Блок питания с импульсным стабилизатором 1,2...25В, ЗА

Современные интегральные микросхемы импульсных стабилизаторов напряжения позволяют создавать простые, надёжные, компактные и экономичные конструкции блоков питания, практически не требующие сложной настройки. Импульсные стабилизаторы отличаются от линейных более высоким КПД при большой разнице входного и выходного напряжений. Мощный лабораторный блок питания с импульсным стабилизатором напряжения, оснащённый узлом защиты от перегрузки на самовосстанавливающихся предохранителях и звуковым сигнализатором наличия короткого замыкания или перегрузки его выхода. Устройство собрано с применением популярной интегральной микросхемы типа LM2576HVT-Adj, представляющей собой импульсный регулируемый импульсный стабилизатор напряжения постоянного тока. Микросхема LM2576HVT-Adj способна отдавать ток в нагрузку до 3 А.

Максимальное входное напряжение постоянного тока может быть до 63 В, минимальное выходное напряжение 1,2 В. КПД стабилизатора при максимальном токе нагрузки около 85 %. Этот блок питания оснащён эффективной системой фильтрации выходного напряжения от шумов и сетевых помех, что позволяет питать от него различные звуковоспроизводящие, теле и радиоприёмные устройства.

Принципиальная схема блока питания представлена на рис. 1. Выходное напряжение бока питания, собранного по этой схеме, можно регулировать от 1.2 до 25 В. Максимальный допустимый ток подключаемой нагрузки может достигать 3 А во всём диапазоне выходных напряжений. Размах пульсаций выходного напряжения не превышает 20 мВ при максимальном токе нагрузки Напряжение сети переменного тока поступает на первичную обмотку силового понижающего трансформатора Т1 через замкнутые контакты выключателя питания SA1, плавкий предохранитель FU1 и резистор R2. Варистор RU1 защищает устройство от всплесков напряжения сети. Резистор R2 уменьшает вероятность повреждения вариатора. Со вторичной обмотки трансформатора Т1 снимается пониженное до 32 В напряжение переменного тока, которое поступает на мостовой выпрямитель VD1. Пульсации выпрямленного  напряжения  сглаживаются оксидными

конденсаторами большой ёмкости С14 и С1. Фильтр C13L4C18 снижает уровень сетевых помех, а также устраняет возможность проникновения в сеть высокочастотных помех от работающего импульсного преобразователя. Полимерный самовосстанавливающийся предохранитель FU2 защищает трансформатор и мостовой выпрямитель от перегрузки. Выпрямленное отфильтрованное напряжение поступает на вход интегральной микросхемы DA1, вывод 1. Выходное напряжение импульсного стабилизатора регулируют переменным резистором R6. Дроссель L1 — накопительный. Установка двух диодов Шотки VD2. VD3. включенных параллельно, повышает надёжность стабилизатора при его работе на максимально допустимом токе нагрузки.

Трёхзвенный фильтр низких частот на дросселях L2. L3, L5 и конденсаторах их обвязки сглаживает пульсации и уменьшает уровень шумов выходного напряжения. Светодиод HL1 индицирует наличие выходного напряжения. Полевой транзистор VT2 работает как генератор стабильного тока, что обеспечивает стабильную яркость свечения HL1 при изменении выходного напряжения. Диод VD4 и резистор R5 защищают микросхему DA1 от повреждения. Резистор R14 выполняет роль нагрузки стабилизатора напряжения.

Выходное регулируемое стабилизированное напряжение подаётся на гнездо XS2. Чтобы этот блок питания можно было использовать в качестве лабораторного, на его выходе установлен модуль защиты на самовосстанавливающихся предохранителях FU3 - FU5. Когда контакты ни одной из кнопок переключателя SB1 не замкнуты, ток протекает через самый слаботочный предохранитель FU5 на номинальный рабочий ток 0.1 А. Сопротивление этого предохранителя в холодном состоянии около 3 Ом. При замыкании контактов кнопки SB 1.1 параллельно ему подключается самовосстанавливающийся предохранитель FU3. рассчитанный на номинальный рабочий ток 0.4 А. имеющем сопротивление в холодном состоянии 0,6 Ом.

