Основные преимущества:• Недорогой.• Простой и удобный в применении.• Универсальный. 1. Понижающий трансформатор на 2 А (с 220 В до 24 В).2. Регулятор напряжения lm317 IC с радиатором теплообменника.3. Конденсаторы (поляризованные):2200 микрофарад 50 В; 100 микрофарад 50 В;1 микрофарада 50 В.(замечание: номинал напряжения конденсаторов должен быть выше напряжения, подаваемого на их контакты).4. Конденсатор (неполяризованный): 0.1 микрофарад. 5. Потенциометр 10 кОм.6. Сопротивление 1 кОм.7. Вольтметр с ЖК-дисплеем.8. Плавкий предохранитель 2.5 А.9. Винтовые зажимы.10. Соединительный провод с вилкой.11. Диоды 1n5822.12. Монтажная плата. • В верхней части рисунка трансформатор подключен к сети переменного тока. Он понижает напряжение до 24 В, но при этом ток остается переменным с частотой 50 Гц.• В нижней половине рисунка показано соединение четырех диодов в мост выпрямителя. Диоды 1n5822 пропускают ток при прямом смещении, и блокируют прохождение тока при обратном смещении. В результате выходное напряжение постоянного тока пульсирует с частотой в 100 Гц. • На этом рисунке добавлен конденсатор емкостью в 2200 микрофарад, который фильтрует выходной ток и обеспечивает устойчивое напряжение в 24 В постоянного тока.• На этом этапе можно последовательно включить в схему плавкий предохранитель для обеспечения ее защиты.• Итак, мы имеем: 1. Понижающий трансформатор переменного тока до 24 В.2. Преобразователь перемененного тока в пульсирующий постоянный ток с напряжением до 24 В.3. Отфильтрованный ток для получения чистого и стабильного напряжения 24 В.• Все это будет подключено к схеме регулятора напряжения lm317, описанной ниже • Теперь наша задача заключается в управлении выходным напряжением, изменяя его в соответствие с нашими нуждами. Для этого мы используем регулятор напряжения lm317.• Lm317, как показано на рисунке, имеет 3 контакта. Это контакт регулировки (pin1 - ADJUST), контакт вывода (pin2 - OUNPUT), и контакт ввода (pin3 - INPUT). • Регулятор lm317 во время работы выделяет тепло, поэтому ему требуется радиатор теплообменника• Радиатор теплообменника представляет собой металлическую пластину, соединенную с интегральной схемой для рассеивания выделяемого ею тепла в окружающее пространство. • Окончательная электрическая схема выглядит так, как показано на рисунке.• Теперь, пользуясь потенциометром (т.е. R2), можно получать требуемое напряжение на выходе.• На выходе будет получено чистое, свободное от ряби, стабильное и постоянное напряжение, требуемое для питания конкретной нагрузки. sdelaysam-svoimirukami.ru
Управляемый источник постоянного стабилизированного тока с хорошими динамическими характеристиками,
позволяет изменять величину и полярность выходного тока под действием входного управляющего напряжения.
Источник может входить в состав различных приборов и систем. Точность соответствия выходного тока входному
управляющему напряжению позволяет использовать источник для ответственных применений.
Работу источника тока можно пояснить на примере управления светодиодным индикатором.
Применение источника тока для управления светодиодами
Яркость свечения светодиодов удобнее изменять, регулируя ток, протекающий через светодиод,
а не напряжение, приложенное к светодиоду. С помощью управляемого источника стабилизированного
тока можно осуществить изменение и регулировку яркости свечения обычных или лазерных светодиодов.
Сменой полярности можно выбирать группу работающих светодиодов. При одной полярности тока будут
светиться светодиоды Н1-Н6, при противоположной полярности светодиоды Н7-Н12.
Если светодиоды имеют различный цвет, например Н1-Н6 красные, а Н7-Н12 зеленые,
можно осуществить индикацию нормального и критического значения контролируемой величины.
Источник постоянного стабилизированного тока необходим для регулирования величины постоянного магнитного поля.
Управляющее напряжение может поступать от цифроаналогового преобразователя специализированного контроллера или другого прибора.
Применение источника тока для управления электродвигателями
С помощью источника постоянного тока, обладающего возможностью менять направление тока,
достаточно просто осуществить регулирование скорости вращения и смену направления вращения
ротора электродвигателя. Для передачи команды, устанавливающей параметры вращения достаточно
одной двухпроводной линии. Вращение в прямом направлении происходит при положительной полярности
тока на контакте 1 и отрицательной полярности на контакте 2 выходного разъема источника тока U1.
Реверс двигателя происходит при смене полярности управляющего напряжения и вызванного этим
изменением полярности выходного тока. С помощью одного источника меняющего направление тока
можно управлять двумя электродвигателями. При положительной полярности выходного тока на контакте
1 протекает ток через диод VD2 и работает электродвигатель М2, при отрицательной полярности тока на
контакте 1 протекает ток через диод VD1 и работает электродвигатель М1.
Реверс двигателей при такой схеме подключения отсутствует.
Источник тока управляемый напряжением находит применение при передаче аналоговых сигналов.
При таком способе организации связи величина тока пропорциональна аналоговой величине.
Искажение электромагнитными помехами сигнала, передаваемого током значительно меньше по
сравнению с обычным способом передачи сигнала напряжением.
Использование токового сигнала требует установки в передающей и приемной аппаратуре
специальных модулей передачи и приема тока. При этом можно исключить цифровое кодирование
передаваемых данных. Источник тока управляемый напряжением применяется для плавного управления
электромагнитными регуляторами на основе соленоидов в гидравлических системах. На базе управляемого
источника тока легко построить универсальный прибор зарядки аккумуляторов разных типов.
Ток, генерируемый идеальным источником, стабилен при изменении сопротивления подключенной нагрузки.
Для поддержания величины тока постоянной изменяется значение ЭДС источника. Изменение сопротивления
нагрузки вызывает изменение ЭДС источника тока таким образом, что значение тока остается неизменным.
Реальные источники тока поддерживают ток на требуемом уровне в ограниченном диапазоне напряжения,
создаваемого на изменяющемся сопротивлении нагрузки. Этот диапазон ограничен мощностью электропитания
источника тока. Если необходимо поддерживать ток величиной 1 ампер на нагрузке 20 ом, это означает,
что на нагрузке будет напряжение 20 вольт. При снижении сопротивления нагрузки или коротком замыкании
выходное напряжение будет снижаться, а при увеличении сопротивления нагрузки электропитание должно
обеспечить возможность работы при напряжениях выше 20 вольт.
Работа источника тока требует источника электропитания. Последовательно с источником электропитания
включается стабилизатор тока. Выход такого прибора рассматривается как источник тока. Параметры
электропитания источника тока конечны, это ограничивает максимальное сопротивление нагрузки,
которую можно подключить к источнику тока. Для обеспечения надежной работы электропитание должно
иметь запас по перегрузке. Ограниченная мощность электропитания ограничивает максимальный ток,
который может отдать в нагрузку источник тока.
Источник тока может работать при сопротивлении нагрузки близком к нулю. Замыкание выхода источника
тока не приводит к аварии устройства или срабатывании защиты. Если произошло замыкание выхода источника
тока вызванное повышенной влажностью, неаккуратным обращением с оборудованием обслуживающего персонала
после ликвидации причин замыкания прибор мгновенно возвращается к нормальному режиму работы.
