В статье описан аналоговый стабилизатор напряжения для блока питания повышенной мощности. Автору удалось значительно улучшить параметры стабилизатора, применив в качестве силового элемента мощный переключательный полевой транзистор. При построении сильноточных стабилизаторов напряжения радиолюбители обычно используют специализированные микросхемы серии 142 и аналогичные, "усиленные" одним или несколькими, включенными параллельно, биполярными транзисторами. Если для этих целей применить мощный переключательный полевой транзистор, то удастся собрать более простой сильноточный стабилизатор. Схема одного из вариантов такого стабилизатора приведена на рис.1. В нем в качестве силового применен мощный полевой транзистор IRLR2905. Хотя он и предназначен для работы в ключевом (переключательном) режиме, в данном стабилизаторе он используется в линейном режиме. Транзистор имеет в открытом состоянии весьма малое сопротивление канала (0,027 Ом), обеспечиваетток до 30 А при температуре корпуса до 100 °С, обладает высокой крутизной и требует для управления напряжения на затворе всего 2,5...3 В [1]. Мощность, рассеиваемая транзистором, может достигать 110 Вт. Полевым транзистором управляет микросхема параллельного стабилизатора напряжения КР142ЕН19 (TL431). Ее назначение, устройство и параметры подробно описаны в статье [2]. Работает стабилизатор (рис. 1) следующим образом. При подключении сетевого трансформатора Т1 к сети на его вторичной обмотке появляется переменное напряжение около 13 В (эффективное значение). Оно выпрямляется диодным мостом VD1, и на сглаживающем конденсаторе большой емкости (обычно несколько десятков тысяч микрофарад) выделяется постоянное напряжение около 16 В. Подробнее: Стабилизатор напряжения на мощном полевом транзисторе Мой рабочий "лабораторный" блок питания служит уже более 20 лет. Неоднократно ремонтируя его после экстремальных нагрузок, я пришел к выводу, что необходима регулируемая токовая защита. Лет 5 назад я разработал схему блока питания на микросхеме К142ЕНЗА, и с тех пор забыл о его ремонте. Предлагаемая схема блока питания (БП) может служить как лабораторным источником напряжения с пределами регулировки напряжения 3...30 В, так и зарядным устройством с регулировкой тока заряда аккумуляторной батареи (АБ). Подробнее: Лабораторный БП на К143ЕНЗ В заметке С. Савина «Вариант включения стабилизатора К142ЕН5», опубликованной в «Радио» 1989, № 12, с, 66, речь шла о том, что если вывод 8 этой микросхемы подключить к общему проводу через стабилитрон, то напряжение на выходе стабилизатора увеличится на напряжение стабилизации включенного стабилитрона. Подобный совет повторил А. Гвоздак в статье «Доработка радиоконструктора «Юниор-1», помещенной в «Радио» № 6, с. 81—83 за 1991 г. Опыт показывает, что подборкой соответствующего стабилитрона можно в необходимой мере повысить выходное напряжение стабилизатора, но оно, как и при традиционном включении стабилизатора К142ВН5, фиксированное. Вместе с тем читатели нашего журнала сообщают, что аналогичный способ включения микросхемных стабилизаторов К142ЕН5 позволяет получить на выходе стабилизатора повышенное регулируемое напряжение. Об этом, в частности, рассказывают в своих письмах радиолюбители А. Чумаков из г. Йошкар-Ола и А. Черкасов из Караганды. Подробнее: Стабилизатор на К142ЕН5 - с регулируемым выходным напряжением А. ПОГОРЕЛЬСКИЙ, пос. Пойковский Тюменской обл. Описываемый блок питания собран из доступных элементов. Он почти не требует налаживания, работает в широком интервале подводимого переменного напряжения, снабжен защитой от перегрузки по току. Предлагаемый блок питания позволяет получать выходное стабилизированное напряжение от 1 В почти до значения выпрямленного напряжения с вторичной обмотки трансформатора (см. схему). На транзисторе VT1 собран узел сравнения: с движка переменного резистора R3 на базу подается часть образцового напряжения (задается источником образцового напряжения VD5VD6HL1 R1), а на эмиттер — выходное напряжение с делителя R14R15. Сигнал рассогласования поступает на усилитель тока, выполненный на транзисторе VT2, который управляет регулирующим транзистором VT4. При замыкании на выходе блока питания или чрезмерном токе нагрузки увеличивается падение напряжения на резисторе R8. Транзистор VT3 открывается и шунтирует базовую цепь транзистора VT2, ограничивая тем самым ток нагрузки. Светодиод HL2 сигнализирует о включении защиты от перегрузки потоку. Подробнее: СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ Звуковая сигнализация позволяет пользователю быстро среагировать на аварийную ситуацию, если при экспериментах с различной радиоэлектронной аппаратурой возникла перегрузка источника питания. Схема источника питания с звуковым сигнализатором превышения потребления тока показана на рисунке. Выпрямитель на диодах VD1—VD4 питается от трансформатора, вторичная обметка которого рассчитана на напряжение 18 В при токе нагрузки не менее 1 А, Регулируемый стабилизатор напряжения выполнен на транзисторах VT2 — VT5 по известной схеме. Переменным резистором R3 на выходе стабилизатора может быть установлено напряжение от 0 до +15 В. Подробнее: РЕГУЛИРУЕМЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ С СИГНАЛИЗАЦИЕЙ ПЕРЕГРУЗКИ Множество радиолюбительских блоков питания (БП) выполнено на микросхемах КР142ЕН12, КР142ЕН22А, КР142ЕН24 и т.