Регульований блок живлення - невід'ємна частина радіоаматорський лабораторії. В журналі "Радіо" було описано чимало подібних пристроїв, проте деякі з них мають низький ККД. Справа в тому, що найчастіше лабораторні блоки живлення виготовляють на основі лінійних стабілізаторів, оскільки усунути основний недолік імпульсних джерел - підвищений рівень пульсацій - нерідко дуже складно. Як правило, наслідок подібного схемотехнічного рішення - підвищені втрати потужності. Автор пропонує свій варіант вирішення цієї проблеми.

Збільшити ККД стабілізатора можна, зробивши його двуступенным: перша ступінь - імпульсний попередній стабілізатор; друга - звичайний лінійний. Обидві ступеня охоплені зворотним зв'язком, завдяки якій на лінійному стабілізаторі підтримується мінімально допустиме падіння напруги і, тим самим, забезпечується високий ККД.

Імпульсні стабілізатори, зібрані на сучасній елементній базі [1, 2], забезпечують високі експлуатаційні параметри, в тому числі малі втрати. Ці пристрої були взяті за основу при розробці пропонованого лабораторного блоку харчування.

Основні технічні характеристики

  • Вхідна напруга, В......43
  • Інтервал вихідної напруги, В......0...35
  • Максимальний струм навантаження, А......7,5
  • Частота перетворення імпульсного стабілізатора, кГц......55

Схема пристрою показана на рис. 1. Імпульсний стабілізатор першої ступені зібраний на мікросхемі ШИ-контролера TL598 (DA4) фірми Texas Instruments, яка керує комутуючим транзистором IRF9540 (VT3). Мікросхема TL598 відрізняється від поширеної TL494 наявністю на виході двотактного підсилювача (найближчий за характеристиками вітчизняний ШИ-контролер - КР1114ЕУ4). Застосування саме цієї мікросхеми обумовлено її високими технічними параметрами: вихідним струмом до 0,2 А, тактовою частотою до 300 кГц, а також невеликою ціною.

Потужний лабораторний блок живлення з підвищеним ККД

Використання комутуючих польового транзистора IRF9540 (VT3) і діода Шоткі КД2998Г (VD2) з малими падінням напруги і часом відновлення дозволили збільшити ККД імпульсного стабілізатора приблизно до 90 %. Для збільшення межі регулювання вихідної напруги буферний підсилювач на транзисторній складання VT2 живлять від допоміжного стабілізатора на мікросхемі DA2. Параметричний стабілізатор напруги на польовому транзисторі VT4 і стабілітроні VD9 покращує коефіцієнт стабілізації і дозволяє працювати при більшому вхідній напрузі. Резистор R9 в ланцюзі фільтруючого конденсатора С8 захищає мікросхему DA2 від перевантаження в момент включення пристрою.

З виходу імпульсного стабілізатора напруга надходить на лінійний стабілізатор зібраний на мікросхемі DA1 з малим падінням напруги. При такому схемному рішенні вихідні характеристики лабораторного блоку визначаються параметрами мікросхеми, яка забезпечує хороше придушення пульсацій, захист по струму і від перегріву, а втрати потужності на ній приблизно рівні 5 %.

Щоб вихідна напруга блоку регулювати від нуля, у ланцюг керуючої виведення мікросхеми DA1 подають напругу -15 від окремого джерела.

Транзисторна оптопара U1 підтримує падіння напруги на лінійному стабілізаторі приблизно 1,5 Ст. Якщо падіння напруги на мікросхемі збільшується (наприклад, внаслідок збільшення вхідної напруги), випромінюючий діод оптопари і, відповідно, фототранзистор відкриваються. ШИ-контролер вимикається, закриваючи комутує транзистор. Напруга на вході лінійного стабілізатора зменшиться.

Для підвищення стабільності резистор R3 розміщують якомога ближче до мікросхемі стабілізатора DA1.

Дроселі L1, L2 - відрізки феритових трубок, надягнутих на висновки затворів польових транзисторів VT1, VT3. Довжина цих трубок дорівнює приблизно половині довжини виводу.

Дросель L3 намотують на двох складених разом кільцевих магнітопроводах К36х25х7,5 з пермаллоя МП140. Його обмотка містить 45 витків, які намотані у два дроту ПЕВ-2 діаметром 1 мм, покладених рівномірно по периметру магнітопровода.

Оскільки при струмі навантаження, близькому до максимального, на стабілізаторі DA1 і транзисторі VT3 виділяється значна потужність, їх слід встановити на радіатори площею не менше 30 см2. Транзистор IRF9540 (VT3) допустимо замінити на IRF4905, а транзистор IRF1010N (VT1) - на BUZ11, IRF540, КП727Б.

Площа тепловідводів розраховують за методикою, викладеною в [3].

Якщо буде потрібно блок з вихідним струмом, що перевищує 7,5 А, необхідно додати ще один стабілізатор DA5 паралельно DA1 (рис. 2). Тоді максимальний струм навантаження досягне 15 А. В цьому випадку дросель L3 намотують джгутом, що складається з чотирьох проводів ПЕВ-2 діаметром 1 мм, і збільшують приблизно в два рази ємність конденсаторів С1 - C3. Резистори R18, R19 підбирають по однаковій мірі нагрівання мікросхем DA1, DA5. ШИ-контролер слід замінити іншим, допускає роботу на більш високій частоті, наприклад, КР1156ЕУ2.

Якщо ж необхідність у великому струмі навантаження немає, стабілізатор КР142ЕН22А можна замінити на КР142ЕН22 (максимальний струм 5 А) або КР142ЕН12А(1,5 А).

Література

  • Миронов А. Імпульсний стабілізатор напруги з підвищеним ККД. - Радіо, 2000, № 11, с. 44, 45.
  • Миронов А. Застосування синхронних випрямлячів в імпульсних стабілізаторах напруги. - Радіо, 2001, № 10, с. 38, 39.
  • Семенов Б. Ю. Силова електроніка для любителів і професіоналів. - М.: Солон-Р 2001, с. 115-121
  • Автор: С. Коренєв, Красноярськ р.

    Add comment

    Навігація

    Інструкції з експлуатації

    Copyright © 2019 Електричні принципові схеми.