Упрощенная схема источника тока
В основе работы схемы находится свойство операционного усилителя изменять выходное напряжение
операционного усилителя так чтобы сравнять напряжение на входах благодаря цепям обратной связи.
Управляющее напряжение через резистор R1 поступает на инвертирующий вход операционного усилителя
и вызывает изменение напряжение на его выходе.
Изменение напряжения на выходе усилителя вызывает протекание тока через резистор R5 и нагрузку.
Выходное напряжение через цепи обратной связи поступает на входы операционного усилителя.
Сопротивления резисторов имеют величины, обеспечивающие нужную пропорциональность
между влиянием на управляющее напряжение и током через нагрузку.
При положительном управляющем напряжении, поступающем на инвертирующий вход операционного
усилителя, на его выходе формируется отрицательное напряжение. Через резистор и нагрузку
течет ток создающий напряжение на резисторе R5. Потенциал в точке соединения резисторов
R3 и R5 ниже, чем в точке соединения резисторов R4, R5 и нагрузки.
Благодаря тому, что суммарное сопротивление резисторов R4 и R5 равняется сопротивлению R3,
на выходе усилителя присутствует потенциал, компенсирующий управляющее напряжение на входах
операционного усилителя через резисторы обратной связи. Потенциал на выходе усилителя снизится
настолько, насколько это необходимо для компенсации действия положительного управляющего
напряжения на инвертирующий вход операционного усилителя.
Компенсация действия управляющего напряжения на входы операционного усилителя происходит
в зависимости от напряжения на резисторе R5, вызванного протекающим током. Если управляющее
напряжение фиксировано, то влияние обратной связи на входы операционного усилителя происходит
в зависимости от напряжения на резисторе R5.
Изменение сопротивления нагрузки приводит к изменению потенциала на неинвертирующем входе
операционного усилителя через резистор R4. При снижении сопротивления нагрузки снижается
потенциал на неинвертирующем входе операционного усилителя и увеличивается напряжение между
входами операционного усилителя, что вызывает снижение потенциала на выходе усилителя.
При этом на уменьшившемся сопротивлении нагрузки уменьшается приложенное напряжение, не позволяя возрасти току.
Пропорциональность между управляющим напряжением и выходным током устанавливается
сопротивлениями резисторов. Сопротивление резистора R5 должно быть малым, через него
течет выходной ток, вызывающий нагрев. Уменьшение сопротивления R5, расширяет диапазон
сопротивления подключаемых нагрузок. Сопротивления резисторов R1 и R2 равны, значения
их выбраны таковыми, что исключают перегрузку источника управляющего напряжения.
Сопротивления резисторов вычисляются по следующим формулам:
R1 = R2
R3 = R4 + R5
I = (U*R3)/(R1*R5)
Где:
Одним из важных параметров любого источника тока, а в нашем случае преобразователя напряжение-ток,
является диапазон сопротивления подключаемых нагрузок. Идеализированная модель устройства
обеспечивает требуемый ток в диапазоне изменения сопротивления нагрузки от 0 до бесконечности.
В реальных устройствах это невозможно и ненужно, так как к сопротивлению нагрузки прибавляется
сопротивление проводов, контактов разъемов, и элементов других цепей. Свойство источника
тока обеспечить работу системы независимо от сопротивления нагрузки является очень полезным.
Благодаря этому свойству повышает надежность системы, в которой участвует источник тока.
Недостатком источника тока является мощность, выделяемая на выходном усилителе.
В каждом случае потребуется выбрать компромисс между запасом по сопротивлению нагрузки
и выделяемым теплом на выходном усилителе. Для обеспечения широкого диапазона сопротивлений
нагрузки приходится использовать электропитание устройства с достаточным запасом по величине напряжения.
Электрическая принципиальная схема источника тока управляемого напряжением с изменением направления тока
Практическая реализация источника изображена на электрической принципиальной схеме.
Для точного соответствия схемы расчетам сопротивления собраны из резисторов, включенных
последовательно или параллельно. Выходной усилитель состоит из транзисторов VT1 и VT2.
При выходном токе сто миллиампер на нагрузке двадцать ом напряжение составит два вольта,
на регулирующем транзисторе падение напряжение примерно 0,6 вольт, на резисторе R5 падение
напряжения 0,1 вольт. При питании 15 вольт напряжение на одном из двух транзисторов усилителя
составит 15В-2,7В=12,3В, а мощность около 12,3В*100мА=1,23 Вт выделится в виде тепла.
Конденсатор С4 необходим для подавления наводок наведенных на линию, подключенную к
управляющему входу устройства, конденсатор С5 предотвращает возбуждение схемы.
Конденсатор С1 уменьшает помехи устройства в сеть питания. Питание осуществляется от сети 220 вольт, 50 гц.
Благодаря импульсному преобразователю напряжения DA1 к питанию не предъявляется требований
по стабильности напряжения. Автоматический выключатель Q1 выполняет функции тумблера
питания и защищает от перегрузки сеть 220 вольт при аварии устройства. Н1 – индикатор
наличия питания. Трансил-диод VD1 защищает источник питания от превышения сетевого
напряжения выше критического значения. Преобразователь напряжения обеспечивает схему
устройства двухполярным питанием, необходимым для работы операционного усилителя и формирования выходного тока двух полярностей.
Конденсатор C1 может быть любого типа. Важное требование, предъявляемое к этому компоненту
это уровень рабочего напряжения не ниже 630 вольт. Конденсаторы С2…С5 можно использовать
керамические или многослойные. Все резисторы кроме R3 должны иметь максимально возможную
точность. Резистор R5 лучше сделать составным из четырех резисторов сопротивлением 1 ом.
Две цепи, состоящие из двух последовательно включенных резисторов по 1 ом,
соединяются параллельно. В результате общее сопротивление составляет 1 ом,
а рассеиваемая мощность увеличивается в четыре раза. Резистор R5 проволочного
типа применять нельзя. Импульсный преобразователь напряжения DA1 можно заменить
двухполярным блоком питания, обеспечивающим выходной ток в каждом плече 500 миллиампер и уровень пульсаций не более 50 милливольт.
Для достижения высокой точности преобразования управляющего напряжения в выходной ток операционный усилитель,
должен иметь малое напряжение смещение нуля. Особенно это важно для снижения выходного тока до нуля
под действием управляющего напряжения. При некотором снижении точности в качестве замены
DA1 подойдут микросхемы OP213 или OP177. Применение на выходе схемы мощных транзисторов
увеличивает надежность устройства. Транзисторы обязательно устанавливаются на радиаторы.
Схему можно использовать для других выходных токов и управляющих напряжений. Для этого
потребуется произвести расчеты по приведенным формулам ранее в статье. При выполнении
расчетов следует учитывать возможность применения резисторов из стандартного ряда сопротивлений.
При проверке работы схемы необходимо во всем диапазоне напряжений, токов и сопротивления
нагрузки проверить осциллографом отсутствие колебаний на выходе схемы. В случае наличия колебаний увеличить емкость C4 или С5.
