Двухполярный источник питания с регулировкой тока и напряжения.
Назначение.
Источник
питания с регулировкой тока требуется при наладке и ремонте радиоаппаратуры,
когда возможное замыкание может привести к выгоранию проводников и повреждению
радиоэлементов. В этом случае, если ограничить ток
безопасным для радиодеталей уровнем, скажем, 100 мА, то случайное замыкание
приведет к загоранию светодиода индикации перегрузки по току, а радиоэлементы
останутся неповрежденными. Это позволит сэкономить массу времени, которое иначе
потребовалось бы на поиск и устранение возникших неисправностей.
Мой блок
питания обеспечивает максимальный ток нагрузки 1 А при
максимальном напряжении 30 В. Максимальный ток и напряжение можно регулировать подстроечными резисторами. При этом надо помнить, что
мощность, рассеиваемая на выходных транзисторах, составит в худшем возможном
случае произведение максимального тока на напряжение на выходе выпрямителя и не
должно превышать паспортной мощности рассеяния выходного транзистора транзистора.
Ограничение
тока параметрическое, оно происходит за счет того, что коэффициент усиления по
току транзистора мало зависит от напряжения коллектор-эммитер
и от температуры корпуса. Таким образом, при протекании определенного регулируемого
тока базы ток коллектора не сможет превысить B*Jb.
Транзистор в данном случае представляет собой источник тока.
Конечно,
точность такого источника тока в широком диапазоне питающих напряжений и
температур невелика и составляет около 40%. Но этого вполне достаточно для
проверки схем, лишь бы ток не превысил опасный уровень. В середине диапазона
напряжений и при умеренных температурах точность составляет около 10%.
Схема.
Схема блока
питания приведена на рисунке 1. Силовые транзисторы VT4 и VT8 открываются одним
из транзисторов дифференциального каскада VT3 и VT7 соответственно. А
дифференциальный каскад питается от регулируемого источника тока на VT1 и VT5
соответственно. Ток в любом плече дифференциального каскада не может превысить
тока источника тока. А ток на выходе не превысит этого значения, умноженного на
коэффициент передачи выходного транзистора. За счет этого достигается
стабилизация выходного тока. Он регулируется резисторами R25 и R26.
Для увеличения коэффициента усиления в цепь ООС включены операционные усилители DA1 и DA2. Это позволило добиться уменьшения выходного сопротивления стабилизатора и вывести индикаторы перегрузки по току VD9 и VD12. Они работают за счет того, что при наступлении условий ограничения тока выходное напряжение стабилизатора начинает падать, а ОУ, пытаясь открыть выходной транзистор, устанавливает на своем выходе максимально возможное напряжение, так как открыть выходной транзистор больше уже невозможно из-за ограничения тока в плече дифференциального каскада.
Для ускорения
разряда выходных конденсаторов C7 и C8 служат транзисторы VT9 и VT10. При
уменьшении выходного напряжения регулировочными резисторами R23 и R25
конденсаторы C7 и C8 сохраняют некоторое
время (несколько секунд), прежнее напряжение, что оказывается очень неудобным
при настройке слаботочных цепей. ОУ при этом закрывает выходной транзистор,
устанавливая при этом на своем выходе максимальное напряжение, так как
уменьшить выходное напряжения закрыванием транзистора в данном случае оказывается
невозможным. Этим напряжением и открываются транзисторы VT9, VT10 и разряжают конденсаторы через
балластные резисторы R33,R34.
Максимальный
выходной ток и напряжение можно регулировать подстроечными
резисторами R5,R13 и R9,R18 соответственно. При этом надо помнить, что
мощность, рассеиваемая на выходных транзисторах, составит произведение
максимального тока на напряжение на выходе выпрямителя и не может превышать
паспортной мощности транзистора.
Ток и
напряжение на выходе выпрямителя можно регулировать переменными резисторами
R26,R27 и R23,R25 соответственно.
Конструкция
и детали.
Корпус
блока питания имеет размеры 255x188x86.
Бачурин
Николай Валентинович. Ноябрь 2004 года.