ЛАБОРАТОРНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ

РадиоХобби

Н. СУХОВ

При проведении экспериментов, макетировании различных узлов радиоустройств у радиолюбителя нередко возникает потребность в источниках питания на самые различные напряжения и токи. Вот почему лабораторный блок питания, предназначенный для использования в домашней мастерской, должен быть в определенной мере универсальным: иметь широкие пределы регулирования выходного напряжения, обеспечивать достаточно большой ток нагрузки. Разумеется, в нем должна быть предусмотрена и защита от коротких замыканий цепи нагрузки. Кроме того, в настоящее время радиоустройства часто питают от двух источников с общим “Заземленным” выводом (двуполярное питание), причем порой требуется синхронно изменять напряжение обоих источников. Всем этим требованиям удовлетворяет прибор, описание которого помешено ниже.

В блоке питания имеется устройство ограничения выходного тока с пятью пределами — 5, 20, 100, 500 н 1000 мА. Описываемый блок может быть использован при макетировании и налаживании практически любых устройств средней мощности.

Технические характеристики блока
Выходное напряжение каждого плеча, В0...40
Максимальный ток нагрузки, А1
Выходное сопротивление на постоянном токе, мОм, не более1,5
Максимальное значение полного выходного сопротивления в интервале частот 20...40000 Гц, мОм5
Амплитуда пульсаций выходного напряжения. мВ0,15
Коэффициент стабилизации2500
Время срабатывания защитного устройства, мкс. не более40

Схема блока изображена на рис, 1.

Управляющие узлы стабилизаторов выполнены на операционных усилителях A1, A2 по схеме алгебраических сумматоров. Использованное схемное построение обеспечивает прямо пропорциональную зависимость выходного напряжения от сопротивления резисторов R36 и R37, начиная с нулевого выходного напряжения (в отличие от стабилизатора по распространенной схеме с подачей сравниваемых напряжений на разноименные входы ОУ). Кроме того, в таком стабилизаторе на входах ОУ не создается синфазных напряжений. Неинвертирующие входы ОУ сумматоров соединены с общим проводом через резисторы R18 и R19.

Сумматоры охвачены частотнозависимой отрицательной обратной связью (через элементы C5R12C6R13, C7R14C8R15), что необходимо для обеспечения устойчивости стабилизатора и независимого от частоты его выходного сопротивления. Напряжение с выходов сумматоров поступает на усилители тока, выполненные соответственно на транзисторах V11 и V12, обеспечивающих также необходимое смещение уровня. Регулирующие элементы собраны на составных транзисторах V9 V10 и V13 V14. На базы выходных транзисторов регулирующих элементов через резисторы R2 и R6 подано положительное относительно эмиттера напряжение, необходимое для надежного закрывания транзисторов при повышенной температуре, Это, в свою очередь, позволяет получать без срыва стабилизации близкое к нулю напряжение на выходах стабилизаторов даже при отключенной нагрузке.

Когда необходимо одновременно регулировать выходное напряжение обоих стабилизаторов, переключатель S2 переводят в положение "Зависимое". В этом случае на инвертирующий вход ОУ А2 через делитель из резисторов R38 и R39 (их сопротивления должны быть равными) поступает сигнал с обоих плеч стабилизатора и напряжение регулируют одним переменным резистором R36 ("Напряжение+").

Оба устройства быстродействующей защиты от перегрузок по току выполнены на кремниевых транзисторах (V15 н V18), Рассмотрим работу одного из них (верхнего по схеме). При возрастании тока нагрузки до значения, определяемого положением переключателя S3, падение напряжения на одном из резисторов R22—R26 достигает 0,6 В, транзистор V15 открывается и шунтирует резистор регулятора выходного напряжения R36. Это приводит в конечном итоге к закрыванию транзистора V11 и закрыванию регулирующего элемента V9V10. При устранении причины перегрузки стабилизатор автоматически переходит из режима ограничения тока в режим стабилизации напряжения. В случае необходимости значения тока срабатывания защитного устройства могут быть изменены. Для этого сопротивление резисторов R22—R26 и R31—R35 необходимо изменить, определив их (в омах) из выражения

R = 0,6/Iср, где

Iср — ток срабатывания устройства (в амперах).

Конденсаторы С11, С12 шунтируют по переменкой составляющей резисторы регуляторов выходного напряжения, тем самым увеличивая быстродействие стабилизаторов без ухудшения его устойчивости и уменьшая пульсации выходного напряжения,

Операционные усилители A1 и А2 питаются от параметрических стабилизаторов R3V7 н R4V8. От этих стабилизаторов питаются и источники образцового напряжения R17V16 и R20V17, в которых применены стабилитроны с малым температурным коэффициентом напряжения стабилизации. Конденсаторы С13 и С14 предназначены для уменьшения флуктуации образцового напряжения (без этих конденсаторов образцовое напряжение имеет шумовую составляющую около 0,5 мВ}, а также для обеспечения относительно медленного, примерно в течение 0,5 с, нарастания напряжения на выходе стабилизатора при его включении.

В устройстве предусмотрен вывод нестабилизнрованного напряжения (зажимы установлены на передней панели) непосредственно с конденсаторов фильтра выпрямителя СЗ, С4. Это дает возможность испытывать выходные ступени мощных усилителей НЧ в условиях, приближенных к реальным.