Справочные данные:Преобразователь напряжения TML40215Операционный усилитель OP2177AR
Платон Константинович Денисов, г. Симферополь[email protected] hightolow.ru Автор: Садовой А.В. Так назвал этот блок питания Александр Борисов, когда я ему показал что в итоге получилось))) значит тому и быть, пусть мой БП теперь носит гордое название - Космический) Как уже стало понятным, речь пойдет о блоке питания с регулируемым выходным напряжением, данная статья совсем не новая, с момента создания этого БП прошло уже 2 года, а тему все ни как не мог воплотить на сайте. На то время этот БП был для меня самым приемлемым по соображению доступности деталей и повторяемости. Схема блока питания была взята из журнала РАДИО 2006, выпуск №6. Источник удобен для питания налаживаемых электронных устройств и зарядки аккумуляторных батарей. Стабилизатор построен по компенсационной схеме, которой характерен малый уровень пульсаций выходного напряжения и, несмотря на невысокий по сравнению с импульсными стабилизаторами КПД, вполне соответствует требованиям, предъявляемым к лабораторному источнику питания. Принципиальная электрическая схема источника питания показана на рис. 1. Источник состоит из сетевого трансформатора Т1 диодного выпрямителя VD3—VD6, сглаживающего фильтра СЗ—С6, стабилизатора напряжения DA1 с внешним мощным регулирующим транзистором VT1, стабилизатора тока, собранного на ОУ DA2 и вспомогательном двуполярном источнике его питания, измерителя выходного напряжения/тока нагрузки РА1 с переключателем SA2 "Напряже-ние’’/"Ток". В режиме стабилизации напряжения на выходе ОУ DA2 высокий уровень, светодиод HL1 и диод VD9 закрыты. Стабилизатор DA1 и транзистор VT1 работают в стандартном режиме. При сравнительно небольшом токе нагрузки транзистор VT1 закрыт, и весь ток протекает через стабилизатор DA1. При увеличении тока нагрузки увеличивается падение напряжения на резисторе R3, транзистор VT1 открывается и входит в линейный режим, включаясь в работу и разгружая стабилизатор DA1. Выходное напряжение задает резистивный делитель R6R10. Вращением ручки переменного резистора R10 устанавливают требуемое выходное напряжение источника. Сигнал обратной связи по току снимается с резистора R9 и поступает через резистор R8 на инвертирующий вход ОУ DA2. При увеличении тока сверх значения, устанавливаемого переменным резистором R8, напряжение на выходе ОУ уменьшается, открывается диод VD9, включается светодиод HL1 и стабилизатор переходит в режим стабилизации тока нагрузки индицируемый светодиодом HL1. В моем исполнении, почему то эта защита по току срабатывает только при КЗ. Идея такого совместного включения трехвыводного регулируемого стабилизатора и операционного усилителя заимствована из технического описания стабилизатора LM317T. Вспомогательный маломощный двуполярный источник питания ОУ DA2 собран на двух однополупериодных выпрямителях на VD1, VD2 с параметрическими стабилизаторами VD7R1, VD8R2. Их общая точка соединена с выходом регулируемого стабилизатора DA1. Такая схема выбрана из соображений минимизации числа витков вспомогательной обмотки III, которую нужно дополнительно намотать на сетевой трансформатор Т1. Большинство деталей блока размещено на печатной плате из фольгированного с одной стороны стеклотекстолита толщиной 1 мм. Резистор R9 составлен из двух сопротивлением по 1,5 Ом мощностью 1 Вт. Транзистор VT1 закреплен на штыревом теплоотводе с внешними размерами 130x80x20 мм, представляющем собой заднюю стенку кожуха источника. Трансформатор Т1 должен иметь габаритную мощность 40...50 Вт. Напряжение (под нагрузкой) обмотки II должно быть около 25 В, а обмотки III — 12 В. При указанных на схеме номиналах элементов блок обеспечивает выходное напряжение 1,25...25 В, ток нагрузки — 15...1200 мА. Верхний предел напряжения при необходимости можно расширить до 30 В подборкой резисторов делителя R6R10. Верхний предел тока также можно поднять, уменьшив сопротивление шунта R9, но при этом придется установить диоды выпрямителя на теплоотвод, применить более мощный транзистор VT1 (например, КТ825А—КТ825Г) а возможно, и более мощный трансформатор. Сначала монтируют и проверяют выпрямитель с фильтром и двуполярный источник питания для ОУ DA2, затем все остальное, кроме DA2. Убедившись в работоспособности регулируемого стабилизатора напряжения, впаивают ОУ DA2 и проверяют под нагрузкой регулируемый стабилизатор тока. Шунт R11 изготавливают самостоятельно (его сопротивление — сотые или тысячные доли ома), а добавочный резистор R12 подбирают под конкретный имеющийся микроамперметр. В моем источнике применен микроамперметр М42305 с током полного отклонения стрелки 50 мкА. Конденсатор С13 в соответствии с рекомендациями производителя стабилизатора К142ЕН12А желательно использовать танталовый, например, К52-2 (ЭТО-1). Транзистор КТ837Е может быть заменен на КТ818А— КТ818Г или КТ825А—КТ825Г. Вместо КР140УД1408А подойдут КР140УД6Б, К140УД14А, LF411, LM301A или другой ОУ с малым входным током и подходящим напряжением питания (может потребоваться коррекция рисунка проводников печатной платы). Стабилизатор К142ЕН12А можно заменить импортным LM317T. Если необходимо, чтобы выходное напряжение можно было регулировать от нуля, нужно в источник добавить гальванически развязанный дополнительный стабилизатор напряжения на 1,25 В (его можно собрать так же на К142ЕН12А) и подключить его плюсом на общий провод, а минусом — к соединенным вместе правым выводом и движком переменного резистора R10, предварительно отключенным от общего провода. Ну а теперь то, как реализовал этот БП я. Начались поиски радиокомпонентов: Верхний предел по току расширил до 2,5 А применив шунт из стрелочного прибора типа "Ц" Для отображения выходных параметров использовал АЦП ICL 7107, один АЦП для отображения тока, другой АЦП для напряжения. Готовый цифровой блок на АЦП мне достался с прошлой работы, эти блоки уже списали из-за неработоспособности, к счастью что негодным был только внутрений измерительный транс, остальное все целое. Рис. 2. Схема вольтметра Схему собрал с нуля, та что была в готовом блоке не подходила, поэтому пришлось лопатить инфу, искать даташиты в итоге схема получилась такая, в принципе ни чем не отличающаяся от той, что по даташиту. В процессе настроек, выяснилось, что АЦП можно питать и однополярным напряжением. Яркость сегментов индикаторов может быть различна, добавляя или удаляя 1N4148 диоды. Настройка АЦП - Подстроечным резистором R5 10 кОм установить напряжение между выв. 35 и 36 равным 1 В. Приведенная схема - схема вольтметра, ниже привожу схему входного делителя для построения амперметра (рис. 3.) Рис. 3. Делитель При сборке амперметра необходимо исключить резистор R3 рис. 2 и на его место подключить делитель (на рисунке подписано "к 31 ноге") Для того, чтобы было возможным измерять токи от 20 мА до 2,5 А в делитель введена цепочка на резисторах R5-R8 (на схеме приведены часто применяемые диаппазоны), но я для себя как уже говорил выше ограничил до 2,5 А. Конденсатор в делителе - 100...470nF. Можно конечно в качестве отображения выходных параметров использовать мультиметры типа DT-838 встроив их в корпус блока питания. Для питания всех АЦП не нашлось лишней обмотки на трансе, поэтому пришлось использовать еще один небольшой транс. Трансформатор питающий АЦП, питает кулер для охлаждения силового транзистора и кренки, запасливый уж я по этому поводу) Можно было бы обойтись и без кулера. Не стал рисовать питание АЦП, там все просто, диодный мост КЦ407, кренка на 5 вольт и два электролита Корпус применил от высокочастотного миливольтметра Вот и получился Космический блок питания, извините за мою назойливость, но уж очень люблю применять светодиоды в качестве подсветки))) Ну вот и все. Трудится БП и по сей день, а на дворе уже 2013 год. Если что то не понятно написал или не правильно изложил мысль - пишите... shemu.ru 1.