При эксплуатации лабораторных блоков питания нередко возникает необходимость контроля тока, потребляемого нагрузкой. В большинстве случаев с этой целью в выходную цепь блока вводят низкоомный резистор (датчик тока), а параллельно ему подключают стрелочный прибор (милли- или микроамперметр). Для полного отклонения его стрелки нередко требуется 0,3...0,5 В, поэтому на датчике должно падать не меньшее напряжение. Если же в распоряжении радиолюбителя имеется стрелочный прибор, требующий большего напряжения, этот вариант контроля неприемлем Во-первых, потому, что на датчике тока будет падать заметная часть выходного напряжения, а во-вторых, из-за значительного выделения на нем тепла при токах более 1...2 А.
Возможный выход из положения в подобном случае - применение описываемого ниже устройства, позволяющего уменьшить сопротивление датчика тока до приемлемого значения. Кроме того, в этом устройстве нетрудно реализовать световую или звуковую сигнализацию превышения выходным током заданного значения.
Принципиальная схема устройства показана на рис. 1.
Как видно, выполнено оно на сдвоенном ОУ LM358, способном работать при однополярном питании, и транзисторе VT1. На одном из ОУ (DA1.1) и транзисторе собран преобразователь тока, на другом (DA1.2) - компаратор. Устройство включают в выходную цепь блока питания в соответствии с рис. 2. При этом на вывод питания ОУ DA1.1 поступает напряжение, превышающее напряжение на его входах, что обеспечивает ему нормальный режим работы.
Преобразователь работает следующим образом. При протекании выходного тока на резисторе R3 - датчике тока - создается падение напряжения. В результате на выходе ОУ DA1.1 появляется напряжение, открывающее транзистор VT1, и через резисторы R1 и R2 начинает протекать ток. Его значение устанавливается таким, что падения напряжения на резисторах R1 и R3 уравниваются. Иными словами, через транзистор течет ток, приблизительно в R1/R3 = 1000 раз меньший, чем выходной ток блока питания Iвых. Например, если последний равен 1 А, через резистор R2 протекает ток 1 мА. При сопротивлении этого резистора, равном 1 кОм, падение напряжения UR2 в этом случае составит 1 В, т. е. коэффициент преобразования ток/напряжение равен 1. В общем случае UR2 = Iвых (R3/R1)R2. Изменяя номиналы резисторов, можно реализовать различные коэффициенты преобразования.
Выходное напряжение преобразователя UR2 поступает на неинвертирующий вход ОУ DA1.2, а на инвертирующий подается образцовое напряжение Uобр с движка подстроечного резистора R6. Если UR2 не превышает Uобр, на выходе ОУ DA1.2 поддерживается напряжение, близкое к нулю, и светодиод HL1 не светится. Когда же UR2 превысит Uобр, напряжение на выходе ОУ станет равным напряжению питания и светодиод начнет светиться, сигнализируя о том, что выходной ток превысил установленное значение.
Устройство рассчитано на работу с блоками питания, у которых напряжение на выходе выпрямителя находится в пределах от 5 до 32 В.
При наличии транзистора КТ3130Б-9, малогабаритных деталей для поверхностного монтажа (например, конденсатора К10-17в, резисторов Р1-12 или аналогичных зарубежного производства и подстроечного резистора типа POZ3AN RVG3A, RVG4A) устройство монтируют на печатной плате из двусторонне фольгироваиного стеклотекстолита, изготовленной в соответствии с рис. 3,а (фольга второй стороны используется в качестве общего проводника). Размещение деталей на плате показано на рис. 3,б. Печатные проводники разных сторон соединяют проволочными перемычками через отверстия.
Если применить транзистор серии КТ3102 (с индексом А, В или Е), постоянные резисторы МЛТ, С2-33, подстроечный СПЗ-19 и конденсатор К10-17а, размеры платы придется соответственно увеличить. Резистор R3 можно изготовить из отрезка высокоомного (например, константанового) провода. Светодиод HL1 - любой с рабочим током до 25 мА.
Налаживание устройства сводится к подбору резисторов R1-R3 для получения требуемого коэффициента преобразования. Номинал и мощность резистора R7 выбирают исходя из требуемого тока через светодиод при данном напряжении на выходе блока питания. Подстроечным резистором R6 устанавливают порог зажигания светодиода.
При использовании для контроля тока стрелочного прибора (его подключают к контактам 3 и 5, резистор R2 в этом случае можно исключить) необходимо скорректировать коэффициент преобразования ток/напряжение таким образом, чтобы значения тока, вплоть до предельно допустимого, можно было легко считать со шкалы прибора. Если предполагается ввести звуковую индикацию превышения допустимого выходного тока, звуковой генератор подключают непосредственно к выходу ОУ DA1.2.
Автор: И.Нечаев, г.Курск