Каталог радиолюбительских схем

Этот лабораторный блок питания способен обеспечить стабилизацию как тока, так и напряжения. Основой его служит электронный стабилизатор — именно он определяет все выходные параметры устройства. При сравнительной схемной простоте стабилизатор имеет хорошие параметры, прост в эксплуатации.

ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ БЛОКА :

в режиме стабилизации напряжения

Выходное напряжение, В, при токе нагрузки 1,5 А......4...12

Коэффициент стабилизации ......500...1000

Напряжение пульсаций, мВ, при токе нагрузки 1,5 А, не более ... 5

Выходное сопротивление, Ом ..... 0,05

в режиме стабилизации тока
Выходной ток, А . . .0,05...1,5
Выходное сопротивление, кОм, не менее... 1

Схема блока показана на рис. 1.

Упрощения схемы и получения при этом значительного выходного тока — до 1,5...2 А — удалось добиться использованием в регулирующем элементе блока мощного полевого транзистора VT4, имеющего большую крутизну характеристики (100...150 мА/В). Это позволило получить довольно большой коэффициент стабилизации напряжения при использовании в управляющем элементе только одного транзистора VT2.

Но для того, чтобы регулирующий полевой транзистор обеспечивал большой выходной ток, необходимо подавать на затвор открывающее напряжение 10...20 В. По этой причине в блоке предусмотрены два источника на напряжение 20 В. Один из них — мощный на диодах VD3, VD4 — служит источником нагрузочного тока, а второй — маломощный на диодах VD1, VD2 — питает управляющий элемент. Источники питаются каждый от половины вторичной обмотки сетевого трансформатора Т1.

В стабилизатор напряжения входят, кроме регулирующего (VT4) и управляющего (VT2) транзисторов, измерительный элемент на резисторах R9 — R11 и конденсаторе СЗ и источник образцового напряжения — параметрический стабилизатор на транзисторе VT5 и стабилитроне VD8. Выходное напряжение регулируют переменным резистором R10.

Стабилизатор тока состоит из источника образцового напряжения (транзистора VT3 и стабилитрона VD7), датчика тока нагрузки (резистора R6), управляющего элемента (ОУ DA1). Регулирующим элемен-том стабилизатора тока служит тот же транзистор VT4. На транзисторе VT1, диодах DV5, VD6 и светодиоде HL1 собран узел индикации блока. Стабилизируемый ток устанавливают переменным резистором R8.

В режиме стабилизации напряжения транзистор VT2 работает в линейном режиме, а ОУ DA1 насыщен и в работе не участвует. В режиме стабилизации тока, наоборот, ОУ работает в линейном режиме и управляет транзистором VT4, а транзистор VT2 закрыт.

Переход из режима стабилизации напряжения в режим стабилизации тока происходит автоматически, при увеличении тока нагрузки до установленного значения. Выходное напряжение при этом уменьшается. Если сопротивление нагрузки увеличивается, то увеличивается выходное напряжение до установленного значения, после чего блок переходит снова в режим стабилизации напряжения.

Работает стабилизатор следующим образом. Предположим, что ток нагрузки меньше установленного значения — блок находится в режиме стабилизации напряжения. На входы ОУ DA1 поступает напряжение, которое складывается из напряжения на резисторе R6 и на нижней по схеме части резистора R8. При этом относительно инвертирующего входа ОУ напряжение на резисторе R6 отрицательное, а на R8 — положительное.

Пока ток нагрузки меньше установленного, падение напряжения на резисторе R6 меньше (по модулю), чем на R8, поэтому из-за большого коэффициента усиления ОУ на его выходе будет положительное напряжение, близкое к напряжению на плюсовом выводе питания, т. е. примерно 40 В относительно минусового вывода блока. Регулирующим транзистором VT4 управляет транзистор VT2, поддерживая на заданном уровне выходное напряжение. Напряжение на эмиттерном переходе транзистора VT1 будет недостаточным для его открывания, поэтому светодиод HL1 выключен.