п. Нижний предел регулировки этих микросхем составляет 1,2...1,3 В, но иногда необходимо напряжение 0,5...1 В. Автор предлагает несколько технических решений БП на базе данных микросхем. Интегральная микросхема (ИМС) КР142ЕН12А (рис.1) представляет собой регулируемый стабилизатор напряжения компенсационного типа в корпусе КТ-28-2, который позволяет питать устройства током до 1,5 А в диапазоне напряжений 1,2...37 В. Этот интегральный стабилизатор имеет термостабильную защиту по току и защиту выхода от короткого замыкания. На основе ИМС КР142ЕН12А можно построить регулируемый блок питания, схема которого (без трансформатора и диодного моста) показана на рис.2. Выпрямленное входное напряжение подается с диодного моста на конденсатор С1. Транзистор VT2 и микросхема DA1 должны располагаться на радиаторе. Теплоотводящий фланец DA1 электрически соединен с выводом 2, поэтому если DA1 и транзистор VD2 расположены на одном радиаторе, то их нужно изолировать друг от друга. В авторском варианте DA1 установлена на отдельном небольшом радиаторе, который гальванически не связан с радиатором и транзистором VT2. Под таким заголовком в "Радио", 1998, #5 было опубликовано описание несложного блока питания на микросхемах серии КР142. Особенностью нового варианта блока является возможность плавной установки порога ограничения выходного тока от единиц миллиампер до максимальной величины. Подробнее: Лабораторный блок питания 0...20 В www.radio-schemy.ru Мощный лабораторный блок питания с повышенным КПД и защитой на МК И так силовая часть лабораторного блока питания. Транзисторная оптопара U1 поддерживает падение напряжения на линейном стабилизаторе примерно 1,5V. Если падение напряжения на микросхеме увеличивается (например, вследствие увеличения входного напряжения), излучающий диод оптопары и, соответственно, фототранзистор открываются. ШИМ - контроллер выключается, закрывая коммутирующий транзистор. Напряжение на входе линейного стабилизатора уменьшится. Тогда максимальный ток нагрузки достигнет 15 А.. В этом случае дроссель L3 наматывают жгутом, состоящим из четырех проводов ПЭВ-2 диаметром 1 мм, и увеличивают примерно в два раза емкость конденсаторов С1, C2 и С3. Резисторы R18, R19 подбирают по одинаковой степени нагрева микросхем DA1, DA5.ШИ - контроллер следует заменить другим, допускающим работу на более высокой частоте, например, КР1156ЕУ2. Если ток нагрузки нужен порядка 10А., то М\С DA4(TL598) можно оставил в схеме, но дроссель L3 намотать в 3 провода, и поставить вместо одной DA1( КР142ЕН22А) - 2 шт, как на рис 2. А конденсаторы С1, С2, С3 поставить на 10000 mF. Если же необходимости в большом токе нагрузки нет, стабилизатор КР142ЕН22А можно заменить на КР142ЕН22 (максимальный ток 5 А) или кР142ЕН12А(1,5А). Мощный регулируемый источник питания. Мощный регулируемый блок питания на полевом транзисторе схема
Источники питания
Источники питания
Стабилизатор напряжения на мощном полевом транзисторе
И. НЕЧАЕВ, г. Курск
Лабораторный БП на К143ЕНЗ
Рис.1. Принципиальная схема БПСтабилизатор на К142ЕН5 - с регулируемым выходным напряжением
СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ
РЕГУЛИРУЕМЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ С СИГНАЛИЗАЦИЕЙ ПЕРЕГРУЗКИ
Стабилизированный регулируемый блок питания с защитой от перегрузок
Рис.1. ИМС КР142ЕН12А Лабораторный блок питания 0...20 В
Мощный лабораторный блок питания с повышенным КПД и защитой на МК - Конструкции средней сложности - Схемы для начинающих
Регулируемый блок питания - неотъемлемая часть радиолюбительской лаборатории. В журнале “Радио” было описано немало подобных устройств, однако некоторые из них имеют низкий КПД, дело в том, что чаще всего лабораторные блоки питания изготавливают на основе линейных стабилизаторов, поскольку устранить основной недостаток импульсных источников — повышенный уровень пульсаций — нередко очень сложно. Как правило, следствие подобного схемотехнического решения — повышенные потери мощности. Автор (С. КОРЕНЕВ, г Красноярск) предлагает свой вариант решения этой проблемы. Данный ЛБП состоит из двух основных частей, силового модуля и цифрового модуля измерения напряжения и тока с защитой. О каждой из этих частей будет рассказано отдельно.
