У пропонованій увазі читачів статті описаний лабораторний блок живлення, виконаний на мікросхемах - стабілізаторах напруги. Він містить два незалежні джерела: потужний з вихідним напругою від 1,25 до 27 і максимальним струмом навантаження 3 А і щодо малопотужний двуполярный з напругою 0..±24 В і струмом до 0,6 А.
Лабораторний блок живлення (рис. 1) складається з двох незалежних джерел А1 і А2, гальванічно не пов'язаних один з одним, і володіє широкими можливостями.
Основні технічні характеристики
- Вихідна напруга блоку А1.В......1,25-27
- Максимальний струм навантаження (струм обмеження) блоку А1, А......3
- Вихідна двополярне напруга блоку А2, ......0...+24
- Максимальний струм навантаження (струм обмеження) блоку А2,А......0,6
У пристрої застосовано загальний для обох джерел мережевий трансформатор Т1. Вихідна напруга і струм навантаження більш потужного джерела А1 можна контролювати за допомогою вольтметра та амперметра, які виконані на основі стрілочного приладу М2001. В авторському варіанті вихідна напруга джерела А2 вимірюють два однакових цифрових вольтметра, зібраних на основі АЦП КР572ПВ2А. Схеми таких пристроїв неодноразово публікувалися на сторінках "Радіо", наприклад, у статті [ 1 ], тому тут зупинятися на них докладно не будемо.
Блок А1 являє собою стабілізатор, який описаний в [2], виконаний на вітчизняних елементах і доопрацьований автором. До заробітку полягає в можливість ступінчастого регулювання інтервалів вихідної напруги з метою зменшення втрат на регулюючому транзисторі. Цей блок можна використовувати для живлення різної апаратури і при ремонтних роботах, а також як зарядний пристрій.
Джерело живлення А1 забезпечує стабілізовану напругу на виході в інтервалах 1,25...6,5; 1,25...13 і 1,25...27 з можливістю його плавної регулювання. Максимальний струм навантаження (рівень спрацьовування захисту по струму) може бути встановлений в межах 0,05...3 А. У разі перевищення встановленого рівня пристрій автоматично переходить в режим стабілізації струму, а після усунення перевантаження - повертається в режим стабілізації напруги.
Схема блоку А1 показана на рис. 2.
Пристрій складається з наступних функціональних частин: потужного випрямляча VD1-VD4 з фільтром С1-C3; стабілізатора напруги на мікросхемі DA1 і транзисторі VT1; вузла захисту струму на ОП DA2; двох допоміжних джерел стабільного напруги VD5VD6C4R1 і VT2VD7-VD9 для живлення ОУ DA2. Перемикачем SA2 установлюють необхідний інтервал регулювання вихідної напруги.
Якщо струм навантаження не перевищує 50 мА, пристрій працює як стабілізатор, включений за типовою схемою [3]. Коли струм навантаження перевищить значення, падіння напруги на резисторі R2 відкриває транзистор VT1, тим самим обмежуючи струм через мікросхему DA1 на рівні 50 мА. Регулюють вихідна напруга змінним резистором R8.
Вузол захисту по струму працює наступним чином. Стабільну вихідну напругу подають на неінвертуючий вхід ОП DA2. На його інвертуючий вхід через регульований дільник R3R6 надходить сума вихідної напруги і падіння напруги на токоизмерительном резисторі R4.
ОУ DA2 порівнює вихідну стабілізовану напругу з напругою, вступникам з дільника, що залежить від струму навантаження. Поки напруга на неінвертуючому вході більше, ніж на інвертуючому, на виході ОУ встановлюється високий рівень, близький до вихідного напруги. Діод VD10 і світлодіод HL1 закриті. Пристрій працює в режимі стабілізатора напруги. Якщо струм навантаження збільшується, падіння напруги на токоизмерительном резисторі R4 зростає і в деякий момент напруги на входах ОП стають рівними. Після цього подальшого збільшення струму навантаження не відбувається, оскільки вихід ОУ шунтує ланцюг регулювання стабілізатора DA1 через відкриті діод VD10 і світлодіод HL1. Резистор R5 обмежує струм через світлодіод HL1 і ОУ на допустимому рівні. При цьому падіння напруги на резисторі R4 підтримується постійним за рахунок зміни вихідної напруги на навантаженні. Пристрій переходить в режим стабілізації струму, про що свідчить включений світлодіод HL1. Рівень обмеження струму навантаження встановлюють змінним резистором R3.
Для нормальної роботи пристрою необхідно, щоб мінімальна різниця напруги на вході (плюсової висновок конденсатора C3) і виході стабілізатора (висновок 8 мікросхеми DA1) була не менше суми мінімального падіння напруги на мікросхемі DA1 і напруги відкривання емітерного переходу транзистора VT1 (в нашому випадку - 3,8).
Схема двополярного стабілізатора напруги А2 показана на рис. 3.
Штрихпунктирной лінією виділені вузли А1.1 і А2.1, співпадаючі за схемою з А1.1 рис. 2. Вузол А2.1 відрізняється від А1.1 тим, що замість КР142ЕН12А застосовано стабілізатор напруги негативної полярності КР142ЕН18А [3] (у нього висновок 8 - вхід, 2 - вихід, 17 - керуючий висновок), а діод VD26, світлодіод HL3 і оксидний конденсатор С22 включені до зворотної полярності.