При замыкании контактов кнопки SB1.3 параллельно FU5 подключается предохранитель FU4 на ток 0,9 А сопротивлением 0,1 Ом. При двукратной перегрузке время срабатывания              самовосстанавливающихся предохранителей будет около 30 с. при четырёхкратной не более 3 с. При замыкании контактов   кнопки   SB1.3   защита нагрузки и узлов БП от перегрузки обеспечивается встроенными средствами защиты микросхемы LM2576HVT-Adj и предохранителем FU2. В этом случае, выходное сопротивление БП будет не более 50 мОм. С помощью выключателя SB2 с двумя группами контактов можно полностью отключить нагрузку от блока питания, что позволяет производить с ней различные манипуляции с минимальным риском повредить чувствительные к статическому электричеству и утечкам сетевого напряжения радиодеталям. Нестабилизированное напряжение около 44 В постоянного тока подаётся на гнездо XS1, может быть использовано для питания других стабилизаторов напряжения, УМЗЧ, осветительных ламп накаливания на рабочее напряжение 36 В общей мощностью 60...90 Вт,

электропаяльников на рабочее напряжение 42 В мощностью 40 Вт.

На стрелочном микроамперметре PV1 собран вольтметр выходного напряжения БП. Стабилитрон VD5 необходим для линеаризации шкалы вольтметра. Светодиоды HL2 - HL5 белого цвета свечения подсвечивают шкалу вольтметра. На КМОП микросхеме DD1 собран узел звукового сигнализатора наличия короткого замыкания на выходе XS3. Когда в нагрузке или на выходе БП нет короткого замыкания, транзистор VT1 открыт, на одном из входов DD1.1 лог. 0, сигнализатор заторможен. При возникновении КЗ транзистор VT1 закрывается, на выв. 13 DD1.1 поступает лог. 1, генератор низкочастотных импульсов, реализованный на DD1.1, DD1.2 запускается, что приводит к периоди-

Схемы источники питания

Блок питания с импульсным стабилизатором 1,2...25В, ЗА

ческому запуску звукового генератора, реализованному на DD1.3. DD1.4. Пьезокерамический излучатель звука НА1 начинает издавать громкие прерывистые звуковые сигналы частотой около 2 кГц, следующие с частотой 4 Гц. Микросхема DD1 получает питание напряжением 11 В от параметрического стабилизатора, собранного на транзисторе VT3, стабилитроне VD6 и элементах их обвязки. Диод VD5 защищает транзистор VT3 от повреждения обратным напряжением

На месте понижающего трансформатора применён силовой трансформатор типа ТП-100-7. Используемые вторичные обмотки, намотанные на обоих каркасах, соединяют параллельно, как показано на принципиальной схеме. На его месте можно применить любой трансформатор с габаритной мощностью не менее 90 Вт и напряжением холостого хода на вторичной обмотке 30...33 В при сетевом напряжении 220 В (2).

Дроссели L1 -L3 намотаны самодельным литцендратом. состоящим из 27 жил провода ПЭВ-2 диаметром 0.23 мм. Дроссель L1 содержит 36 витков в два слоя на двух склеенных вместе кольцах «32x20x9 из феррита НМ3000 Это будет около 2 метров провода. Перед намоткой обмотки острые кромки колец затупляют, кольцо оборачивают четырьмя слоями лакоткани или ПВХ изоляционной ленты. В кольцах для этого дросселя необходимо сделать алмазной дисковой пилой сквозной пропил шириной 2 мм. При работе алмазной пилой делайте перерывы для охлаждения кольца и пилы. Прорезь можно пропилить и обычной ножовкой по металлу, одного ножовочного полотна хватит не более чем на распил 1...2 кольца. Кольца поштучно зажимают в тисках через резиновые прокладки, работу по пропилу немагнитного зазора проводят в защитных очках. Между слоями обмотки прокладывается два слоя лакоткани или ПВХ изоленты. Дроссель L2 намотан на кольце К28x16x9 из феррита М2500НМС1, содержит 13 витков. Этот дроссель можно изготовить также, как и дроссель L1, что улучшит качество фильтрации пульсаций выходного напряжения при большом токе нагрузки но немного увеличит выходное сопротивление блока питания и габариты монтажа Дроссель L3 содержит 10 витков на кольце К20х12х6 из феррита М2000НМ. Вместо такого дросселя можно установить такой же дроссель, как и L1 или L2. Двухобмоточный дроссели L4, L5 содержат по 3...5 витков сложенного вдвое монтажного провода с сечением по меди не менее    1    мм   на    кольцах   К20х12х6   из