Для повышения стабильности резистор RЗ размещают как можно ближе к микросхеме стабилизатора DA1, дроссели L1, L2 — отрезки ферритовых трубок, надетых на выводы затворов полевых транзисторов VT1, VT3. Длина этих трубок равна примерно половине длины вывода. Дроссель L3 наматывают на двух сложенных вместе кольцевых магнито-проводах К36х25х7.5 из пермаллоя МП 140. Его обмотка содержит 45 витков, которые намотаны в два провода ПЭВ-2 диаметром 1 мм, уложенных равномерно по периметру магнито-провода. Поскольку при токе нагрузки, близком к максимальному, на стабилизаторе DA1 и транзисторе VTЗ выделяется значительная мощность, их следует установить на тепло -отводы площадью не менее 30 см2. Транзистор IRF9540 (VT3) допустимо заменить на IRF4905, а транзистор IRF1010N (VT1) на BUZ11, IRF540, КП727Б. Площадь, тепло - отводов, для конкретной сборки рассчитайте самостоятельно в интернете достаточно информации по данным методикам. Если потребуется блок с выходным током, превышающим 7,5 А, необходимо добавить еще один стабилизатор DA5 параллельно DA1 (рис. 2). 
Модуль цифрового измерения напряжения и тока лабораторного БП
Как и оговаривалось выше, ЛБП состоит из двух частей. Пришло время немного рассказать о второй части т.е. цифровом модуле блока защиты с функцией измерения. Так же, как о силовой части описываемого БП, информация о блоке защиты с функцией измерения, печаталась в журнале «Радио» № 7. (Автор данной разработки: Н. ЗАЕЦ, п. Вейделевка Белгородской обл.) 
Основой данного устройства – является микроконтроллер PICI6F873. На микросхеме DA2 собран стабилизатор напряжения, которое используется и как образцовое для встроенного АЦП микроконтроллера DD1. Линии порта RA0 и RA1 запрограммированы как входы АЦП для измерения напряжения и тока соответственно, а RA2 - для управления полевым транзистором. Датчиком тока служит резистор R2, а датчиком напряжения — резистивный делитель R7 R8. Сигнал датчика тока усиливает ОУ DA1.1, а ОУ DA1.2 использован как буферный усилитель.
Технические характеристики:
Измерение напряжения, В - 0..50.
Измерение тока, А - 0.05..9,99.
Пороги срабатывания защиты:
- по току. А - от 0,05 до 9.99.
- по напряжению. В - от 0,1 до 50.
Напряжение питания, В - 9...40.
Максимальный потребляемый ток, мА - 50.
При нажатии на кнопку SB3 “Авто” в режиме установки выполняется выход на рабочий режим, а в рабочем режиме — автоматическая установка защиты. В последнем случае значения тока и напряжения, при которых срабатывает защита, автоматически устанавливаются больше текущих значений напряжения и потребляемого тока на две единицы младшего разряда. Большинство деталей, кроме индикаторов, кнопок и разъемов смонтированы на печатной плате, чертеж которой показан на рис. 4.
Оксидные конденсаторы - К50-35 или аналогичные импортные, C2 - К1О-17, К73-24, а ОУ DA1 – КР140УД1. Светодиодные семиэлементные индикаторы могут быть любые с общим катодом или анодом, кнопки — малогабаритные с самовозвратом, например DTST-6, постоянные резисторы — МЛТ, C2-22, подстроичный - СП5-16ВА-0,25. Резистор R2 изготовлен из отрезка высокоомного провода, в авторском варианте использован резистор от вышедшего из строя мультиметра М-830. Полевой транзистор — мощный переключательный с n - каналом фирмы International Rectfier, желательно с буквой L в первой части названия, так как для его открывания достаточно напряжения 3,5...5 В. При токах нагрузки более 5 А сопротивление открытого канала должно быть не более 0,01 Ом.
Работа с устройством.
Поскольку в память записаны максимальные значения тока и напряжения, при которых срабатывает защита, при первом включении прибора на 3 сек. появится изображение, которое показано на рис. 5.
По истечении этого интервала времени - изображение текущих значений напряжения и тока, например, как на рис. 6.
Если нажать на кнопку SB3 “Авто” и отпустить, то на 3 сек. появится изображение установленных значений тока и напряжения срабатывания защиты (рис. 7).
Если защита до нажатия на кнопку SB3 “Авто” была выключена, то она включится. При нажатии на кнопку SB1 “Установка” устройство переходит в режим установки и нажатиями на кнопку SB2 “Разряд” выбирают разряд, в котором кнопкой “Установка” устанавливают нужную цифру. В четвертом и восьмом разрядах кнопкой “Установка” включают или выключают защиту по току и напряжению соответственно. Если индицируется буква “У”, то защита включена. для примера, на рис. 8
показано, что защита по напряжению включена, а по току - выключена. При выключенной защите установленные значения могут быть любыми.
Переход из режима установки в рабочий режим можно выполнить как перемещением запятой за пределы индикатора, так и нажатием на кнопку SB3 “Авто” поcле установки любого разряда. В рабочем режиме выключенная защита индицируется приподнятыми буквами “U” и “ I ”, как показано на рис. 9.
После срабатывания защиты устраняют причину, ее вызвавшую. Возвращают устройство в исходное состояние, отключив и включив источник или включив режим “Установка”, а затем нажимая на кнопку SB3 “Авто”. Необходимо отметить, что устройство реагирует на нажатие кнопок после их отпускания. Если присутствует дребезг контактов, то параллельно кнопкам следует установить конденсаторы емкостью 0,047….0,22 mF. Питать модуль цифрового измерения напряжения и тока желательно от отдельного источника, но это далеко не обязательное условие.
