Каталог радиолюбительских схем

Лабороторный блок питания с быстродействующей защитой

При разработке и налаживании различной самодельной аппаратуры удобно пользоваться отдельно выполненным лабораторным источником питания. Лабораторный источник должен быть достаточно мощным, иметь быстродействующую защиту от перегрузки и коротких замыканий, а так же, быть небольших габаритов и массы.

Этим требованиям удовлетворяет описываемый здесь однополярный блок питания, который обеспечивает следующие характеристики :

1.  Пределы регулировки выходного напряжения : 1.25...15 V и 1,25...30V.

2. Максимальный ток нагрузки : 10А

3.  Напряжение пульсаций на нагрузке током 10А составляет - 120mV.

4.  Нестабильность выходного напряжения при нестабильности напряжения в сети 20% не превышает 0,5%.

5. Ток срабатывания защиты : 10...10,5А. Принципиальная схема приведена на рис. 1.

Рис. 1

Схема состоит из трех функциональных частей : сетевого выпрямителя, мощного регулируемого стабилизатора напряжения и узла защиты.

За основу блока питания взять переделанный силовой трансформатор ТСА-370. До его переделки, нужно снять верхний защитный слой бумаги, уточнить выводы сетевой обмотки и обмотки самого верхнего слоя одной из катушек. Затем включить трансформатор в сеть и эамарить напряжение на верхней обмотке. После этого выключить трансформвтор из сети и подсчитать число витков этой обмотки.

Теперь нужно поделить число витков на измеренное напряжение, чтобы узнать число витков на 1V. В моем случае получилось 2,5вит/V. После этого сердечник трансформатора аккуратно раскалывается, с обеих катушек сматываются все обмотки, кроме сетевых. Убедившись в хорошем состоянии бумажной изоляции, можно приступить к намотке вторичной обмотки. Она делится ровно пополам и наматывается на обоих каркасах. На каждом по 38 витков провода ПЭВ-2 диаметром 2,6 мм. Получается два неполных слоя, между которыми прокладывается слой толстой прокладочной бумаги, которая осталась от разборки трансформатора. Для напряжения 15V используется одна обмотка, а для напряжения 30V подключается вторая последовательно и согласно.

Блок питания содержит основной компенсационный стабилизатор с последовательным включением регулирующего элемента, и вспомогательный стабилизатор на 12V необходимый для питания устройства быстродействующей защиты. Оба стабилизатора питаются от одной вторичной обмотки, а их цепи раздалены с помощью оптронного динистора и реле.

Выходное напряжение со вторичной обмотки в зависимости от положения перемычки S1 (15 или 30V) подается на диодный мост, где выпрямляется и фильтруется конденсаторами С5,С6,С7. Звтам, через предохранитель FU2. датчик защиты (резистор R2) подается на мощный регулируемый стабилизатор напряжения. Основным элементом которого является микросхема КР142ЕН22, включенная по типовой схеме. Микросхема нагружена базовыми цепями эмиттерного повторителя на транзисторах VT3 и VT4, на котором выполнен регулирующий элемент. В эмиттерных цепях этих транзисторов включены резисторы R9 и R10, предназначенные для выравнивания эмиттер-ных токов этих транзисторов. Выходное напряжение стабилизатора можно регулировать ступенчато с помощью перемычки S1, в качества которой рекомендую использовать сдвоенный тумблер с параллально соединенными контактными группами. А плавную настройку выходного напряжения производят резистором R7, руководствуясь показаниями вольтметра. Узел защиты выполнен на транзисторе VT1 и оптронном динисторе U1. Резистор R2, включенный в цепь нагрузки, является датчиком узла защиты. Он включен между эмиттером и базой транзистора, который «следит» за выходным током. Если по какой-либо причине значение тока нагрузки превысит 10А, падение напряжения на резисторе R2 оказывается достаточным для открывания транзистора. Как только транзистор откроется, через него начинает протекать ток, вызывающий свечение светодиода оптрона и открывание динис-тора оптрона. Срабатывает реле К1 и включает своими контактами более мощное реле К2, отключающее стабилизатор от нагрузки.

При срабатывании защиты включается светодиод VD5, сигнализируя об аварийном режиме. Для того, чтобы снова включить нагрузку, необходимо кратковременно нажать кнопку SB2. Напряжение на динисторе упадет до нуля, и он закроется. Если в процессе налаживания возникает необходимость отключить нагрузку, это можно сделать нажатием кнопки SB1. Оптронный динистор включится, а нагрузка отключится. Аналогично происходит и выключение стабилизатора с помощью термовыключателя SF1. Вспомогательный стабилизатор выполнен на диодном моств КЦ405Б и стабилизаторе DA1. Светодиод VD3 яаляется индикатором включения блока питания в сеть. Большинство элементов блока питания смонтировано на двух печатных платах из фольгированного стеклотексталита.

Рис. 2.

Оксидные конденсаторы С11 и С12 желательно танталовые, например, К52-1Б.

Переменный резистор R7 типа ППБ-150 микросхема DA2 установлена на небольшом радиаторе площадью 40см2. Вольтметр на 30V, амперметр на 10А, применены заводские, выполненные на микроамперметрах типа М4203 с применением стандартных шунтов. Рале К1 - РЭС-9 (паспорт 059), возможно и другое реле с обмоткой на 10-15V.

Налаживание начинают с проверки правильности монтажа. Затем, движок переменного резистора R7 устанавливают в нижнее по схеме положение, включают блок питания в сеть и измеряют напряжение на конденсаторах С5, С6, С7. Оно должно составлять 20 или 40V в зависимости от положения перемычки S1. Нажимая на кнопки SB1 и SB2, убеждаются что реле срабатывает и отключает нагрузку. Затем проваряют срабатывание узла защиты при увеличении тока нагрузки. Для этого можно в качестве нагрузки подключить резистор сопротивлением 2-3 От мощностью 100W (или автомобильную лампу мощностью более 100W). Постепенно увеличивая выходное напряжение, проверяем срабатывание защиты при тока около 10А, При необходимости подстраиваем R3. Блок питания не рекомендуется эксплуатировать при низких напряжениях и больших токах, когда рассеиваемая транзисторами мощность максимальна и может превысить 120W.

Кудинов В.В. Литература:

1. Бирюков С. Лабораторный блок питания 0...20V. ж.Радио, 1998, №5. стр. 55-56.

2. Морохин Л. Лабораторный источник питания. ж.Радио, 1999, №2, стр. 35-36.

Радиоконструктор 01-2006, с. 15-16.