Импульсный регулируемый стабилизатор напряжения по принципу действия предлагаемое устройство — импульсный стабилизатор с широким интервалом изменения выходного напряжения. Его отличают использование коммутатора на БСИТ и специализированной управляющей микросхемы TL494, которая содержит два операционных усилителя в контуре обратной связи широтноимпульсного регулятора, что позволяет организовать ООС по напряжению и по току.
Основные технические характеристики
Входное напряжение, В 40…45
Выходное напряжение, В 1…30
Максимальный выходной ток, А 8
Частота преобразования, кГц 40
Выходное сопротивление, Ом, не более 0,01
Принципиальная схема устройства показана на рис.
Силовая часть стабилизатора состоит из БСИТ VT1, разрядного диода VD6, накопительного дросселя L1, выходного фильтра С16— С18 и цепи формирования области безопасной работы (ОБР) транзистора VT1 на элементах Т2, R7, VD1, С5. Силовая часть имеет традиционное строение, за исключением цепи формирования ОБР.
Индуктивность первичной обмотки трансформатора тока Т2 ограничивает скорость нарастания тока через открытый транзистор VT1. После закрывания этого транзистора энергия, накопленная магнитопроводом трансформатора Т2, возвращается во входную цепь через правый по схеме диод сборки VD1.
Скорость нарастания напряжения на БСИТ VT1 ограничивает конденсатор С5. Так,цепь формирования ОБР облегчает условия коммутации транзистора VT 1, уменьшает потери энергии в нем и поэтому повышает КПД стабилизатора. Левый по схеме диод сборки VD1 защищает БСИТ VT1 от протекания обратного тока в цепи Т2С5. Управление БСИТУП осуществляется через трансформатор Т1 и транзистор VT3, эмиттер которого через резистор R8 подключен к коллекторам выходных транзисторов микросхемы DA1 (выводы 8 и 11).
Сопротивление резистора R8 определяет ток затвора БСИТ VT 1. Цепь VD2VD3R1 ограничивает выбросы обратного напряжения на затворе. Узел управления собран на специализированной микросхеме TL494 (DA1), включенной по типовой схеме в однотактном режиме (вывод 13 соединен с выводом 7). получить минимальное выходное напряжение примерно 1 В, выбрано малое (около 0,9 В) образцовое напряжение на выводе 2 DA1 Делитель R15R16 задает максимальную скважность управляющих импульсов (максимальная длительность этих импульсов должна быть ограничена временем рассеивания энергии, накопленной в магнитопроводах трансформаторов Т1 и Т2). Цепи R14C12 и R13C11 служат для коррекции АЧХ контура управления.
Конденсатор С14 и резистор R21 определяют частоту преобразования (около 40 кГц). R24, R25, R20, VD8 — цепь отрицательной обратной связи по напряжению. Переменным резистором R24 регулируют выходное напряжение. Параллельно соединенные резисторы R4 и R5 образуют датчик выходного тока, напряжение которого поступает на второй ОУ цепи обратной связи микросхемы DA1 (выводы 15 и 16). Порог ограничения выходного тока регулируют подстроечным резистором R19.
Операционный усилитель DA2 обеспечивает отключение нагрузки, когда ее ток превышает допустимый предел. ОУ DA2 работает как компаратор, его входы подключены к входам (выводы 15 и 16 DA1) второго ОУ микросхемы DA1. Выход ОУ DA2 подключен через резистор R22, выключатель SA1 и диод VD7 к неинвертирующему входу ОУ (вывод 3).
Если выключатель SA1 замкнут, то при перегрузке из-за положительной обратной связи на выходе ОУ DA2 появится напряжение около 10 В, которое станет удерживать ОУ в таком состоянии и блокировать выходные импульсы микросхемы DA1 напряжением, подаваемым на вывод 16, в результате чего нагрузка будет отключена. Для ее включения нужно разомкнуть выключатель SA1 или отключить и снова включить питание стабилизатора.
При разомкнутом выключателе SA1 стабилизатор будет работать в режиме ограничения тока. Индикатор HL1 светится как в режиме ограничения тока нагрузки, так и при ее отключении. Если режим выключения при перегрузке не нужен, то элементы DA2, SA1, HL1, VD7, R22, R23, R26 можно не устанавливать. Внутренний стабилизатор напряжения VT2VD4VD5R2R3C3C4C6—С10 обеспечивает питание цепи управления.
Конструкция и детали импульсный регулируемый стабилизатор напряжения.
Все детали, кроме переменного резистора R24, светодиода HL1 и выключателя SA1, смонтированы на печатной плате (рис.)
из односторонне фольгированного стеклотекстолита. Вдоль печатных проводников, по которым течет ток нагрузки, припаян медный провод диаметром около 1 мм. В стабилизаторе применены следующие детали. Оксидные конденсаторы С1, СЗ, С6, CIO, С17, С18 — К50-29. Через конденсатор С5 протекает большой импульсный ток, поэтому он составлен из трех параллельно соединенных С5.1—С5.3 по 0,033 мкФ из серии К71-5, как показано на рис.
Остальные конденсаторы — любые пленочные или керамические. Левый по схеме (см. рис. 1) диод сборки VD1 должен иметь максимально допустимое обратное напряжение не менее 250 В и максимальный прямой ток не менее 3 А (например, КД637ГС—КД637ЕС, FR604— FR607). Правый по схеме диод сборки VD1 можно заменить на КД213А. Диод VD6 — любой из серий КД2999, КД2997 или аналогичный. БСИТ КП954А (VT1) можно заменить на КП958А,КП958Б,КП973А,КП973Б.
Транзистор VT2 должен иметь допустимую рассеиваемую мощность не менее 1 Вт и коэффициент передачи тока базы более 40, например, КТ815В, установленный на теплоотводе с площадью охлаждающей поверхности не менее 3 см2. Транзистор КТ940А (VT3) заменим на КТ630А—КТ630Г, учитывая их другую цоколевку. Резисторы датчика тока R4 и R5 — импортные металлодиэлектрические, их допустимо заменить на МЛТ-2. Микросхему TL494 (DA1) выпускают многие фирмы. Она может иметь иное обозначение (например,KIA494P), ее найти нетрудно, поскольку она широко используется в блоках питания компьютеров. Такую микросхему можно заменить отечественным аналогом КР1114ЕУ4. ОУ К140УД6 (DA2) заменим на К140УД7 без изменения рисунка проводников печатной платы.
БСИТ VT1 и диодная сборка VD1 установлены на общем теплоотводе площадью охлаждающей поверхности около 370 см2, диод VD6 — на теплоотводе площадью около 130 см2. Для изготовления моточных деталей применены магнитопроводы из феррита 2000НМ и провод ПЭВ-1. Дроссель L1 намотан на магнитопроводе типоразмера Ш15х12 с зазором 0,85 мм и содержит 27 витков жгута из 12 проводов диаметром 0,5 мм.Трансформатор Т1 намотан на кольцевом магнитопроводе К20х10х5.
Первичная обмотка (I) содержит 200 витков провода диаметром 0,23 мм, вторичная (II) — 20 витков провода диаметром 0,33 мм, сложенного вчетверо. Трансформатор тока Т2 намотан на магнитопроводе типоразмера Б22 с зазором 0,26 мм. Его первичная обмотка содержит 8 витков жгута из 8 проводов диаметром 0,33 мм, а вторичная — 37 витков того же провода.
Налаживание импульсный регулируемый стабилизатор напряжения
заключается в установке порога срабатывания компаратора DA2. Это делают при среднем положении движка подстроечного резистора R23, верхнем по схеме положении движка переменного резистора R24 и выключенном SA1. К выходу через амперметр подключают такую регулируемую нагрузку (1,5…2 Ом), чтобы стабилизатор вошел в режим ограничения тока.
Далее движок подстроечного резистора R19 перемещают до погасания светодиода HL1, затем медленно в противоположном направлении до его включения. Если светодиод HL1 не включается при ограничении тока нагрузки или включается при меньшем токе, перемещают движок подстроечного резистора R23 в такое положение, чтобы при плавном увеличении тока нагрузки включение светодиода HL1 совпадало с моментом ограничения тока нагрузки.
Устройство можно использовать при меньшем входном напряжении 25…30 В, но максимальное выходное напряжение уменьшится до 18 В. В этом случае элементы R2, R3, VT2 и VD4 не устанавливают. Вместо стабилитрона VD4 устанавливают резистор сопротивлением 2 кОм и мощностью рассеяния 0,25 Вт. Резисторы R2 и R3 заменяют перемычками. Соединяют контактные площадки базы и эмиттера транзистора VT2. Сопротивление резистора R8 уменьшают до 43 Ом. Число витков вторичной обмотки (II) трансформатора Т1 увеличивают до 40.
Источник журнал радио.