В заключении хочу добавить, что трансформатор желательно брать (делать) мощностью от 300 до 400 Вт., в зависимости от максимальной нагрузки, на которую вы хотите сделать БП.
Данный девай-с был собран и обкатан Romick_Калуга и является 100% рабочим. Кроме этого Romick_Калуга любезно предоставил для всеобщего повторения свои печатные платы тем самым избавив нас от рутинной возни за что ему отдельное СПАСИБО.
Все необходимые материалы ( П\П модуля защиты и индикации (2 варианта), п\п силового блока, прошивки, ит.д.) для повторения данного устройства можно скачать по ссылке в конце статьи
Да чуть не забыл. В случаи если под рукой не нашлось МК PIC16F873 его можно заменить на PIC16F876 без изменения и рисунка печатной платы и используя теже прошивки.
Ну вот теперь вроде бы точно всё, Желаю УДАЧИ!!!
Файлы к статье скачать с сайтаПрямая ссылка на скачивание
cxema.my1.ru
Источник питания на полевых транзисторах типа IRF3205
Читать все новости ➔
Для питания различных транзисторных конструкций решил собрать источник питания (далее - ИП) со стабилизатором на полевых транзисторах, так как они имеют малое падение напряжения при больших токах в нагрузке.
Собрал и проверил схему стабилизатора RK9UC [1], показанную на рис.1. Эта схема выбрана из-за того, что имеет узел ограничения тока в нагрузке (за это отвечают элементы R6 R7 и VT5, выделенные на рис.1 рамкой). Узел ограничения тока в нагрузку позволяет уменьшить последствия аварийных ситуаций, поскольку надеяться только на один предохранитель не очень разумно. Правда, мне не понравилось место установки «датчика тока» R7 в схеме.
Рис. 1
Перед сборкой стабилизатора, показалось, что из-за него возможна просадка выходного напряжения. Так как из-за падения напряжения на «датчике тока» R7 «регулируемый стабилитрон» DA1 будет неправильно корректировать выходное напряжение.
При испытании ИП, уже при токе нагрузки всего 4 А напряжение на нагрузке проседало с 14,56 до 13,72 В. При закорачивании «датчика тока» R7 «просадка» значительно уменьшалась.
Чтобы спасти изготовленный мною ИП от радикальных переделок, было принято решение, перенести элементы R6, R7 и VT5 в цепь положительного напряжения, и поставить их перед стабилизатором, между выходом выпрямителя и стоками полевых транзисторов, так как сделал RA3WDK [2].
Работа устройства
Схема доработанного ИП показана на рис.2. Он обеспечивает выходное напряжение в пределах 9... 17 В, при токе в нагрузку до 14 А, это значение тока ограничено мощностью примененного трансформатора Тр1 типа ТС-180. Если применить трансформатор типа ТС-270, максимальный ток может быть 20 А. При этом придется добавить еще один транзистор типа IRF3205, включенный параллельно транзисторам VT3 и VT4.
Рис. 2
Для работы стабилизатора на полевых транзисторах VT3 и VT4 необходимо, чтобы напряжение на входе выпрямителя было на 2...3 В больше чем на выходе.
Но для нормальной работы полевых транзисторов VT3 и VT4 типа IRF3205 напряжение на их затворах должно быть на 5...7 В больше чем на истоках. Для этого нужно либо поднять выпрямленное напряжение на входе всего стабилизатора или использовать дополнительный удвоитель напряжения на элементах СЗ VD5 VD6 С6 для питания цепи затворов транзисторов VT3 и VT4.
При увеличении тока нагрузки свыше расчетного, падение напряжения на резисторе R2 превысит значение 0,7 В. Это напряжение, через резистор R3 будет приложено к переходу база-эмиттер транзистора VT1, открывая его. Ток через открытый переход коллектор-эмиттер транзистора VT1 и резисторы R4 и R5, создает падение напряжения на резисторе R5. Это напряжение, приложенное к переходу база-эмиттер транзистора VT2, открывает его. Открытый переход коллектор-эмиттер транзистора VT1 шунтирует «регулируемый стабилитрон» DA1, вследствие чего выходное напряжение уменьшается на столько, на сколько это необходимо для ограничения тока в нагрузке, согласно заданной величине.
Резисторы R7 и R9 предназначены для равномерного распределения тока между полевыми транзисторами VT3 и VT4. Стабилитрон VD8 служить для защиты цепи стоков полевых транзисторов VT3 и VT4. Конденсатор С7 служит для повышения помехоустойчивости узла ограничения тока в нагрузке.
Конструкция и детали
Детали для помехоподавляющего фильтра С1, L1, С2 взяты от импортного компьютерного монитора. Силовой трансформатор Тр1 типа ТС-180, у которого смотаны вторичные обмотки, а вместо них намотано по одной обмотке на каждой катушке с выходным напряжением 9 В, которые включены последовательно.