Схема зарядного устройства от аккумуляторного фонаря (опасно для аккумуляторов). 2.Стабилизатор напряжения на ПТ. 3.Источники стабильного тока. 4.Источник тока. 5.Стабилизатор напряжения. 6.Источник тока. 7.Двухполюсный источник тока. 8.Источники стабильного тока. 9.Зарядное устройство. 10.Преобразователь напряжения. 11.Очень хорошее зарядное устройство. 12.Вариант замены высоковольтного стабилитрона. 13.Простой индикатор радиационной опасности. 14.Зарядное устройство. 15.Преобразователь напряжения. 16.Источник стабильного тока. 17.Аналог стабилитрона. 18.Стабилизатор напряжения с ограничением тока - источник тока. 19.Стабилизатор напряжения для зарядного устройства на солнечной батарее. 20.Компенсация пульсаций в блоке питания. 21.Стабилизатор напряжения с подавлением пульсаций. 22.Зарядное устройство с питанием от свободной энергии. 23.Стабилизатор напряжения на логическом элементе. 24.Генератор тока, управляемый напряжением. 25.Простой источник стабильного тока. 26.Импульсный стабилизатор конденсаторного БП. 27.Бестрансформаторный источник питания часов на оптронах. 28.Структурная схема конденсаторного преобразователя напряжения с умножением тока. 29.Ёмкостный преобразователь напряжения. 30.Источник тока на интегральном стабиилитроне. 31. Преобразователь напряжение - ток. 32. Параллельный стабилизатор напряжения. 33. Необычный выпрямитель. 34. Сильноточный параллельный стабилизатор. 35. Импульсный блок питания на тиристорах. 36. Стабилизатор напряжения с источником тока. 37. Стабилизатор напряжения - зарядное устройство. 38. Преобраователь напряжения. 39. Преобразователь напряжение - ток для питания светодиода. 40. Преобразователь для питания светодиода. 41. Инвертирующий источник тока, управляемый напряжением. 42. Улучшенная схема светодиодного фонаря. 43. Включение интегральных стабилизаторов в параллель 9. Стабилизатор повышенной стабильности. 10. Стабилизатор напряжения с удвоением пульсаций. 11. Генератор тока. 12. Схема с отрицательным коэффициентом стабилизации. 13. Преобразователи напряжения с обратной связью по току. promka.at.ua СОЮЗ СОВЕТСНИК СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИН (19) (11) I ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ rlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (51) H 02 М 3/135.,1 1 („, a. К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 (21 ) 426 7146/24-07 . (22) 23.06.87 (46) 07.01.90. Бюл. М 1 (7l) Ленинградский институт точной механики и оптики (72} В.В.Кротенко, А.Н.Пискарев, В.А.Синицын и В.А.Толмачев (53) 621.316.727 (088.8) (56} Авторское свидетельство СССР И 951264, кл. Н 02 M 13!16, 1980. Авторское свидетельство СССР 11 796822, кл. Н 02 М 13/16, 1979, 2 (54) РЕГУЛИРУЕМЫЙ ИСТОЧНИК ТОКА (57) Изобретение относится к электротехнике. Оно может быть использовано в качестве быстроперестраиваемого по мощности регулируемого источника питания для систем электропривода, систем злектротехнологии, гальванотехники н äð. Целью изобретения является повьпнение надежности работы и степени унификации источника така при сохранении 1534677 высокого быстродействия систем регулирования тока, построенных на его оЧнове. Регулируемый источник тока с держит один ведущий и N-1 ведомых, работающих на общую нагрузку, па— рфллельно включенных усилительно-преобразовательных устройств УПУ) 1 и 2, каждое из которых содержит регулятор 15 тока, сумматор 19, интегИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах электропривода, в быстроперерастраиваемых по мощности регулируе1чых источниках питания. Целью изобретения является увели- 20 чение надежности и повышение степени у ификации регулируемого источника .трка на основе параллельно работаю1 щйх широтно-импульсных преобразователей (ШИП). На фиг.l приведена функциональная схема регулируемого источника тока; на фиг.2 - схема регулятора т ока с блоками компенсации и адanт ации. 30 Регулируемый источник тока (фиг. 1) содержит один ведущий l u N-l ведоь ых 2 усилительно-преобразовательных блоков (УПБ). В каждом УПБ 1 и 2 имеются задающие генераторы, собранные на интеграторах 3 и 4 и релейных элементах 5 и 6, которые объединяются в схему ге ератора ключами 7-9 и 10-12. Блоки 13 и 14 компенсации изменения коэффипиента передачи соединены с выходами регуляторов 15 и 16 тока„ Блоки 17 и 18 адаптации подключены через сумматоры 19 и 20 к компараторам 21 и 22, Выходы которых через силовые каскады 23 и 24 и датчики 25 и 26 тока связаны с нагрузкой 27. Для пояснения работы в устройстве отмечены контакты (точки) 28-57. Блок 17 содержит (фиг.2) резисто50 ры 58-61, усилитель 62 и конденсатор 63. Блок 15 содержит резисторы 64-66, конденсатор 67 и усилитель 68. Выход 69 усилителя 68 соединен с входом блока.13, который содержит резисто55 ры 70-71, ключ 72, цепочки 73, аналогичные резистору 71 и ключу 72, числом, равным 2, ратор 3, релейный элемент 5, компаратор 21, силовой каскад 24, датчик 25 тока, три ключа 7-9, блок 13 компенсации и блок 17 адаптации. Источник тока обеспечивает заданное распределение выходных токов составляющих УПУ в квазиустановившемся и переходном режиме работы. 2 з.п.ф-лы, 2 ил. Вход 74 блока 13 соединен с точкой 43 блока 15. Вывод 75 резистора 70 через выход 76 соединен с точкой 42 сумматора 19. Выход 77 усилителя 62 через резисторы 78 и 79 соединен с усилителем 80, выход 81 которого соединен с точкой 49. Нагрузка 27 подключена к блокам 1 и 2 через ключи 82 и 83. Регулируемый источник тока работает следующим образом. Предположим, что в первом УПБ ключи 7 и 9 замкнуты, ключ 8 разомкнут, а во втором УПБ (и остальных УПБ 2) ключи 10 и 12 разомкнуты, ключ Il замкнут. В этом случае первый преобразователь является ведущим, а остальные — ведомыми. Пусть в исходном состоянии напряжение на выходе интегратора 3 равно напряжению срабатывания порогового (релейного) элемента 5. Пороговый элемент находится в состоянии, при котором его выходное напряжение положительна, и под действием этого напряжения интегратором 3 формируется линейно падающее напряжение.