Cтабилизатор с регулируемым выходным напряжением

\р.л. конструкции\источники питания\...

Cтабилизатор с регулируемым выходным напряжением

Автор статьи Tony van Roon, ~antoon/circ/vps.htm

 

Этот простой, но обладающий низким уровнем фона блок питания будет полезен всем, особенно, начинающим. Он подойдёт для питания большинства самоделок и маломощной промышленной аппаратуры. Выходное напряжение устанавливается от 1,2 до 30 В, максимальный ток, который можно получить от этого простого БП, равен 1,5 А. БП - дёшев и может быть легко построен. Печатная плата под БП не разрабатывалась, так как все его детали можно без труда разместить на “нулёвке” – универсальной монтажной плате. Измерительная головка и силовой трансформатор, конечно же, стоят денег, но, если Вы их откуда-нибудь “выдерните”, то, естественно, Ваши затраты на БП сократятся намного. BR1 – мостовой выпрямитель. На него со вторичной обмотки силового трансформатора подаётся 25 В переменного напряжения. Микросхема стабилизатора “трёхвыводная” в корпусе типа ТО-220. Микросхему стабилизатора необходимо закрепить на радиаторе, так как, особенно, при максимальном токе в 1,5 А, она моментально и сильно нагревается. Все детали для БП могут быть куплены в магазине. Его габариты зависят, в основном, от размеров измерительной головки и силового трансформатора и возможностей конструктора.

 


Parts List BR1 = Bridge Rectifier, 100V - 3A    C1 = 2200 µF, 63VIC1 = LM317, adjustable regulator    C2 = 0.1 µF V = Meter, 30V, Ri = 85 ohm      C3 = 1µF, 40VTR1 = Transformer, 25V, 2A      Plug = 3-wire plug cord R1 = 18K, 5%              S1 = On-Off toggle switch R2 = 220 ohm, 5%            D1 = 1N4001 R3 = 27K, 5%             Fuse = 110V, 500mA, slow-blow P1 = 5K, potentiometer        FuseHolder, wire, solder, case, knob for P1 P2 = 10K, 10-turn trim-pot      Red Black Banana Jacks

 

Схема

  Напряжение 110 В(у нас – больше: все 220 В!) поступает из сети на первичную обмотку силового трансформатора TR1 через вилку и сетевой шнур, выключатель БП S1 и предохранитель, рассчитанный на ток 0,5 А.

  Примерно 30 В переменного напряжения (в ненагруженном состоянии) подаётся со вторичной обмотки ТR1 на мостовой выпрямитель, который выпрямляет, текущий через него ток. Если Вы не хотите тратиться на мостовой выпрямитель, то можно мостовую схему набрать из обычных широко распространённых диодов 1N4004 (наши КД202 ничуть не хуже). Пульсирующее выпрямленное напряжение с выхода  диодного моста фильтруется конденсатором С1 ёмкостью 2200 мкФ и поступает на вход интегрального стабилизатора IC1 LM317. Выходное стабилизированное, с низким уровнем пульсаций, благодаря большой величине ёмкости С1 (и схеме самого стабилизатора, а также достаточной разнице между входным и выходным

напряжением стабилизатора), напряжение подаётся на нагрузку. Его величина может выставляться по желанию в пределах 1,2…30 В регулировочным потенциометром P1 сопротивлением 5 кОм, включенным в цепь регулирующего вывода (Adj) интегрального стабилизатора.

Vin – входное напряжение. Vout – выходное напряжение. Adjust – управление.

 

Почему же так точно от 1,2 В, а не, например, от 0 В? Если рассматривать работу стабилизатора, то можно отметить, что она производится в два этапа: сначала выходное напряжение сравнивается с эталонным и производится соответствующая регулировка выходного напряжения, чтобы оно оставалось постоянным, затем, обеспечивает возможность регулировки выходного напряжения, следя за положением движка потенциометра Р1 в цепи управляющего вывода стабилизатора. Во внутренней схеме  стабилизатора имеется стабилитрон, который обеспечивает стабилизатору опорное напряжение 1,2 В при протекании тока через внешний резистор R2. (Обычно сопротивление этого резистора выбирается в пределах 240 Ом, но при 220 Омах схема также работает хорошо и стабильно). Из-за наличия опорного напряжения, выходное напряжение стабилизатора не может опускаться ниже его значения, более того, при протекании тока стабилизации и тока через R2 через сопротивление потенциометра  выходное напряжение стабилизатора увеличивается и тем больше, чем больше сопротивление Р1.