Диодный мост VD1 - VD4 - диоды с барьером Шоттки, например КД2999, КД2997. Подстроенный резистор R12, для установки выходного напряжения, проволочный, установленный на передней панели. Резистор R2 состоит из двух, соединенных параллельно, резисторов 0,1 Ом 5 Вт.
Емкость конденсаторов С4 и С5 выбирается из расчета 1000 мкФ на каждый 1 А требуемого максимального тока нагрузки.
Транзистор VT1 - маломощный p-n-p, например КТ361 с любым буквенным индексом. Транзистор VT2 – n-p-n, например КТ815, КТ817 с любым буквенным индексом. Транзисторы VT3 и VT4 установлены на радиатор, площадью 200...250 см2. Стабилитрон VD8 - симметричный, на напряжение 8... 12 В, например КС210А, КС213А,
Микроамперметр РА1 на 150 - 200 мкА от кассетных магнитофонов, например М68501, М476/1. Родная шкала снята, вместо нее установлена самодельная шкала, изготовленная с помощью программы FrontDesigner_3.0.
Настройка источника питания
Изменяя сопротивление резисторов R11 и R13, устанавливаем пределы регулировки выходного напряжения. При указанных сопротивлениях резисторов R11 - R13 выходное напряжение регулируется в пределах 9... 17 В.
Нагружаем ИП на эквивалент нагрузки, мощный резистор с сопротивлением 1... 1,5 Ом. Последовательно с эквивалентом подключаем образцовый амперметр. Подбором сопротивления резистора R1 калибруем амперметра РА1. Движком резистора R12 увеличиваем напряжение на выходе, тем самым увеличиваем ток в нагрузку сверх расчетного уровня. Смотрим, есть ли ограничение тока, работает ли стабилизация тока?
Результаты после переделки ИП:
- Напряжение Uxx = 14,64 В;
- При токе нагрузки 12 А напряжение на нагрузке 14,52 В.
Изготовленный ИП мною часто используется для питания аккумуляторного шуруповерта, у которого вышла из строя аккумуляторная батарея.
Литература;
- Стабилизатор RK9UC //http://vprl.ru/staty/nachinayushi/tl/bp13v22a.gif.
- Блок питания «POWER ICE ЗОА v.3» // http://ra3wdk.qrz.ru/tech.htm.
Автор: Василий Мельничук, г. Черновцы
Возможно, Вам это будет интересно:
meandr.org
Мощный регулируемый источник питания — Меандр — занимательная электроника
Читать все новости ➔
Данная статья посвящена вопросу питания 12 В техники, в том числе автомобильной электроники, от электросети 220 В/50 Гц.
Автомобильной аппаратуры, рассчитанной на напряжение питания 12 В, у нас накапливается все больше. Нередко она лежит совсем невостребованной. Однако, такая аппаратура обладает рядом преимуществ перед более крупногабаритным стационарным азиатским ширпотребом, и оказывается удобной и при эксплуатации в домашних условиях. Но далеко не каждый источник питания хорошо подходит для совместной работы с такой техникой.
Кое-что об автомобильной аппаратуре
Парк автомобильной аппаратуры необычайно приумножился, особенно за последние лет десять. Зачастую автомобиля уже нет, а его аппаратура остается, причем, в рабочем состоянии. По ценовым категориям условно можно даже классифицировать эту технику на несколько «типов», как аппаратуру очень дорогостоящую, затем - подешевле, и наконец, технику доступную в приобретении рядовыми гражданами - бюджетную.
Автомобильной аппаратуры у нас чрезмерно добавилось. Причем обычно ее нужно приспосабливать (например, «раскодировать»), а если техника еще и неисправная, то требуется и ремонтировать.
Автомобильная аппаратура...для квартиры
Все чаще разную автомобильную аппаратуру используют и не совсем стандартно - в качестве домашних стационарных «комбайнов». В принципе, это оправдано, ведь эта техника высококачественная, да еще и малогабаритная. Обычный недорогой азиатский стационарный ширпотреб уже серьезно поднадоел своей «однобокостью» и примитивизмом. Ему присущ ряд специфических недостатков, которые, кстати, обычно отсутствуют даже в относительно недорогой автотехнике. Если громыхающая и дорогостоящая аппаратура с сабвуферами нужна далеко не каждому, то качественно работающий радиоприемник, магнитофон или проигрыватель СD-дисков нужен многим. Самое привлекательное, что автотехника почти всегда меньше по габаритам, чем стационарная, с аналогичными характеристиками. Естественно, для эксплуатации автомобильной аппаратуры в домашних условиях, необходимо иметь мощный (по энергоемкости) аккумулятор или же, соответствующий сетевой источник питания (ИП). Чтобы можно было подключать любую, в том числе, самую мощную аппаратуру, необходимо изготовить и мощный ИП.
Дело в том, что проблема 12 В мощных ИП так и не осталась решенной, т.е. налицо их дефицит в широкой продаже.
С ценами на мощные ИП также встречаются неприятности. Как правило, существует непропорциональная зависимость цены мощного ИП от его параметров. Часто бывает такое несоответствие в цене, например, когда максимальный ток ИП увеличен вдвое, а цена - в три-пять раз. Отсюда и неугасаемый, постоянно растущий спрос на ИП, в том числе и на мощные. Для мощной автомобильной аппаратуры нужен фактически сетевой «аналог» автомобильного аккумулятора.