При достижении выходным напряжением интегратора 3 порога отпускания реле напряжение на выходе последнего меняет знак, в результате чего напряжение начинает возрастать до тех пор, пока его величина не станет равной порогу срабатывания релейного элемента. Далее релейный элемент меняет состояние и начинается процесс убывания напряжения. Таким образом, в схеме интегратор 3 — релейный элемент 5 организуется автоколебательный режим работы, так что напряжение на выходе интегратора 3 имеет форму равнобедренного треугольника, постоянную амплитуду и период Т, а напряжение а выходе релейного эле15 5 мента 5, имеет форму симметричных двухпоЛярных прямоугольных импульсов постоянной амплитуды и с тем же периодом Т. Напряжение с выхода интегратора 3 вместе с выходным напряжением сумматора 19 поступает на вход реверсивного компаратора 21. Генератор пилообразного напряжения, состоящий из интегратора 3 и релейного элемента 5, вместе с реверсивным компаратором 21 образуют широтно-импульсный модулятор, так чта выходное напряжение блока 21 представляет собой последовательность прямоугольных импульсов с укаэанным периодом следова" ния Т и длительностью и полярностью, зависящими соответственно от величины и знака выходного напряжения регулятора УПБ 1. Эти импульсы управляют транзисторными ключами силового каскада 23. Выходное напряжение релейного элемента 5 УПБ 1 поступает не только на вход интегратора 3 УПБ 1, но и на входы всех остальных 11-2 УПБ, составляющих регулируемый источник тока. Опорные напряжения широтно-импульсных модуляторов каждого из N-1 ведомых УПБ формируются идентично, поэтому здесь. описано формирование его для случая N-2. Выходное напряжение релейного элемента 5 ведущего УПБ 1 поступает через замкнутые ключи 9 и ll на вход релейного элемента 6 ведомого УПВ 2 и обуславливает ега синхронное с элементом 5 переключение, так что выходное напряжение элемента 6 представляет собой симметричное прямоугольное напряжение, периодом Т и фронтами, практически совпадающими по времени с фронтами выходного напряжения релейного элемента 5. Двухполярное прямоугольное выходное напряжение релейного элемента 6 поступает на вход интегратора 4 УПБ 2 и обуславливает формирование на выходе последнего пилообразного напряжения аналогично тому, как это происходило на выходе интегратора 3 под действием входного напряжения.Это напряжение поступает на вход компаратора 22 ведомого УПБ 2 в качестве опорного напряжения широтно-импульсного модулятора, формирующего последовательность выходных импульсов с / периодом следования Т и длитель34677 6 настью и полярностью, зависящими от величины и знака выходного напряжения регулятора тока УПБ 2. Таким образом осуществляется син5 хронная работа широтно-импульсных модуляторов всех УПБ, составляющих регулируемый источник тока. Регулирование тока в N-м канале осуществляется с помощью пропорциональна-интегрального регулятора 15 (16) на контакты 34 и 35 которого подаются соответственно заданное и истинное значения така канала, дополненного блоком 13 компенсации, устраняющего взаимнОе влияние каналов регулирования тока друг на друга и тем самым обеспечивающего неизменность настройки параметров регу.". лятора 15 (16) тока при изменении числа параллельно работающих УПБ. Подключение к нагрузке каждого нового УПБ приводит к снижению коэффициента передачи цепи вход IUHII— 25 так нагрузки, каждого канала незавииимо от характера нагрузки. Уменьшение коэффициента передачи осуществляется практически пропорционально числу параллельно включенных каналов. 3р При высоких требованиях к динамическим качествам системы регулирования тока нагрузки в целом и, следовательно, каждого канала, коэффициент передачи регулятора тока канала выби35 Рается большим, Уменьшение коэффициента передачи указанной цепи приводит как к снижению быстродействия канала и системы, так и во многих случаях к ухудшению 40 качества процесса. Для того, чтобы качественные показатели переходного процесса в канале и системе не изменились, пропорционально числу параллельно включенных каналов следует 4r увеличить коэффициент передачу регулятора тока. В предлагаемом устройстве это осуществляется уменьшением эквивалентного сопротивления на контакте 44 усилителя 80 Регулятора б0 тока (фиг.2). Для этого блок 13 (14) компенсации содержит резистор 70 и N-1 подключенных параллельно ему цепей, содержащих последовательно соединенный резистор 71 и ключ 72. При. 55 работе двух УПБ замкнут один ключ 72, параллельно резистору 70 включен один резистор 71 с сопротивлением, равным сопротивлению резистора 70, эквивалентное сопротивление 1534677 на входе усилителя 80 уменьшается вдвое, коэффициент передачи регулятора тока возрастает вдвое. При работе трех УПБ замыкаются два ключа 72 и подключается параллельно ре, зистору 70 два одинаковых резистора, 71, коэффициент передачи регулятора тока возрастает втрое и т.д. Блок 17 (18) адаптации обеспечива- 10 ет неизменность параметров переход ных процессов в цепи нагрузки при изменении ее параметров в некоторых ), пределах. На резисторах 58 и >9 и ( конденсаторе бЗ выполнена эталонная модель, задающая желаемую динамику iпереходного процесса в канале. Вы) .ходнои сигнал модели сравнивается с реальным сигналом тока канала„ В случае отличия реального процесса от желаемого появляется корректирующий сигнал, стремящийся приблизить реальный переходный процесс в желаемый. Технико-экономические преимущест; ва предлагаемого устройства в срав- 25 ненни с известным заключаются в повышении надежности работы и степени унификации усилительно-преобра" эовательных устройств (ячеек}. Эти преимущества достигаются эа счет того, что в усилительно-преобразовательных устройствах любого канала обеспечивается заданное распределение токов как в установившихся, так и в переходных режимах. При этом усилительно-преобразовательное устройство (ячейка) любого канала может быть как ведущим, так и ведомым, т.е. они взаимозаменяемы. Указанные технические свойства обеспечивают вы- „ сокую степень унификации как отдельных УПБ, таки регулируемого источника питания в целом. Формула изобретения l. Регулируемый источник тока, 4 содержащий задающий генератор, выполненный на интеграторе и релейном элементе, предназначенные для параллельного подключения к нагрузке усилительно-преобразовательные блоки, каждый иэ которых содержит регулятор тока, компаратор, силовой каскад и датчик тока, вход которого подключен к выходу силового каскада, один выход датчика тока через ключ пред.назначен для подключения к нагрузке, а другой выход подключен к одному входу регулятора тока, другой вход ,которого подключен к входу усилительно-преобразовательного блока, вход силового каскада подключен к выходу компаратора, первый вход которого в первом усилительно-преобразовательном блоке подключен к выходу интегратора, задающего генератора, вход которого подключен к выходу релейного элемента, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения качества регулирования и обеспечения независимости характера переходного процесса в нагрузке от числа параллельно включенных усилительно-преобразовательных блоков и параметров нагрузки, N усилительно-преобразовательных блоков разделены на один ведущий и N-1 ведомых идентичных усилительно-преобразовательных блоков, в каждый из них, кроме первого введены задающий генератор, аналогичный вышеуказанному, блок, компенсации изменения коэффициента передачи, содержащий общий резистор и N-1 параллельно включенных цепей, причем каждая иэ них содержит один ключ и один резистор, первый вывод которого подключен к одному выводу общего резистора, являющемуся входом блока компенсации, а второй вывод через ключ— к другому выводу общего резистора, являющемуся первым выходом блока компенсации, другие выходы которого подключены соответственно к управляющим входам упомянутых ключей, блок адаптации к изменению параметров цепи нагрузок, содержащий операционный усилитель, четыре резистора и конденсатор, один вывод которого подключен к общей шине, а другой вывод— через первый резистор к инвертирующему входу операционного усилителя, подключенному, в свою очередь, через первый резистор к выходу операционного усилителя, который является выходом блока адаптации, и сумматор, выход которого подключен к второму входу компаратора, выход регулятора тока через блок компенсации подключен к первому входу сумматора, второй вход которого подключен к выходу блока адаптации, первый вход которого подключен к второму выходу датчика тока, а второй вход - к входу усилительно-преобразовательного блока. 