Импульсный лабораторный блок питания, у которого независимо и плавно регулируются и напряжение, и порог ограничения тока. Вся логика управления держится на одной микросхеме TL494, а силовая часть — это классический понижающий преобразователь на транзисторе и дросселе.
Назначение и основные параметры
Схема представляет собой ключевой (импульсный) регулируемый источник питания, который удобно использовать как лабораторный: выходное напряжение задаётся одним потенциометром, порог срабатывания токовой защиты — другим. Благодаря импульсному принципу работы преобразователь не рассеивает на проходном элементе всю разницу между входом и выходом, как это делает линейный стабилизатор, поэтому при токе в несколько ампер радиатор нужен несравнимо меньший.
- выходное напряжение 0…25 В;
- ограничение тока 0…5 А (реально регулируемый участок — 0,5 А…5 А);
- плавная регулировка и напряжения, и тока;
- питание: 24 В переменного тока либо 2x24 В переменного тока.
Сердце схемы — TL494
Управляющим узлом служит ШИМ-контроллер TL494. Это специализированная микросхема для импульсных источников питания: внутри у неё генератор пилообразного напряжения, два усилителя ошибки (компаратора), триггер и выходные транзисторы, которые формируют импульсы переменной ширины. Чем шире импульс, тем больше энергии передаётся в нагрузку — именно так и происходит регулировка.
Частоту внутреннего генератора задают всего два элемента — конденсатор C13 ёмкостью 1,5 нФ и резистор R14 сопротивлением 10 кОм. Их номиналы выбраны так, что преобразователь работает на частоте около 77 кГц. Частота здесь — компромисс: чем она выше, тем меньше требуются дроссель и конденсаторы фильтра, но тем больше потери на переключение силового ключа.
Наличие в TL494 сразу двух усилителей ошибки и позволяет построить блок питания с двумя независимыми регулировками: один канал следит за напряжением, второй — за током. Работает тот из них, который первым потребует уменьшить ширину импульсов, поэтому источник автоматически переходит из режима стабилизации напряжения в режим стабилизации тока, как только нагрузка становится слишком тяжёлой.
Канал напряжения и канал тока
Первый компаратор вместе с резисторами R7, R8, R9, R15, R16 и конденсатором C14 образует цепь стабилизации выходного напряжения. Величину, которую эта цепь поддерживает на выходе, задаёт потенциометр P2 — это и есть ручка «Напряжение» на передней панели. Конденсатор C14 в этой цепи отвечает за частотную коррекцию петли обратной связи: без него регулятор склонен к самовозбуждению и «звону» на выходе.
Второй компаратор с элементами R10, R11, R12, R21 и R22 образует регулятор тока, порог которого выставляется потенциометром P1. Как только ток в нагрузке доходит до заданного значения, этот канал перехватывает управление и начинает «поджимать» ширину импульсов, удерживая ток на установленном уровне, — выходное напряжение при этом проседает ровно настолько, насколько требуется. Именно так ведёт себя нормальный лабораторный источник при коротком замыкании: он не сгорает и не отключается, а переходит в режим генератора тока.
Силовая часть
Транзистор T1 типа BDW84C, диод D1 типа F16C20 (можно применить BYW29), дроссель L1 и конденсатор C5 составляют типичный импульсный понижающий преобразователь. Роли в нём распределены так: транзистор периодически подключает дроссель к входному напряжению, дроссель накапливает энергию в магнитном поле, а когда ключ закрывается, ток дросселя замыкается через диод D1 и продолжает течь в нагрузку. Конденсатор C5 сглаживает оставшиеся пульсации. Поэтому к D1 предъявляются жёсткие требования по быстродействию — обычный выпрямительный диод на такой частоте работать не будет.
Остальные элементы схемы выполняют фильтрацию входного и выходного напряжения.
Питание и разъём POW
Система питается непосредственно от трансформатора. Он должен быть на 2x24 В переменного тока мощностью 150 Вт. Трансформатор с одной обмоткой подключается так, как показано на схеме.
Разъём POW определяет, откуда получает питание блок управления. При замыкании контактов 1-2 блок управления питается от того же источника, что и силовой блок. Если же подключиться к контактам 2-3, блок управления запитывается от отдельного внешнего источника — такой вариант удобен, когда нужно развязать управляющую часть от силовой.
Нажмите для увеличения (824x636)Первое включение и настройка
После первого запуска нужно выставить пределы регулировки: подстроечником R7 устанавливается максимальное напряжение 25 В, подстроечником R10 — максимальный ток.
Потенциометр R22 подстраивают так, чтобы ток регулировался равномерно по всему диапазону поворота ручки P1. Без этой операции вся регулировка тока может сжаться в небольшой сектор поворота, и пользоваться ограничителем станет неудобно.
И последнее, но важное: если на схему предполагается длительная высокая нагрузка, обязательно нужно применить вентилятор.
Похожие материалы на сайте
Файлы проекта