Если собрать самому 12 В ИП с выходным током 5-10 А, то можно сэкономить примерно в двадцать раз! Неплохой стимул для творчества...
Многие стали задаваться вопросом: а может ли мощный 12 В качественный и современный ИП быть собран без применения мощных полевых транзисторов?
Поскольку количество производимых полевых транзисторов (ПТ) превышает количество биполярных, то наблюдается настоящий бум и популяризация применения мощных ПТ.
О схемах мощных ИП на ПТ
Любительские схемы стабилизаторов напряжения (СН) на ПТ нередко собраны не оптимально. Например, шунтируют выводы ПТ конденсаторами значительной емкости (десятые доли мкФ и более), не устраняя истинную причину неустойчивой работы СН с ПТ. И вообще, используется схемотехника ИП и СН, подходы, как в биполярных СН, но забывается, что ПТ управляется напряжением, а не током. Затвор для схемы драйвера (раскачки ПТ) представляет собой конденсатор. Да, его нужно перезаряжать. Чем выше частота, тем чаще нужна перезарядка затворной емкости. Но увеличивать (умножать) затворную емкость, добавлять к ней конденсаторы не имеет смысла, т.к. это лишняя нагрузка для драйверов. Гашение таким способом самовозбуждения СН напоминает гашение пожара подливанием масла в огонь.
Хуже всего то, что, как правило, такие СН на динамическую нагрузку работают неудовлетворительно. Таким образом, необязательно применять мощные ПТ в мощных СН для питания 12 В аппаратуры, чтобы получить хороший результат.
Существуют схемы СН и ИП - настоящие шедевры. Причем, совсем без применения полевых транзисторов и микросхем. Это такие СН, которые собраны уже в десятках экземпляров (в разном конструктивном исполнении) и безукоризненно эксплуатируются, т.е. проверены на протяжении многих лет подряд.
Они зарекомендовали себя надежностью и устойчивой работой с любыми типами нагрузок. Здесь работает все тот же принцип: меньше каскадов - меньше и неожиданных проблем.
Схема источника питания
Схема одной из конструкций ИП представлена на рисунке. За основу данной схемы взят серийно выпускавшийся много лет тому назад ИП типа ИПС-1. Правда, он рассчитан был лишь на выходной ток не более 1 А.
Принципиальная схема источника питания
Сетевой трансформатор, его выключатель и предохранитель со светодиодом индикации подключения к электросети, не схеме не показаны. В каждом конкретном ИП исходили от предназначения ИП. От выбора сетевого трансформатора напрямую зависят возможности ИП, в плане максимального тока СН. Несмотря на кажущуюся схемную простоту, остановимся на нескольких моментах.
Диодный мост лучше выполнить на диодах Шоттки. Тогда при токе в нагрузке до 4 А этим диодам вообще не понадобятся никакие радиаторы. Оксидные конденсаторы фильтра выбирают из соотношения, не менее 1 -2 тысячи мкФ на один ампер тока в нагрузке.
Защита от перегрузки
В этом ИП защита с ограничением тока работает просто, но четко и надежно, а главное - безотказно. Здесь учтено все, что касается «непонятных» выходов из строя транзисторов узла защиты. Так часто забывают о токоограничительных резисторах в защитных узлах. И нередко мы видим схемы, где транзистор в схеме защиты, в самый ответственный момент может выйти из строя. Вслед за ним может отказать и силовой транзистор. А если таковых параллельно включено несколько? Дело здесь вот в чем.
Во-первых, такая мелочь, как наличие вместо традиционной проволочной перемычки резистора R2 очень важный нюанс. При срабатывании защиты сначала переходит в проводящее состояние транзистор VТ2, он, в свою очередь, включает второй транзистор узла защиты VT1. Тот, соответственно, быстро открывается. Таким образом, своим переходом К-Э, VТ1 соединяет базу регулирующего напряжение СН транзистора VТ5 с общим проводом схемы СН. Одновременно идет экстренный разряд заряженных до величины почти выходного напряжения конденсаторов С9 и С10. Чтобы ограничить величину тока через К-Э переход VТ1, и служит резистор R2. Ситуация такова, что нельзя при помощи к-э перехода транзистора напрямую закорачивать заряженные конденсаторы. Традиционные однотранзисторные схемы, как правило, не обеспечивают такой надежности, как данная схема на двух транзисторах.
Кроме иных положительных качеств, исключается влияние второго каскада (замыкающего базу VТ5 на общий провод) на первый каскад, формирующий токосъем, т.е. являющийся датчиком тока в нагрузке.
Во-вторых, очень важный момент- это схема компенсационного СН на транзисторах VТЗ и VТ4 внутри всего СН. По сути, данная схема - это высококачественный источник образцового напряжения (ИОН).
Достоинства рассматриваемого СН и ИОН
Во-первых, он сохраняет свою работоспособность при минимальной разнице между входным и выходным напряжением (при его максимуме). Даже при разнице в 1 В схема еще сохраняет свою работоспособность.