2. Источник тока по п.1, о т л ич а ю шийся тем, что число подключенных ключей в блоке компенсации 9 1534677 l0 изменения коэффициента передачи во вательно и подключены между I acex N усилительно-преобразователь-, входом и выходом релейного элеменных блоках равно числу включенных та, а точки соединения второго и N-1 ведомых усилительно-преобразова- третьего ключей подключены к первому 5 тельных блоков. выходу усилительно-преобразователь3. Источник тока по п.l, о т л и — ного блока, причем в ведущем уснлич а ю шийся тем, что, с целью тельно-преобразовательном блоке перунификации, каждый задающий генератор вый и третий ключи замкнуты, а втоснабжен узлом коммутации, содержащим 10 рой ключ разомкнут, в ведомых усилитри ключа, первый из них включен меж- тельно-преобразовательных блоках перду выходом интегратора и входом ре" .вый и третий ключи разомкнуты, а лейного элемента, второй и третий второй ключ замкнут. ключи включены между собой последоСоставитель С.Лузанов Редактор В.Петраш Техред М.Ходаннч Корректор М.Максимишинец Заказ 53 Тираж 489 Подписное ВЯИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прн ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35 ° Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 www.findpatent.ru Однако в ИС, рассмотренный способ использовать сложно, так как нельзя выполнить точное равенство , поэтому базовая схема интегрального источника тока выглядит следующим образом: Рис. 29. Базовая схема интегрального источника тока Если считать, VТ1 и VТ2 взаимосогласованными, то Из этого следует, что Iд = Iн и схема тоже является зеркалом тока. , (51) Поэтому переход база-коллектор транзистора VТ1 закрыт, и VТ1 всегда в активном режиме, поэтому для точки А и справедливы вышеуказанные уравнения. В ИС часто используется аналогичная схема на многоколлекторных транзисторах. Рис. 30. Схема модификации с многоколлекторным транзистором. Несмотря на простоту и высокую технологичность рассмотренные схемы не лишены недостатков: Невысокие токостабилизирующие свойства за счет отсутствия отрицательной обратной связи по току. Сложность регулировки соотношения Iн и Iд. Здесь это можно сделать только изменением геометрических размеров переходов, что не технологично. Поэтому для исключения этих недостатков в цепь эмиттера транзисторов вводят резистор. Рис. 31. Схема источника тока с резистором в цепи эмиттеров Для того чтобы найти взаимосвязь токов, запишем напряжения на базах транзисторов VТ1 и VТ2 (напряжение должно быть одинаковым) , (52) Так как , поэтому решим это уравнение относительноIэ2: Если транзисторы взаимосогласованные и изготовлены по групповой технологии, то , и если схема является зеркалом тока, тои (54) Как видно, в этой схеме появляется повышение температурной стабильности и появляется возможность регулировки соотношения токов за счет резисторов в цепи эмиттера. Схема очень широко применяется, но недостаток в том, что в ИС невозможно увеличить номиналы Rэ2 и Rэ1 больше 20 кОм. Самым простым решением является вместо этих резисторов включить в цепь эмиттеров еще один источник тока (Рис.32). Рис. 32. Источник тока с динамической нагрузкой Здесь основной ГСТ – транзисторы VТ1 и VТ2, а VТ3 и VТ4 выполняют роль высокоомных динамических нагрузок. Кроме того, широкое применение нашли источники тока, называемые двойным зеркалом тока. Рис. 33. Двойное зеркало тока Предположим, что в силу каких-то причин увеличился Iк(VТ1), это могло быть вызвано увеличением Iн или изменением питания. Тогда увеличивается падение напряжения на резисторе R1. Это приводит к уменьшению потенциала базы транзистора VТ3, транзистор VТ3 призакроется, его ток уменьшится, соответственно уменьшится итоже уменьшится и вернется в исходное состояние. Эту схему называют двойным зеркалом тока, так как Iн отслеживается Iк(VТ1) и Iэ(VТ1). Контрольные вопросы 1. Принципы построения источников тока в схемотехнике ОУ. 2. Базовая схема интегрального источника тока. 3. Схема источника тока с резисторами в цепи эмиттеров. 4. Схема двойного зеркала тока. studfiles.net Особенность данного варианта схемы заключается в повышенной точности регулировки стабилизации по току (практически от 1mA до 1А). При необходимости пределы регулировок можно изменить. Дальше будет приведена электрическая принципиальная схема устройства, рекомендации по настройке и пояснения. В качестве первоисточников использовались данные на радиоэлементы согласно спецификации производителей и базовые схемотехнические решения.Существует и ряд решений получения аналогичных параметров от других авторов, но их схемы не отвечают в полной мере требованиям, предъявляемым мной к данному устройству: С целью заполнения этого пробела, мной было разработано и изготовлено данное устройство. Сокращения:БП - блок питанияОУ - операционный усилительИМС - интегральная микросхема Т1 - трансформаторS1 - переключатель диапазона регулировки напряжения (0..7V и 6...12V граничные значения подстраиваются R4, R14. R15)"S2 - кнопка с самовозвратом* (контроль ограничения по току)D1-D4 - диодный мост (тип диодов или сборки определяется желаемым выходным током устройства)**С6-С7 - 0.1 мкф на напряжение выше чем между выводами 1 и 3 трансформатора T1 без нагрузкиDA1 - LM317 или аналогичная ИМС регулируемого стабилизатора напряженияС1 - 4700 ...10000мкф на 35V (возможно использование нескольких конденсаторов в параллельном включении :)С2, С4, С11, С12, С14, С16, С17 - 0,1мкфD5-D7 - любые выпрямительные диоды средней мощности (например 1N4007)С5 -1,0 мкф (на любое напряжение)СЗ, С9 - 100мкф на 16V и 35V соответственноR1 - 0.05...0.08R (медная проволока в эмалевой иззоляции 0.6mm длинной около 60 сантиметров, сопротивление подбирается исходя из падения напряжения выше напряжения смещения DA3 при токе 1-2 mА (для DA3- К140УД17 это около 80...100 микровольт)R2 - 470R, R3 - 10кОм (переменное)С8 - 1000 мкф на 35V, С10 - 10мкф на 10VR5 - 1кОм (нагрузочный, необходим для получения тока нагрузки стабилизатора в 6mA. согласно спецификации DA2)R6 -100R. R7- 26kOm". R8 - 68kOm*. R9-51kOm, R10-2kOm. R11 - 1МОм. R12 - 12кОм". R13 - 10кОм (переменное)С12, С15 - 68...100 пикофарад. С13 - 1мкф на 50 и более вольтR16 - 1 ... 5R 5W (используется для удобства выбора установки граничного значения тока при нажатии на кнопку S2)D8 - АЛ107 (или любой другой светодиод но желательно с малым падением напряжения в открытом состоянии(около 1.6V при токе 2mA))DA2 - LM7906 (или аналогичная ИМС стабилизатора напряжения на минус 6 вольт)DA3 - К140УД17 (любой маломощный прецезионный усилитель с напряжением смещения меньше милливольта и питанием 30 и более вольт)DA4 - К140УД7 (любой усилитель средней мощности (с током нагрузки до 2mA при выбранном диапазоне напряжений)Цифровые вольтметры использованы для получения большей точности установки напряжения и тока.но их применение необязательно, и могут быть заменены стрелочными индикаторами с ухудшениемточности измерения в последнем случае.