Одного разу автору цієї статті знадобився досить потужний і надійний джерело живлення з регульованою в широких межах вихідним напругою. Вивчивши доступну літературу, він прийшов до висновку, що пропоновані для повторення пристрої мають недоліки: у лінійних стабілізаторів великі габарити (за необхідності застосування оксидних конденсаторів великої ємності і тепловідводів), у ШІМ стабілізаторів досить вузький діапазон регулювання і у вихідному напрузі присутні високочастотні пульсації, а прилади з поліпшеними споживчими якостями (обмеженням по струму, індикацією режимів, комутацією обмоток трансформатора і т. д.) щодо складні. Довелося шукати інші рішення, і в результаті був розроблений джерело живлення, вільний від названих недоліків.
У пропонованому лабораторному джерелі живлення застосовано двоступеневе перетворення випрямленої напруги: ШІМ перетворення в проміжне напруга і подальша лінійна стабілізація. Основні технічні характеристики пристрою такі: межі регулювання вихідної напруги - від 1,3 до 30 В, коефіцієнт нестабільності на напрузі - 0,07%/В, нестабільність по струму навантаження 0,1%, максимальна вхідна (змінну) напруга - 27 В, ККД перетворення при максимальному струмі навантаження - не менш 70 %. Передбачена можливість зміни порогу обмеження струму до 1,2 А, є нетриггерная захист від короткого замикання зі світловою індикацією. Джерело відрізняється малими габаритами, мінімальними тепловими втратами (при струмі навантаження до 0,3 А радіатори не потрібні).
Структурна схема пристрою показана на рис. 1.
Вхідна напруга UBX трансформується ШІМ-перетворювачем DA1 в проміжне Unp, яке, в свою чергу, є вхідним для аналогового стабілізатора DA2. Зворотний зв'язок через диференціальний підсилювач DA3 підтримує необхідне для DA2 падіння напруги (для LM317 - 2,5 В), завдяки чому теплові втрати на DA2 мінімальні.
Принципова схема джерела живлення зображена на рис. 2.
Випрямлена напруга з виходу мосту VD1 згладжується конденсатором С1 і подається на вхід ШІМ перетворювача, зібраного на элементвх DA1, VT2, VD2, L1. Схема включення DA1 - типова знижувальна [1]. Застосування мікросхеми КР1156ЕУ5 звело до мінімуму число пасивних елементів, але наклав обмеження на максимальну вхідну напруга, що у такому включенні не повинно перевищувати 40 Ст. ШІМ з допомогою накопичувального дроселя L1 і діода VD2 формує проміжне напруга Uпр на конденсаторі С4.
На микросхемном стабілізаторі DA2 зібраний лінійний регулятор напруги. Регулюють його змінним резистором R12. Діоди VD3 і VD4 захищають мікросхему від зворотних струмів і негативних напруг і введені у відповідності з рекомендаціями щодо застосування [2].
ОП DA3 і резистори R7-R10 утворюють диференціальний підсилювач, стежить за падінням напруги на стабілізаторі DA2. Коефіцієнт посилення DA3 вибрано рівним 1,5, що дозволяє підтримувати встановлене значення у всьому інтервалі напруг і струмів, в тому числі і при короткому замиканні виходу. Підлаштування резистором R2 регулюють падіння напруги при налагодженні.
На елементах VT1, HL1, R1 виконаний сигналізатор короткозамкненого стану виходу. У нормальному режимі транзистор VT1 відкритий, і падіння напруги на ньому не перевищує кількох десятих часток вольта. При зниженні напруги на виході джерела до 0,7 і менше транзистор VT1 закривається і світлодіод HL1 починає світитися. Про включеному стані джерела живлення сигналізує світлодіод HL2.
Вельми цікава роль резистора R5. При напрузі на ньому більше 120 мВ (середнє значення, визначене досвідченим шляхом) вступає в дію внутрішній обмежувач ширини імпульсів мікросхеми DA1, перетворюючи її в джерело струму. Цим властивістю КР1156ЕУ5 можна скористатися для обмеження максимального струму навантаження. Так, наприклад, при опір цього резистора, що дорівнює 0,1 Ом, джерело здатний видавати струм навантаження до 1,2 А, а при R5 = 1 Ом - тільки до 120 мА. Встановивши резистор опором 0,5 Ом і обмеживши тим самим струм навантаження значенням 240 мА, можна відмовитися від тепловідведення для мікросхеми DA2 і від зовнішнього струмового ключа ШІМ перетворювача (виключивши транзистор VT2, резистор R3 і підключивши висновок 2 DA1 до точки з'єднання дроселі L1 і діода VD2). У цьому випадку габарити виробу будуть ненабагато більше сірникової коробки.
В якості ключа VT2 можна застосувати транзистор зі статичним коефіцієнтом передачі струму бази більш 30 і допустимим струмом колектора не менш 3 А. Автор використовував КТ805АМ. У нього непогані частотні властивості, тому малі втрати при перемиканні. Дуже добре "веде" себе на цьому місці польовий транзистор IRF3205 - йому не потрібен тепловідвід при струмі 1 А Індуктивність дроселі L1 може бути будь від 40 до 600 мкГн, єдина вимога - він повинен бути розрахований на струм не менше 1,5 А. Резистори - МЛТ, С1-4 з типовим відхилення опору від номіналу ±10 %, підлаштування резистор R2 - багатооборотний дротяний СП5-2ВБ або подібний, змінний R12 - будь-якого типу опором 4,7...6,8 кОм. Конденсатори С1 і С4 - оксидні К50-35 ємністю 220...470 мкФ з номінальною напругою 63, решта - керамічні (КД2, К10-7, К10-17ит. п.).
Налагодження джерела живлення зводиться до встановлення підлаштування резистором R2 напруги 2,5 між висновками 2 і 3 DA2 (при 50-відсоткової навантаженні).
Література
Автор: С. Муралев, р. Димитровград Ульяновської обл.