Во-вторых, эффективно подавляет пульсации и помехи. Здесь это необычайно важно. Выходное напряжение СН (коллекторы мощных VТ6 и VТ7) определяется напряжением на верхнем (по схеме) выводе резистора R12.
Следовательно, оно будет максимально, когда движок потенциометра находится в верхнем положении. В это время база VТ5 фактически (через помехоподавляющий резистор R13) соединена с коллектором транзистора VТ4 (выходом ИОН).
Значит, выходное напряжение СН фактически приближается к напряжению на базе VТ5. В этом состоит большая универсальность схемы. Какое напряжение будет подано на базу VТ5, почти такое же напряжение, по величине, будет присутствовать и на выходе СН.
В-третьих важный момент заключается в построении схемы ИОН. Можно легко, с помощью одного резистора R9 подстраивать величину напряжения ИОН. Если поставлена задача обеспечения прецизионного поддержания напряжения, то можно достигнуть практически нулевого значения ТКН (для лабораторного варианта ИП). Главное, что ИОН, по сути своей - это уже СН, причем, с высокими техническими характеристиками. Если внимательно рассмотреть схему на транзисторах VТ5- VТ7, то можно увидеть, что они образуют мощный составной транзистор по схеме Шикпаи. Такая схема обладает минимальным выходным сопротивлением за счет 100% отрицательной обратной связи (ООС) по напряжению посредством диода VD7.
Иначе говоря, данная схема является лабораторным ИП, если все выполнить надлежащим образом. Для этого нужны прецизионные резисторы R6-R10. И не столько важно процентное отклонение его номинала, сколько нужна долговременная стабильность сопротивлений этих резисторов. Подстроечный R9, после настройки выходного напряжения, заменяют двумя обычными прецизионными резисторами, предварительно измерив сопротивление «половинок» подстроечного резистора R9.
Повторяемость схемы
Самое главное, что нужно подчеркнуть особо. Схема обладает превосходной повторяемостью! Многочисленные эксперименты, направленные на умощнение схемы доказывали, что это сделать несложно. Схема допускает постоянный ток 10 А в нагрузке, при условии, что радиаторы VТ6, VТ7 имеют принудительное охлаждение. Достаточно даже одного 12 В кулера. По крайней мере, при токе 10 А даже один кулер нормально справляется с отводом тепла от двух экземпляров КТ827, размещенных на одном игольчатом радиаторе с охлаждающей поверхностью 1000 см2.
Применением кулеров (или других вентиляторов обдува радиаторов) мы избегаем использования очень громоздких радиаторов для VТ6 и VТ7.
Самым опасным является режим КЗ на выходе СН. Данный СН при КЗ или ограничении выходного тока работает в режиме генератора стабильного тока (ГСТ).
Конструкция и детали
Трансформатор
По сути, трансформатор - это ахиллесова пята большинства конструкций ИП. Качественный сетевой трансформатор (СТ) - это почти всегда своеобразная проблема. Если приобрели готовый (заводской) или самостоятельно намотанный, то необходимо СТ испытать на той мощности, которую реально мы будем снимать. Настоящий перегрев СТ наступает после 30-45 минут работы, при подключенной максимально допустимой для СТ нагрузке. По нагреву СТ и отбраковывают его.
Иногда считают, что если диаметр провода вторичной обмотки составляет 1,8- 2,0 мм, то СТ, мол, стопроцентно выдержит длительно ток 10 А в нагрузке. При этом, опускается, каким проводом намотана первичная обмотка? Достаточно ли сечение магнитопровода СТ? Нюанс как раз в том и заключается, что кратковременно СТ может выдерживать значительно больше, чем от него требуется. Но через час трансформатор превращается в печку. В таких случаях максимальная мощность СТ оказывается вдвое меньше той, от которой он так перегревается.
Диоды выпрямительного моста
Они могут быть, в принципе, любыми 20-амперными. Но, диоды Шоттки здесь, в низковольтных и сильноточных схемах вне конкуренции. На них малые падения напряжений, следовательно, они меньше греются. Они заменимы любыми аналогичными диодами Шоттки, например, зарубежными: 18ТQ045 (18А, 45В), 20ТQ40 (20А, 40В), сборками Шотки: 20СТQ045 (20А, 45В), 25СТQ045 (25А, 45В) и т.д. Диоды КД522 с любой буквой. Заменимы практически любыми кремниевыми на ток 50 мА и более, на напряжение 50 В и больше. Это могут быть и диоды старых типов Д220, Д223, и более новые КД518 и т.п.
Транзисторы
В позициях VТ1, VТ4 использовались: КТ315Г, КТ312В, КТ503Е, КТ815Б, КТ3102 (А-Г), ВС547С. В позициях VТ2, VТЗ, VТ5 применялись КТ361, КТ3107 (А, Б, И), КТ502Е, ВС557С. В позициях VТ6, VТ7- КТ827А или Б. В менее мощных схемах ИП применяли и КТ829. При двух параллельно включенных КТ829 ток в нагрузке не превышал 5 А. Пластмассовые корпуса таких транзисторов, очень удобны простотой крепежа на радиаторе.