При увеличении тока нагрузки суммарное напряжение на входах ОУ DA1 уменьшается и, когда оно станет близким к нулю, ОУ выйдет из состояния насыщения и при дальнейшем уменьшении сопротивление нагрузки начнет управлять транзистором VT4, поддерживая постоянным установленное значение выходного тока, выходное напряжение при этом уменьшается, транзистор VT2 закрывается. Транзистор VT1 открывается и включается све-тодиод, сигнализируя о переходе в режим стабилизации тока. При замыкании выходной цепи устройство остается в режиме стабилизации установленного тока, а выходное напряжение уменьшается до нуля. Поэтому перегрузка по току устройству не грозит. После устранения причины замыкания или уменьшения тока нагрузки ниже установленного устройство автоматически переходит в режим стабилизации напряжения, светодиод гаснет. Такое качество лабораторного блока питания позволяет устанавливать для каждого конкретного случая свое значение максимально достижимого тока нагрузки и тем самым обеспечить защиту от перегрузки как испытуемого устройства, так и самого блока.

Блок позволяет получать и меньшее, чем 0,05 А, значение стабилизируемого тока, но в этом случае необходимо обеспечить более плавное регулирование напряжения на неинвер-тирующем входе ОУ DA1. Это можно, например, сделать включением переменного резистора сопротивлением 470 Ом между нижним по схеме выводом резистора R8 и точкой соединения резистора R6, стабилитрона VD7 и стока транзистора VT4.

Почти все детали устройства размещают на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Чертеж платы изображен на рис. 2.

Транзистор VT4 смонтирован вне платы на теплоот-воде с эффективной площадью теплового рассеяния 150... 200 см2. Резисторы R8 — R11, конденсатор С4 и светодиод HL1 размещены на внутренней стороне лицевой панели блока. Общая компоновка блока питания представлена на рис. 3.

Кроме указанных на схеме, в блоке можно использовать транзисторы КТ361 А, КТ361В— КТ361Е, КТ208А—КТ208М, КТ209А—КТ209М (VT1); КТ3102Б (VT2); КП10ЗГ (VT3, VT4). Транзистор VT4 при токе нагрузки до 1.-1,5 А можно заменить на КП901Б. Если же необходимо увеличить ток нагрузки до 2...3 А, то надо или установить «в параллель» два транзистора КП901А (КП901Б), или же применить один КП904А, при этом никаких переделок в блоке не требуется. Но в последнем случае нижний предел регулировки выходного напряжения поднимется до 5...6 В.

Блок можно упростить, заменив постоянными резисторами транзисторы источников образцового напряжения (вместо VT3 — 2,4 кОм, вместо VT4 — 680 Ом), но это, конечно, несколько ухудшит стабилизирующие свойства блока.

Диоды VD1, VD2, VD5, VD6 могут быть любыми из серии КД105, а также из серий КД521, КД522, Д220. Диоды VD3, VD4 — КД201А, КД201Б, КД202Б—КД202Р, Д214, Д215, Д242, Д243. Конденсаторы С2— К50-6, К50-24, С1, СЗ, С4 — К50-20, К50-24, К50-6. Светодиод может быть любым с рабочим током 5...20 мА.

В качестве сетевого можно использовать унифицированный трансформатор ТПП266 или ТПП267, ТПП278. Годится и любой другой трансформатор с магнитопроводом сечением не менее 5 см2 и вторичной обмоткой, каждая половина которой обеспечивает переменное напряжение 12,5... 14,5 В при токе нагрузки 2 А.

Обычно блок питания налаживания не требует. При правильном монтаже и исправных деталях необходимо лишь при необходимости установить границы интервалов регулировки выходного напряжения подборкой резисторов (R9, R11) и тока (R7).

И. НЕЧАЕВ

г. Курск

РАЛИО № 6, 1991 г., с. 63.