 Диод D1 – общего применения (типа 1N4001) используется в качестве блокировки обратной связи, предотвращает обратные токи, которые могут исходить из питаемой (например, генерирующей) аппаратуры и могут повредить стабилизатор. Индикаторный светодиод подключен через токоограничительный резистор R1 сопротивлением 18 кОм, который обеспечивает, в зависимости от типа светодиода, ток через светодиод в пределах 12…20 мА и напряжение на нём 2 В.Конденсатор С2 (ёмкостью 0,1 мкФ) устраняет проходящий шум стабилизатора, который может быть наведён магнитными полями рассеяния (например, трансформатора). При обычных условиях такой конденсатор необходим только тогда, когда микросхема стабилизатора подключена далеко от выводов фильтрующего конденсатора С1. Для верности, я всё же включил конденсатор С2. Конденсатор С3 улучшает проходную характеристику стабилизатора, а это означает, что стабилизатор будет работать и на высоких частотах нагрузки так же хорошо как на низких и на нагрузках с постоянным потреблением тока во времени. Постоянный резистор R3 и подстроечный P2 позволяют откалибровать измерительный прибор по известной величине напряжения. Применяемая измерительная головка рассчитана на полное отклонение стрелки при напряжении постоянного тока 30 В и имеет внутреннее сопротивление 85 Ом. Если Вы располагаете головкой с другим внутренним сопротивлением, подберите величину  сопротивления R3 с таким расчётом, чтобы ток в измерительной цепи составлял 1 мА. Используя градуировку, имеющуюся на шкале измерительной головки и произведя её калибровку в одной точке (например, в середине шкалы), можно впасть в ошибку, которая на крайних делениях шкалы может достигать 0,75…1,0 В. Используйте головку БП только для примерной относительной индикации выходного напряжения, при установке точного значения выходного напряжения пользуйтесь мультиметром (АВО-метром).

 

Конструкция

 Из-за небольшого количества деталей и малых габаритов БП может быть помещён в корпус также малых (подходящих) размеров. Сетевой шнур я использовал от компъютера, отрезав соединительный с компъютером элемент. У всех ПК сетевые шнуры трёхпроводные, третий провод я соединил с шасси БП.Цвет изоляции заземляющего провода, обычно, зелёный или зелёно-жёлтый. Трёхпроводный сетевой шнур поможет избежать неприятностей, при случайном контакте проводов сети с шасси БП. Держатель предохранителя монтируйте таким образом, чтобы при смене сгоревшего предохранителя не попасть под сетевое напряжение. Всегда отключайте БП от сети, если вознамерились поработать внутри его шасси. Держатели предохранителей открытого типа, устанавливаемые на платах, ограждайте, например, специально поставленными радиаторами, исключающими прямой доступ к ним и касание их руками. В качестве монтажной панели я использовал “нулёвку” – универсальную печатную (перфорированную) плату, такие, обычно, продаются и недорого стоят. Они изготовляются с использованием фибры, бакелита или пластмасс на основе фенола (нам ближе к сердцу: гетинакс, текстолит и стеклотекстолит). Все они работают в качестве монтажных плат в БП очень хорошо. “Фенольные” платы имеют ещё и широкие дорожки для подвода питания, что облегчает монтаж деталей БП с помощью пайки.

 Стабилизатор LM317(T) я смонтировал на радиаторе. Если Вы используете для БП металлический (алюминиевый) корпус, то микросхему стабилизатора можно закрепить прямо на нём, использовав слюдяную прокладку и пластиковую (фторопластовую) шайбу под винт крепления, изолировав, таким образом металлический язычок микросхемы от радиатора (корпуса). Помните, что крепёжный язычок микросхемы соединён внутри её с выходным выводом (т. е., с “плюсом” стабилизированного выходного напряжения). На металлический язычок микросхемы и слюдяную прокладку, перед креплением к радиатору, нанесите тонкий слой термопасты (КПТ-8, например), для улучшения отвода тепла.

 В корпусе БП просверлите отверстия под соединители типа “банан”, под выключатель питания и светодиод, вырежьте отверстие и под измерительную головку. Всё лучше смонтировать так, чтобы, в случае неисправности, ко всем деталям БП можно было легко добраться и произвести ремонт. Ещё одно замечание касается выключателя питания S1. После его установки и пайки к нему проводов, смажьте все торчащие оголённые участки (пайки) на выключателе силиконовым гелем. Работает прекрасно и предотвращает удар током при случайном касании.

  Если Вы успешно завершили монтаж БП, перед включением его в сеть, проверьте ещё раз правильность соединений, отсутствие коротких замыканий. Проверьте полярность подключения конденсаторов С1  и С3, несоблюдение этого требования, особенно, для С1, может закончиться (после включения БП в сеть) взрывом. Подключите мультиметр к выходным гнёздам БП. Установите его на измерение напряжения постоянного тока. Включите выключатель S1 БП, соединив последний с сетью. Должен засветиться  индикаторный светодиод, никаких дымов, тресков, щелчков и разрядов не должно быть! Наблюдайте за нарастанием выходного напряжения. Потенциометром регулировки установите выходное напряжение 15 В. Подстроечным резистором P2 установите показание измерительной головки БП также равными 15 В. Теперь проверьте расхождения между показаниями мультиметра и головки БП при увеличении выходного напряжения БП до 30 В и уменьшении напряжения до нижней границы 1,2 В. Возможно, расхождения не будет, возможно, они будут незначительными, но о них нужно знать.

 

Свободный перевод с английского:  Виктор Беседин (UA9LAQ) Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript
г. Тюмень                 январь,  2003 г

Глас народа






Рекомендуемый контент




Copyright © 2010-2017 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.