Принцип роботи пристрою А2 аналогічний блоку А1 (див. рис. 2). Відміну полягає в тому, що відсутній потужний регулюючий транзистор, немає перемикача меж вихідної напруги, а регулювання струму спрацьовування захисту - ступінчаста, з перемикачем SA5 і резисторів R13-R16 і R25-R28. Рівні струму спрацьовування захисту - 0,6 А, 0,25 А, 80 мА та 30 мА - встановлюють в обох каналах одночасно. Вихідна напруга регулюють від нуля внаслідок подачі напруги зсуву в ланцюзі регулювання стабілізаторів DA3 і DA5 роздільно в обох каналах. Регулюють напругу змінними резисторами R20 і R32 від 0 до +24 В і від 0 до -24 В відповідно. Напруга зсуву знімають з допоміжного джерела стабілізованої напруги R22R23C19C20VD22-VD25.
Транзистор КТ825А (VT1) допустимо замінити будь-яким з цієї серії. Транзистор VT2 необхідно підібрати з початковим струмом стоку близько 10 мА. Регулюючий транзистор (КТ825А) та інтегральні стабілізатори встановлюють на окремі радіатори або на металеву задню стінку корпусу.
В останньому випадку їх слід надійно ізолювати від корпусу слюдяними прокладками. На передню панель винесені вимірювальні прилади, світлодіодні індикатори, органи управління, вихідні клеми.
Габарити пристрою залежать в основному від розмірів мережевого трансформатора, потужність якого повинна бути не менше 180 Вт. В авторському варіанті мережевий трансформатор - саморобний, виконаний на стрічковому тороїдальним магнітопроводі 120x60x32 мм від стабілізатора напруги для лампових телевізорів. Первинна (мережева) обмотка містить 990 витків дроту ПЕЛ 0,4 - Обмотка II (силова для блоку А1) містить 145 витків з відводами від 50-го і 82-го витків дроту ПЕЛ діаметром 1 мм Напруга на висновках цієї обмотки, 11, 18, 32 В при струмі не менше 3,2 А. Обмотка III (допоміжна для блоку А1) складається з 45 витків дроту ПЕЛ 0,25. Напруга на обмотці - 10 В при струмі 20 мА. Обмотка IV (силова для блоку А2) містить 256 витків дроту ПЕЛ 0,56 з відведенням від середини. Напруга на ній - 2x28 В при струмі не менше 1 А. Обмотка V (допоміжна для блоку А2) складається з 110 витків дроту ПЕЛ 0,4 з відведенням від середини. Напруга на обмотці - 2x12 В при струмі 50 мА.
Правильно зібраний пристрій у налагодженні не потребує. Можливо, буде потрібно підбір окремих екземплярів ОУ. При бажанні можна збільшити вихідний струм джерел паралельним підключенням необхідного числа регулюючих елементів - транзисторів паралельно VT1 в блоці А1 (в ланцюзі емітерів транзисторів слід включити токовиравнівающіе резистори опором 0,1 Ом) і стабілізаторів паралельно мікросхемах DA3, DA5 в блоці А2 (як підключити стабілізатори паралельно, можна прочитати в статті [4]). У цьому випадку необхідно відповідним чином змінити опір токоизмерительных резисторів і, природно, використовувати більш потужний мережевий трансформатор.
Лабораторний джерело живлення, крім свого прямого призначення, може виконувати ще й додаткові функції. Блок А1 можна використовувати в якості зарядного пристрою. Струм зарядки встановлюють резистором R3 при замкнутих вихідних клемах. Напруга на акумуляторі (або батареї) і зарядний струм контролюють з допомогою вольтметра PV1 і амперметра РА1 відповідно.
За допомогою блоку А2 можна перевіряти р-n переходи малопотужних напівпровідникових приладів, конденсатори ємністю від 0,1 мкФ і вимірювати напругу.
Щоб перевірити р-n переходи, перемикачем SA5 обирають мінімально допустимий струм. Резистором R20 (R32) встановлюють нульове напруга на виході. До вихідних клем "+" ("-") і "Заг." підключають, наприклад, діод і плавно збільшують напруга. Якщо включений діод в прямому напрямку, загориться індикатор перевантаження по струму HL2 (HL3). При цьому вольтметр покаже значення прямого падіння напруги на діоді. Якщо ж включений діод у зворотному напрямку, режим роботи блоку живлення не зміниться. У разі перевірки стабілітрона при зворотному включення вольтметр покаже його напруга стабілізації.
При перевірці конденсаторів перемикачем SA5 також вибирають мінімальний струм навантаження. Резистором R20 (R32) встановлюють максимальну, але не більше номінального для конкретного конденсатора, напруга на виході. До вихідних клем (дотримуючи полярність для оксидних конденсаторів) підключають конденсатор та включають вимикач SA4. По тривалості спалаху індикатор перевантаження можна побічно оцінити ємність конденсатора або виявити його витік.
Для вимірювання напруги при проведенні різних експериментів і ремонтних роботах можна використовувати вольтметри блоку. Перед роботою слід відключити прилад від блоку живлення, разомкнув контакти вимикача SA4. Напруга живлення на досліджуване пристрій зручно подавати з блоку А1.
Література
Автор: А. Мурах, сел. Лісовий Рязанської обл.