Конструктивной основой служит каркас, изготовленный из дюралюминиевых уголков и планок. Каркас устанавливают в кожух, согнутый из тонкой листовой стали. Спереди к кожуху прикрепляют лицевую панель с установленными на ней регулировочными элементами, выходными зажимами и прибором Р1. Верхними двумя винтами лицевая панель прикреплена к уголкам, привинченным к кожуху, а нижними двумя — к уголкам на каркасе. Снаружи лицевая панель покрыта эмалью.

Сверху к каркасу крепят печатную плату, на которой смонтировано большинство деталей блока (эти детали обведены на схеме штрих-пунктирной линией). Плата изготовлена из фольгированного стеклотекстолита толщиной 2 мм. К плате прикреплены и два штыревых теплоотвода размерами 115x55x35 мм с транзисторами V9 и V14. Под каждым из теплоотводов в плате прорезано по два прямоугольных отверстия для протекания воздуха. Чертеж лицевой панели — на рис. 2.

Чертеж печатной платы изображен на рис. 3.

Устройство и размеры каркаса показаны на рис. 4

и внешний вид блока на рис. 5.

Габариты блока —265x175x145 мм.

В блоке использован сетевой трансформатор ТС60-2. При самостоятельном изготовлении трансформатора необходимо иметь в виду, что сечение магнитопровода не должно быть менее 7 см2, обмотки с выводами 5-6 и 5'-6' должны обеспечивать переменное напряжение 33 В при токе 1 А, а обмотка 7-8— 10 В при токе 15 мА.

Вместо К140УД1Б могут быть применены любые ОУ с коэффициентом усиления по напряжению Не менее 1000 и напряжением питания 2х(12...15) В, например, К153УД1, К553УД1, К140УД7 и т. п.

Кроме указанных на схеме, в блоке можно использовать следующие транзисторы: вместо ГТ40ЗБ — любой из серии ГТ40З, ГТ402 с индексами В, Г, Ж, И, ГТ405В. ГТ405Г, КТ502 с индексами В, Г, Д. Е; вместо KT601A-КТ602, КТ801, КТ608 с любыми буквенными индексами. ГТ404 с индексами В, Г, Ж, И, КТ50З с индексами В, Г, Д, Е; вместо П309 - КТ315 с индексами В, Д, И. П307, ПЗ08, КТ342Г; вместо МП25 — транзисторы серий МП25 и МП26 с любыми индексами, KT361 с индексами В, Д, КТ203А; вместо МП114 — КТ361 с индексами В, Д, КТ203А; вместо П217А —любой из серии П217, П216Г, П216Д.

Диоды КД202В возможно заменить любыми выпрямительными с максимально допустимым прямым током не менее 0,5 А к максимально допустимым постоянным обратным напряжением не менее 60 В (серия КД202, кроме КД202А и КД202Б, Д229 с индексами Ж, И, К. Л, КД205 с любыми индексами, кроме Е, И, КД208, КД209 с любыми индексами). В источнике образцового напряжения можно применить вместо Д818Е стабилитроны Д814Б. однако при этом несколько возрастет температурная нестабильность выходного напряжения стабилизатора.

Переменные резисторы R36. R37 следует выбирать из группы А. Подстроечные резисторы — СПЗ-1A. Резисторы R23, R24, R32. R33 - МОН-0,5, R22, R31-С5-16 (или самодельные, проволочные), остальные — МЛТ или МТ.

Переключатель S3 - галетный 11П2НПМ, S2, S4— S6— П2К. Стрелочный прибор P1 — М2001 с током полного отклонения стрелки 1 мА. Вместо него можно использовать любой другой прибор с током полного отклонения 0,3...1 мА.

При монтаже блока выводы (их следует делать возможно более короткими и достаточно толстыми) резисторов R36—R39 и конденсаторов C15, С16 необходимо припаивать непосредственно к выходным зажимам, иначе собственные сопротивление и индуктивность соединительных проводов могут значительно увеличить выходное сопротивление стабилизатора.

Налаживать блок целесообразно в такой последовательности.

1. Перевести переключатель S2 "Регулирование" в положение "Зависимое" и подстроечным резистором R39 установить равенство выходных напряжений на выходах обоих плеч.

2. Откалибровать вольтметр блока. Для этого, подсоединив к выходу образцовый вольтметр (или, а крайнем случае, авометр, включенный вольтметром), добиться резисторами R41, R42, R43 равенства показаний приборов на всех поддиапазонах измерения.

3. Откалибровать амперметр. Для этого, установив переключатель S3 “Ток защиты” в положение "5 мА", a S3 “Измерение” — в положение “Ток” и замкнув выходы стабилизатора на общий (заземленный) провод, резистором R40 вывести стрелку прибора R1 на конечную отметку шкалы. При других положениях этого переключателя отклонение стрелки амперметра на всю шкалу будет соответствовать выбранному току защиты.

В случае необходимости верхний предел выходного напряжения можно скорректировать, подбирай резисторы R28 и R 29.

г. Киев

РАДИО № 11, 1980, с.46-48

Размещено на нашем сайте по официальному разрешению Николая Сухова.


1md.ru предлагает: угловые шкафы купэ дешево. Все угловые шкафы в России.