Для четырех совместно работающих КТ829 ток нагрузки составляет до 10 А. Схема подключения двух дополнительных транзисторов, к двум имеющимся силовым транзисторам идентична представленной на рисунке. То есть, для каждого нового дополнительного транзистора требуется и два новых резистора: один в цепи базы, а второй в цепи эмиттера. Эти уравнивающие резисторы - это обязательный атрибут данной конфигурации схемы. Необходимо равномерно распределить токи между всеми параллельно включенными транзисторами.
Если это не сделано, то транзистор с наибольшим значением h31Э всю нагрузку примет на себя. Иначе говоря, транзистор с наибольшим значением h31Э и наименьшим UКЭНАС быстро перегреется, если ИП испытывают при полной мощности, которая должна распределяться поровну на все транзисторы. И поскольку рассеиваемая мощность может превысить 60 Вт для пластмассового КТ829, то он вскоре пробивается (как правило, происходит пробой К-Э). Тоже самое происходит и с КТ827, только они более надежные и выносливые, чем КТ829. И долго могут работать, когда на одном транзисторе мощность намного больше, чем на другом. Выравнивать эмиттерные токи быстрее и легче подбором базовых резисторов в цепи КТ827. Номиналы при этом могут отличаться весьма существенно (в разы и даже на порядок). Надо проследить, чтобы на максимальном токе через нагрузку имело место наиболее правильное (равномерное) распределение токов через транзисторы. И не столь важно, что там будет «твориться» асимметрия в базовых цепях КТ827. Главное, что падения напряжений на эмиттерных резисторах равными будут хотя бы в диапазоне токов 50-100%. То есть, при таких токах, где перекосы в режимах работы транзисторов приводят к их отказам.
Конструкция ИП
Конструктивно рассматриваемые ИП выполнялись по-разному. Элементы схемы СН размещали как на печатных платах, так и методом навесного монтажа, он подходит больше всего тогда, когда не предполагается экспериментировать с ИП.
Проблема с корпусами решалась также по-разному. Самодельный корпус - это масса механической работы. Поэтому старались корпус подобрать от чего-нибудь заводского.
С датчиком тока для амперметра прекрасно справляется резистор R5. В качестве индикатора подходит любой вольтметр. Стрелочные приборы, несмотря на цифровую моду, имеют серьезное преимущество при динамическом характере потребляемого от ИП тока нагрузкой.
Автор: Алексей Зызюк, г. Луцк
Возможно, Вам это будет интересно:
meandr.org
Лабораторный блок питания 1,5 -30В, 0-5А + зарядное устройство на MOSFET транзисторе - Блоки питания (лабораторные) - Источники питания
Все ранее рассмотренные схемы зарядных устройств в качестве силового ключа использовали мощные p-n-p или n-p-nтранзисторы, которые позволяли получить достаточно большой ток при небольшом количестве электронных элементов. Однако у используемых биполярных транзисторов имеется существенный недостаток - большое падение напряжения коллектор-эмиттер в режиме насыщения, достигающее 2 ... 2,5 В у составных транзисторов, что приводит к их повышенному нагреву и необходимости установки транзисторов на большой радиатор. Гораздо экономичней вместо биполярных транзисторов устанавливать силовые МОП (MOSFET) транзисторы, которые при тех же токах имеют гораздо меньшее ( в 5 -10 раз) падение напряжения на открытом переходе сток-исток. Проще всего вместо силового p-n-p транзистора установить мощный p-канальный полевой транзистор, ограничив с помощью дополнительного стабилитрона напряжение между истоком и затвором на уровне 15В. Параллельно стабилитрону подключается резистор сопротивлением около 1 кОм для быстрой разрядки ёмкости затвор-исток.
Гораздо более распространены и доступней силовые n- канальные МОП транзисторы, но принципиальная схема устройства с такими транзисторами несколько усложняется, т.к. для полного открытия канала сток-исток на затвор необходимо подать напряжение на 15 В выше напряжения силовой части.
Ниже рассмотрена схема такого устройства. Основа конструкции мало отличается от ранее рассмотренных устройств на биполярных силовых транзисторах. С помощью конденсаторов С1-С3 и диодов VD1-VD5 в схеме формируется повышенное на 15 В напряжение, которое с помощью транзисторов VT2, VT3 подаётся на затвор полевого транзистора VT1.
В схеме желательно использовать MOSFET с наиболее низким сопротивлением открытого канала, но максимальное допустимое напряжение этих транзисторов должно быть в 1,5 - 2 раза выше напряжения силовой цепи. В качестве диода VD8 желательно использовать диоды с барьером Шоттки с рабочим напряжением выше максимального в силовой цепи, в крайнем случае можно использовать КД213А или КД2997, КД2799, но их придётся установить на небольшой радиатор. Требования к изготовлению накопительного дросселя DR1 изложены в публикациях по зарядным устройствам с биполярными ключевыми транзисторами ( см. остальные схемы раздела).
При отсутствии подходящего проволочного резистора, используемого в качестве токового шунта R17 схему можно доработать, используя небольшой отрезок манганинового провода диаметром 2 мм или мощные проволочные резисторы сопротивлением 0,01 ...0,05 Ом. Нормализацию напряжения на токовом шунте осуществляют с помощью усилителя на любом доступном ОУ. Как это сделать? - смотри следующую схему...
cxema.my1.ru
Поделиться с друзьями: