Лабораторный блок питания с защитой, если нам нужен блок питания, способный обеспечить регулируемое стабилизированное напряжение примерно от 5 В до максимального 22-24 В и выходным током от 7 до 10 А с дополнительным регулируемым ограничителем тока, то эта схема в самый раз то, что нужно. Этот блок питания оснащен ограничением по току, который ступенчато устанавливается на несколько значений, а именно 500 мА, 1, 2, 3, 5 и 7 А, но можно сделать и плавное ограничение.
Многие могут заметить зачем такие сложности, да и еще схемотехника довольно старовата и еще в добавок это линейный источник. Много раз отвечал на такие вопросы, иногда бывает очень полезно иметь линейный источник питания с ограничением тока хотя бы до 5 А. Сейчас, конечно, огромный выбор импульсных лабораторных источников вот, к примеру такой его характеристики сами говорят за себя, довольно неплохие. Принципиальная схема лабораторный блок питания с защитой представлена на рисунке.
Начнем с тороидального силового трансформатора T1 вторичная обмотка рассчитана на выходное напряжение 20-22 В при токе 7 А, хотя можно сделать ее с отводами, тем самым облегчить режим работы транзисторов. Далее напряжение выпрямляется диодным мостом RS1, затем сглаживается конденсатором С5, 10 000 мкф. Это напряжение непосредственно подается на коллекторы транзисторов TR2, TR3 и ТР4. Оно же используется для питания микросхемы IC2, достаточно многим известной LM723, стабилизированным напряжением примерно 24 В, которое стабилизированно стабилитроном DZ1.
Как показано на схеме лабораторный блок питания с защитой, потенциометр R22, подключенный к выводу 4 микросхемы IC2, позволяет изменять величину выходного напряжения. Поворачивая этот потенциометр в сторону R23 (соединенного на общий провод), мы получаем максимальное стабилизированное напряжение с выхода, а поворачивая его в сторону R3, R4 и R5, минимальное стабилизированное напряжение. С другой стороны, подстроечный резистор R23, включенный последовательно с этим потенциометром, позволяет нам определить значение максимального напряжения, которое мы хотим иметь на выходе. Чтобы определить значение минимального напряжения, которое мы имеем на выходе, мы используем подстроечный резистор R13, вывод которого, как показано на схеме, подключен к выводу 5 микросхемы IC2.
Небольшой итог, схема имеет два подстроечного резистора (R13 и R23) и потенциометр R22 подстроечным резистором R13 регулируется минимальное выходное напряжение, а резистор R23 для регулировки максимального напряжения, на выходе, и потенциометр R22 используется для изменения выходного напряжения между этими двумя значениями.
Может возникнет вопрос, что хорошего в ограничении значения выходного напряжения. К примеру, мы хотим использовать эту схему для постоянного питания преобразователя на 12 В, и можем установить минимальное значение на 10 В с помощью R13 а максимальное значение на 14 В с помощью R23, чтобы окончательно выставить выходное напряжение до 12 В при помощи резистора R22. Таким образом, мы будем уверены, что даже в случае случайного поворота потенциометра R22 напряжение, питающее преобразователь, не выйдет за пределы, что может привести к выходу из строя.
Далее с вывода 10 микросхемы 723, управляющее напряжение подается на транзистор TR1, который, в свою очередь, управляет транзисторами TR2, TR3 и TR4. Стабилизированное напряжение снимается через мощные резисторы 0,27 Ом 10 Вт (R3, R4 и R5), которое подается на выходные клеммы. Работа операционных усилителей IC1-A и IC1-B, LM358, операционный усилитель IC1-B, неинвертирующий вход которого подключен к выходу источника питания, а инвертирующий вход с резистора R5 установлены в ограничителе тока, чтобы защитить питающую цепь и сам источник питания от возможного короткого замыкания или перегрузки.Вариант исполнения в корпусе показан на рисунке.
Шестипозиционный переключатель S2 позволяет нам выбирать следующие значения максимального тока, а именно пол. 1 = макс. 0,5 A, пол. 2 = макс. 1 A, пол. 3 = макс. 2 A, пол. 4 = макс. 3 A, пол. 5 = макс. 5 A, пол. 6 = макс. 7 А примерно. Поэтому, если нам нужно запитать схему, потребляющую ток менее 1 А, устанавливаем переключатель S2 в положение 2. Небольшое примечание, если ток, потребляемый нагрузкой, по какой-либо причине превышает максимальный ток, выбранный с помощью переключателя S2, микросхема будет снижать выходное напряжение до тех пор, пока не будет достигнут максимальный ток, и более того, это сигнализируется зажиганием светодиода DL1.
Напряжение на выходе операционного усилителя IC1-B подается на вывод 2 микросхемы IC2, и, как только его значение превышает 0,7 В, напряжение на выводе 3 IC2 автоматически ограничивает потребляемый ток до максимального значения установленного переключателя S2. Если мы изменим положение переключателя S2, мы изменим только коэффициент усиления операционного усилителя IC1-B, чтобы всегда получать на его выходе напряжение 0,7 В для каждого положения переключателя. Также, когда напряжение между выводами 2 и 3 IC2 достигает 0,7 В, PNP-транзистор TR5 открывается и подает положительное напряжение на неинвертирующий вывод операционного усилителя IC1-A, который с включением светодиода DL1, информирует нас о срабатывании защиты.
Поэтому, если на выходе произойдет короткое замыкание, источник питания немедленно перейдет в защиту, доведя напряжение до минимального уровня и ограничив выходной ток до значения, выбранного с помощью переключателя S2. После устранения короткого замыкания источник питания автоматически возвращается в исходное состояние.
Предположим, мы установили переключатель S2 на максимальный ток 1 А, нагрузка, которую мы подключаем, имеет меньшее потребление. Может случиться так, что при включении светодиод DL1 начинает подмигивать доли секунды, а потом гаснет. Это совершенно нормально, так как если на входе питаемой нагрузки стоят электролитические конденсаторы большой емкости, то последние будут кратковременно потреблять большой ток в момент их заряда, чем и объясняется кратковременное срабатывание защиты. Однако, как только ток возвращается в норму и падает ниже предела, выбранного с помощью S2, защита снимается и, следовательно, отключается DL1 и источник работает стабильно.