низкочастотного феррита М2000НМ. Таким же проводом выполняют все сильноточные цепи стабилизатора напряжения Дроссель L1 и диоды Шотки устанавливают на расстоянии не менее 3 см от DA1 и R5 - R7.

Переменный резистор R6 типа СП4-2М. Провод, идущий от этого резистора к резистору R5 должен быть экранированным. Остальные резисторы типов МЛТ, С1-4, С1-14. С2-23. С2-33 Варистор RU1 типа FNR-20К431 можно заменить на FNR-20K471, FNR14K431. FNR-14K471. MYG20-431 или аналогичным. Конденсаторы С1, С10, С12, С14. С15, С19. С21 — оксидные алюминиевые малогабаритные импортные аналоги К50-35. К50-68. Конденсатор С23 — SMD танталовый. монтируется в штекере питания.

Остальные конденсаторы можно установить керамические или малогабаритные пленочные на рабочие напряжения не менее указанных на принципиальной схеме. Предпочтение следует отдать керамическим конденсаторам. Не полярные конденсаторы С2. С5 -С8. С13 должны быть на рабочее напряжение не менее 63 В. Соединительные провода или дорожки, идущие от конденсаторов С1, С2 к микросхеме DA1 и диодам Шотки VD2, VD3 должны быть как можно короче. Вместо диодного моста КВРС1010 можно установить KBU8B - KBU8M. КВРС801 - КВРС810, BR151 - BR158 или другие аналогичные на ток не менее 6 А [3. 4]. Если нет подходящего монолитного диодного моста, то его можно собрать из четырёх обычных кремниевых диодов, например, КД206. КД213.

Диодный мост устанавливают на дюралюминиевый теплоотвод с площадью охлаждающей поверхности около 80 см.кв. Диод 1N5403 можно заменить любыми из серий 1N5402 -1N5408. КД226Б - КД226Д. Вместо диода КД521А подойдёт любой из серий КД521. КД522. 1N914. 1N4148. 1SS176S. Диоды Шотки SR360 можно заменить на MBR360. DQ06 или одним MBRD660CT. MBR1060. 50WR06 Подойдёт и обычный кремниевый «быстрый» диод КД213А. КД213Б. Стабилитрон Д814Г1 можно заменить на КС210Ж, 2С211Ж. КС211Ж, 1 N4741 A. 1N4740A.

Стабилитрон КС139А можно заменить только отечественными серий КС133. 2С133, 2С139. КС 139. Если вы примените микроамперметр с линейной характеристикой, то этот стабилитрон можно не устанавливать, заменив его перемычкой. Светодиод RL50-SR113 красного цвета свечения и прямым рабочим напряжением 1,8 В можно заменить любым аналогичным с хорошей яркостью свечения

