный мост - импортный, но возможно применение выпрямительного блока отечественного производства или моста из отдельных диодов. Важно лишь, чтобы их допустимый прямой ток был не менее 3 А. Переменный резистор R6 - ПП3-40. Микросхема DA1 установлена на задней стенке корпуса, которая выполняет функцию теплоотвода. Она изготовлена из алюминиевого листа толщиной 2,5...3 мм и площадью примерно 180 см2. Микроамперметр РА1 применен малогабаритный; его шкала проградуирована с точностью 1 В. Можно использовать микроамперметр М4248 с пределом измерения 100 мкА. В этом случае сопротивление резистора R7 следует увеличить до 200 кОм. Интегральный стабилизатор SD1084 заменим микросхемой SD1083, у которой максимальный выходной ток равен 7,5 А. Реле К1 также импортное; возможно применение подходящего реле с рабочим напряжением 9...15 В. При необходимости последовательно с обмоткой включают резистор (R8). Его подбирают, исходя из тока срабатывания, значение которого должно быть около 40 мА. Можно применить реле РЭС-10 с паспортами РС4.529.031-04, РС4.529.031-19 и им подобные [2]. Номинальная мощность трансформатора Т1 - 30 Вт; напряжение на его вторичной обмотке - 15 В. Для уменьшения размеров можно применить трансформатор с тороидальным магнитопроводом. Кнопки SB1, SB2 - любые малогабаритные. Выключатель SA1 - ПТ17-1, ТВ2-1 и другие, еще лучше применить появившиеся на рынке импортные сетевые выключатели со встроенной лампой, которая индицирует режим включения. Резистор R1 - отрезок нихромовой проволоки диаметром 0,5 мм и длиной примерно 5 см. Все устройство размещено в пластмассовом корпусе размерами 150x110x70 мм. На верхней крышке, со стороны задней стенки радиатора, просверлены 80 отверстий диаметром 3,5 мм. На задней стенке расположены гнезда для предохранителей FU1, FU2 и резиновая втулка ввода сетевого провода. К ней же изнутри прикреплен винтом М3 стабилизатор DA1. Для улучшения условий отвода тепла заднюю стенку лучше покрасить черной нитроэмалью. На лицевой панели располагают микроамперметр РА1, выключатель SA1, резистор R6, светодиод HL1, выходные клеммы и кнопки SB1, SB2. Налаживание источника питания начинают с проверки правильности монтажа. Далее движок переменного резистора устанавливают в нижнее по схеме положение, включают устройство в сеть и измеряют напряжение на конденсаторе С1. Оно должно составлять около 20 В. По образцовому вольтметру градуируют шкалу микроамперметра РА1 подборкой резистора R7. Нажимая кнопки SB1 и SB2, убеждаются, что реле срабатывает и отключает нагрузку. Затем проверяют срабатывание узла защиты при увеличении тока нагрузки. Для этого необходимо к выходной цепи подключить последовательно включенные амперметр на ток 10 А и резистор сопротивлением 5,1 Ом, мощностью не менее 20 Вт. Постепенно увеличивая выходное напряжение, проверяют срабатывание защиты при токе около 2 А. Подборкой сопротивления резистора R1 устанавливают необходимое значение тока. Для проверки замыкают выход блока питания - защита должна сработать. Достоинство, а одновременно и недостаток узла защиты - его высокое быстродействие. При подключении к источнику питания устройства с фильтрующими конденсаторами большой емкости протекает импульсный ток их зарядки, приводящий к срабатыванию защиты. Запускают источник с такой нагрузкой, нажимая несколько раз кнопку SB2. Не рекомендуется долговременно использовать режим работы блока питания, когда рассеиваемая стабилизатором мощность превышает 25 Вт (т. е. при наименьшем входном напряжении 1,25...5 В и близком к максимальному токе нагрузки 1,5...2 А). Подобный источник можно собрать на отечественной микросхеме КР142ЕН22 (полный аналог) или на КР142ЕН12А [3], но в последнем случае максимальный ток нагрузки не превышает 1,5 А, а минимальное напряжение вход-выход этой микросхемы - 2...2,5 В. От редакции. В цепь базы транзистора VT1 целесообразно включить ограничительный резистор сопротивлением 100 Ом. Литература Радио №2, 1999 |