*должны быть рассчитаны на коммутацию максимального тока**желательно использовать диоды или диодный мост с 50...100% запасом по граничному значению тока Типичные осциллограммы пульсаций на нагрузке при максимальном токе:Нагрузка резистивная 10mV / 5mS на деление: Для удобства восприятия схема разделена на функциональные блоки.Краткое описание назначения блоков: Описание работы устройства и назначения элементов: С вторичной обмотки понижающего трансформатора Т1 через первую группу контактов переключателя S1 переменное напряжение выбранной величины (9 и 16 вольт соответственно без нагрузки) подается на диодный мост D1-D4 где преобразуется в не стабилизированное постоянное напряжение. Конденсаторы С6 и С7 снижают уровень импульсных помех проникающих из электросети.Далее это напряжение сглаживается конденсатором С1 и фильтруется С2 после чего подается на вход основного регулирующего элемента - DA1.Для управления выходным напряжением DA1 используется источник отрицательного напряжения -6V а так-же сопротивления R2-R4, R14, R15 и вторая группа контактов переключателя S1 для коммутации выбранного диапазона напряжений.Назначение этих сопротивлений такое:R2 - обратная связь по напряжению ОУ DA1, его значение выбирается из отношения к сумме сопротивлений R3,R4,R14,R5 и определяет значение выходного напряжения.Его значение выбрано вдвое больше обычного (240 Ом) с целью снижения выходного тока ОУ DA4 (в режиме стабилизации тока через светодиод индикации включения режима ограничения тока D8 ток составляет около 2mA при минимальном выходном токе источника питания).R15 - отвечает за нулевое значение выходного напряжения БП при выбранном диапазоне регулировки выходного напряжения от 0 до 6...7 вольт и выкрученном в минимум (в 0Ом) сопротивлении R3 регулировки выходного напряжения.R4 - определяет максимальное выходное напряжение обоих диапазонов.R14 - устанавливает минимальное напряжение для диапазона 6...12V.Изменение этих сопротивление вызывает некоторое взаимное влияние на выходные значения напряжений и для полной калибровки процедуру подбора этих сопротивлений следует повторить несколько раз, используя подстроечные резисторы на момент калибровки.Накопительный конденсатор С3 и фильтрующий С4 используются для снижения уровня выходных пульсаций БП.Если заменить R1 и С5 перемычкой и исключить блоки усилителя напряжения и регулятора тока получится обычный стабилизатор напряжения без регулировки и контроля выходного тока, для его регулировки и ограничения и введены данные элементы. *Сопротивление R1 является токоизмерительным, выделяемое на нем напряжение пропорционально выходному току устройства. Конденсатор С5 служит для шунтирования переменной составляющей выделяемой на сопротивлении R1 в процессе регулирования напряжения при большом токе нагрузки и ее импульсном характере, поскольку источник опорного напряжения привязан к входу этого резистора а не выходу, как предлагается делать в ряде решений других авторов. Такое включение выбрано из соображений получения минимума пульсаций выделяемых на R1 при работе стабилизатора DA1.В противном случае напряжения пульсаций на входе ОУ DA3 составит около 10 милливольт, что после усиления с выбранным коэффициентом усиления около 200-250 раз (подбирается R7 в зависимости от реального значения сопротивления R1 с целью получить 10 вольт напряжения на выходе DA3 при выходном токе БП в 1A с последующим выводом на цифровой вольтметр) на выходе DA3 мы получим 2...2,5 вольта пульсаций, что сказывается на точности измерений и позволяет осуществлять только грубую регулировку стабилизации тока. Даже шунтирование обратной связи через R7 конденсатором C13 и тем самым снижение коэффициента усиления DA3 по переменной составляющей до 1 раза оставляет эти пульсации на выходе DA3 и делает невозможным поддерживать точность измерения и регулировки выходного тока лучше чем с точностью определяемой уровнем этих пульсаций. **Итак соотношение сопротивлений R6 и R7 определяет коэффициент усиления инвертирующего ОУ DA2 по постоянному напряжению. Поскольку неизбежен разброс параметров сопротивления R1, то следует подобрать значение R7 согласно вышеуказанным соображениям. При этом чем ниже будет сопротивление R1, тем меньшее влияние оно будет оказывать на стабильность выходного напряжения, на стабильность выходного напряжения в режиме стабилизации тока оно влияет еще в меньшей степени. Минимальное значение этого сопротивления определяется исходя из того, с какой точностью необходимо поддерживать и измерять минимальный выходной ток и в этом плане зависит от возможностей применяемого ОУ DA3, а именно параметром минимального напряжения смещения нуля. Для выбранной ИМС оно составляет 75 микровольт.Далее усиленное напряжение подается на цифровой вольтметр и на делитель R8, R9 опорой которого служит источник -6V. Сопротивление R8 подбирается из цели получить нулевое напряжение на фильтрующем конденсаторе C16 при необходимом ограничении максимального тока (в данном схеме это +10 вольт на выходе DA3).***На DA4 собран регулятор тока, напряжение снимаемое с делителя R8, R9 сравнивается с опорным регулируемым посредством R13 напряжением и усиленная разность этих напряжений через светодиод D8 прикладывается к входу управления ОУ DA1 таким образом, что при увеличении выходного тока БП выше выбранного значения, напряжение на управляющем входе DA1 начинает снижаться, при этом начинает светиться светодиод D8, сигнализируя о переходе БП в режим стабилизации тока. Яркость его свечения обратнопропорциональна выходному току БП.R10 и R11 определяют коэффициент усиления ОУ DA4, при этом R11 подключен не к выходу DA4 а к управляющему входу DA1 что бы уменьшить влияние падения напряжения на D8 на работу устройства, коэффициент усиления по переменной составляющей близок к единице благодаря наличию конденсатора C14. Светодиод D8 целесообразно подобрать с минимальным падением напряжения в открытом состоянии, в противном случае может потребоваться изменение напряжения источника -6V до -7 и более вольт или заменить его обычным выпрямительным диодом отказавшись от индикации режима стабилизации тока.R12 служит для установки минимального тока нагрузки.С12 и С15 устраняют самовозбуждение ОУ.Источник -6V работает следующим образом.Переменное напряжение с контакта 3 (противоположного от не коммутируемого 1) выпрямляется цепочкой С8, D6, D7 включенной по схеме умножителя напряжения и заряжает конденсатор C9, на котором образуется около -32 вольт не стабилизированного напряжения.Далее это не стабилизированное напряжение подается на вход ИМС стабилизатора отрицательного фиксированного напряжения -6V DA2 LM7906, на выходе которого формируется стабилизированное напряжение - 6V. Для правильной работы DA2 требуется наличие нагрузки с током не менее 5mA согласно спецификации производителя, для этой цели установлен R5, кроме того необходимо наличие конденсаторов C11, C12 согласно все тех же рекомендаций производителя во избежание входа ИМС в режим самовозбуждения. Важно разместить эти конденсаторы как можно ближе к выводам DA2, иначе их применение окажется неэффективным. Разумеется необходимо установить DA1 и диодный мост на теплоотвод, выделяемая на них тепловая мощность зависит от выбранного напряжения нагрузке и в худшем случае составляет около 8...10 ватт для данной схемы.Как лучше всего соединять блоки и отдельные элементы показано на схеме, при несоблюдении этих рекомендаций возможно повышение уровня пульсаций.