при токе 1 мА. например, на АЛ307КМ, L-1513SURC/E. Сверхъяркие светодиоды RL30-WH744D белого цвета свечения можно заменить на любые аналогичные белые или синие без встроенных резисторов, например, на RL30-CB744D, RL50-WH744D (5). Транзистор КТ315Г можно заменить любым из серий КТ315. КТ312, КТ3102, КТ645, SS9014. Вместо полевого транзистора КПЗОЗА подойдёт любой из серии КПЗОЗ. Вместо транзистора КТ646А можно установить любой из серий КТ815, КТ817. КТ961. КТ646. 2SC2331. Микросхему LM2576HVT-Adj можно заменить на LM2576HVS-Adj. Эту микросхему необходимо установить на дюралюминиевый теплоотвод с площадью охлаждающей поверхности не менее 150 см.кв. (одна сторона). Микросхема с индексом «Т» выпускается в корпусе ТО-220, микросхема с индексом «S» выпускается в корпусе ТО-263. Микросхему в корпусе ТО-263 прикрепляют к теплоотводу с помощью металлического прижимного фланца и двух винтов МЗ. Теплоотводящий фланец микросхемы электрически соединён с выводом 3. В случае применения микросхемы типа LM2576T-Adj диодный выпрямитель VD1 подключают к выводам 4 и 5 трансформатора ТП-100-7, на которых присутствует напряжение 27 В переменного тока. Вместо КМОП микросхемы К561ЛА7 подойдёт КР1561ЛА7, 564ЛА7, CD4011A Пьезокерамический излучатель звука ПВА-1 можно заменить на ЗП-1, ЗП-5 или аналогичным. Микроамперметр типа М68501 от индикатора уровня записи/воспроизведения аудио магнитофона можно заменить на М4761, имеющем большие размеры шкалы или любым другим подходящим. Клавишный сетевой выключатель типа IRS-101-1 A3 со встроенной газоразрядной лампой можно заменить на аналогичный IRS101-12С или любым другим, рассчитанным на коммутацию напряжения сети 220 В переменного тока. Кнопочный выключатель SDOF-3. рассчитанный на коммутацию тока 4 А. можно заменить на KDC-A04, ПКН-41-1-2. Переключатель SB2 - строенный блок кнопок П2К с зависимой фиксацией, свободные группы контактов кнопок соединяют параллельно. К контактам этого переключателя припаивают самовосстанавливающиеся предохранители FU3 - FU5.

Налаживание безошибочно собранного блока питания заключается в установке верхней границы выходного напряжения 25 В подбором сопротивления резистора R7. Резистором R19 устанавливают ток 1.2 мА

через светодиод HL1. При токе нагрузки 3 А и выходном напряжении 5 В КПД импульсного стабилизатора составило 88 % при входном потребляемом токе 0,6 А. При выходном напряжении 10 В и токе нагрузки 3 А КПД стабилизатора было 86 % при потребляемом от выпрямителя токе 1,23 А При выходном напряжении 15 В и токе нагрузки 3 А КПД стабилизатора было 85 % при потребляемом от выпрямителя токе 2,4 А. При расчётах учитывалось напряжение на выходе выпрямителя. Потери мощности на мостовом выпрямителе и в понижающем трансформаторе не учитывались. Для сравнения, в случае применения с таким же понижающим трансформатором и выпрямителем линейного стабилизатора с выходным напряжением 5 В, его КПД оказалось бы равным 21 %. На холостом ходу (при отключенной нагрузке) блок питания потребляет 13 Вт мощности при напряжении сети 230 В.

От этой конструкции удобно питать малогабаритные переносные (автомобильные) кинескопные телевизоры, обычно потребляющие ток до 3 А, а также «жидкокристаллические» телевизоры и компьютерные мониторы с размером экрана по диагонали до 21 дюймов, в случае выхода из строя их выносного импульсного блока питания. Если потребляемый таким устройством ток окажется больше 3 А, то его можно понизить уменьшением яркости ламп подсветки. Кроме того, этот блок питания подойдёт для питания различных низковольтных электропаяльников, сверлильных, шлифовальных станков, современных автомагнитол, автомобильных радиостанций, детской «железной дороги», планшетных сканеров изображений с напряжением питания до 25 В, другой радиоаппаратуры

Бутов АЛ.

Источник: Радио-конструктор 1 за 2012 год

Блок питания с импульсным стабилизатором 1,2...25В, ЗА

Очень популярный журнал для радиолюбителей и профессионалов, рассматривающий вопросы радиолюбительского конструирования и ремонта электронной техники.

Блок питания с импульсным стабилизатором 1,2...25В, ЗА

Блок питания с импульсным стабилизатором схема

Рейтинг@Mail.ru
Яндекс.Метрика