Усилитель напряжения целесообразно экранировать в случае применения пластикового корпуса устройства, корпуса переменных резисторов нужно заземлить на вход R1 (общую точку всех токов устройства). Примечания:*Ток в этом случае будет определяться значением сопротивления нагрузки и максимально возможным значением тока для ОУ DA1, что составляет около 2 ампер при падении напряжения на DA1 не более 15 вольт согласно рекомендациям производителя.Таким образом данная схема потенциально способна выдерживать и регулировать токи до 2 ампер, но значение в 1 ампер выбрано мной их соображений тепловыделения на регулирующем элементе, точностью поддержания выходного тока с разницей в 1-2mA и отсутствия необходимости в токах более 1А.По моему убеждению на бОльшие токи целесообразней применять импульсные стабилизаторы напряжения, а данное устройство призвано заменить гальванические элементы питания переносимых устройств на время их наладки.**В случае применения цифрового вольтметра о наличии значительного уровня этих пульсаций будет говорить хаотичное 'скакание' цифр в последних разрядах. Поэтому применение цифровых вольтметров целесообразно и для контроля за уровнем пульсаций как самого БП так вызванных работой питаемых устройств.***Применение этого делителя вызвано целью упростить схему, но имеет побочный эффект в виде снижения выходного напряжения при выкрученном регуляторе тока на минимальное его значение даже в отсутствие нагрузки. Но это не влияет на возможность регулировки тока начиная с единиц миллиампер и на точность поддержания этих значений. В противном случае необходимо заменить этот делитель еще одним инвертирующим усилителем, что представляется нецелесообразным. А для тех, кому не требуется повышенная точность поддержания выходного тока на нагрузке БП, вообще можно исключить блок усилителя напряжения оставив только регулятор тока на DA4 подключив его вход к R1 и увеличив сопротивление последнего, но данная статья направлена на противоположные цели. Оригинал - isto4nik-toka.blogspot.com/ datasheet LM317 datasheet LM7906 datasheet К140УД17 datasheet К140УД7 radio-bes.do.amИсточник тока управляемый напряжением с изменением направления тока. Регулируемый источник тока схема
Простой источник питания с регулируемым напряжением
Привет! Это моя первая инструкция! Все мы окружены электрическими приборами с разными спецификациями. Большинство их них работает напрямую от сети 220 В переменного тока. Но что делать, если вы придумываете какой-либо нестандартный прибор, или выполняете проект, для которого требуется конкретное напряжение, да к тому же и с постоянным током. Поэтому у меня и появилось желание изготовить источник питания, выдающий различное напряжение, и использующий регулятор напряжения lm317 на интегральной схеме.Что делает источник питания?
Вначале необходимо понять назначение источника питания.• Он должен преобразовывать переменный ток, полученный из сети переменного тока, в постоянный ток.• Он должен выдавать напряжение по выбору пользователя, в диапазоне от 2 В до 25 В. Список необходимых компонентов
Составление электрической схемы
Введение в Lm317
Объяснение схемы подключения Lm317
• Это продолжение предыдущей электрической схемы. Для лучшего понимания, схема подключения lm317 показана здесь подробно.• Для обеспечения фильтрации на входе рекомендуется использовать конденсатор емкостью в 0.1 микрофарады. Очень желательно не размещать его вблизи основного фильтрующего конденсатора (в нашем случае, это конденсатор емкостью 2200 микрофарад).• Использование конденсатора в 100 микрофарад рекомендуется для улучшения гашения ряби. Он предотвращает усиление ряби, возникающее при увеличении устанавливаемого напряжения.• Конденсатор емкостью в 1 микрофараду улучшает переходную характеристику, но не является необходимым для стабилизации напряжения.• Диоды защиты D1 и D2 (оба - 1n5822) обеспечивают путь разряда с низким импедансом, предотвращая разряд конденсатора в выход регулятора напряжения.• Сопротивления R1 и R2 нужны для установки выходного напряжения• На рисунке приведено уравнение управления. Здесь сопротивление R1 равно 1 кОм, а сопротивление R2 (потенциометр с сопротивлением 10 кОм) является переменным. Поэтому получаемое на выходе напряжение, согласно данному аппроксимированному уравнению, задается изменением сопротивления R2.• При необходимости получить дополнительную информацию по характеристикам lm317 на интегральной схеме, такую информацию найти в Интернете. • Теперь выходное напряжение можно подключить к вольтметру с ЖК-дисплеем, или можно использовать мультиметр для замера напряжения.• Замечание: Величины сопротивлений R1 и R2 выбираются из соображений удобства. Другими словами, нет какого-либо твердого правила, которое говорило бы, что сопротивление R1 должно всегда быть 1 кОм, а сопротивление R2 должно быть переменным до 10 кОм. Кроме того, если нужно фиксированное выходное напряжение, то можно установить фиксированное сопротивление R2 вместо переменного. Используя приведенную управляющую формулу, можно выбирать параметры R1 и R2 по своему усмотрению.Завершение составления электрической схемы
Пайка печатной платы
• Эта часть работы выполняется «руками».• Необходимо убедиться, что все компоненты соединены в точности, как показано на электрической схеме.• На входе и выходе используются винтовые зажимы• Перед включением изготовленного источника питания в электрическую сеть нужно дважды проверить схему.• В целях безопасности перед подключением устройства в электрическую сеть необходимо надеть изолированную или резиновую обувь.• Если все выполнено правильно, то отсутствует вероятность какой-либо опасности. Однако вся ответственность лежит исключительно на вас!• Окончательная электрическая схема показана выше. (Диоды я припаял с обратной стороны монтажной платы. Простите меня за непрофессиональную пайку!).Original article in English Источник тока управляемый напряжением
Работа источника тока
Схема управляемого источника тока
Позиционное обозначение
Наименование
Конденсаторы
C1
K73-16 0,01 мкФ ± 20%, 630 В
C2, C3
0,47 мкФ-К-1Н-Н5 50 Вольт, ф. Hitano
C4
100 пФ-J-1H-H5 50 Вольт, ф. Hitano
C5
0,47 мкФ-К-1Н-Н5 50 Вольт, ф. Hitano
Резисторы
R1, R2
C2-29B-0,125-101 Ом ± 0.05 %
R3
C2-23-0,25-33 Ом ± 5 %
R4
C2-29B-0,125-101 Ом ± 0.05 %
R5
1 Ом ± 0.01 % Astro 2000 axial ф. Megatron Electronic
R6, R7
C2-29B-0,125-200 Ом ± 0.05 %
R8, R9
C2-29B-0,125-10 кОм ± 0.05 %
Транзисторы и диоды
VT1
TIP3055 ф. Motorola
VT2
TIP2955 ф. Motorola
VD1
Трансил-диод двунаправленный 1.5KE350CA ф. STMicroelectronics
Схемы и модули
h2
Светодиодная коммутаторная лампа СКЛ-14БЛ-220П “Протон”
DA1
Преобразователь напряжения TML40215 ф. TRACO POWER
DA2
Микросхема операционного усилителя OP2177AR
Q1
Автоматический выключатель УкрЕМ ВА-2010-S 2p 4А “Аско”
"Космический" блок битания или как я создавал регулируемый стабилизатор напряжения/тока
Сайт промщиков-радиолюбителей - Несколько схем источников питания
Регулируемый источник тока
Базовые схемы источников тока
Основные модификации источников тока
Регулируемый источник тока и напряжения на LM317 - ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ - radio-bes
Предлагаю схему регулируемого источника тока и напряжения на базе ИМС LM317.
Нагрузка импульсная (электродвигатель) 20mV / 5mS на деление:
интернет-магазин светодиодного освещения
Пн - Вс с 10:30 до 20:00
Санкт-Петербург, просп. Энгельса, 138, корп. 1, тк ''Стройдвор''
Поделиться с друзьями: