Мощный стабилизатор с защитой по току 50В 5А (140УД20, КТ827)

March 4, 2011 by admin Комментировать »

 

   Для питания некоторых радиотехнических устройств требуется источник питания с повышенными требованиями к уровню минимальных выходных пульсаций и стабильности напряжения. Чтобы их обеспечить, блок питания приходится выполнять на дискретных элементах.

   Приведенная на рис. 3.23 схема является универсальной и на ее основе можно сделать высококачественный источник питания на любое напряжение и ток в нагрузке. Блок питания собран на широко распространенном сдвоенном операционном усилителе (КР140УД20А) и одном силовом транзисторе VT1. При этом схема имеет защиту по току, которую можно регулировать в широких пределах. На операционном усилителе DA1.1 выполнен стабилизатор напряжения, a DA1.2 используется для обеспечения защиты по току. Микросхемы DA2, DA3 стабилизируют питание схемы управления, собранной на DA1, что позволяет улучшить параметры источника питания.

   Работает схема стабилизации напряжения следующим образом. С выхода источника (Х2) снимается сигнал обратной связи по напряжению. Этот сигнал сравнивается с опорным напряжением, поступающим со стабилитрона VD1. На вход ОУ подается сигнал рассогласования (разность этих напряжений), который усиливается и поступает через резисторы R10…R11 на управление транзистором VT1.

 

 

   Таким образом, выходное напряжение поддерживается на заданном уровне с точностью, определяемой коэффициентом усиления ОУ DA1.1. Нужное выходное напряжение устанавливается резистором R5. Для того, чтобы у источника питания имелась возможность устанавливать выходное напряжение более 15 В, общий провод схемы управления подключен к клемме «+» (XI). При этом для полного открывания силового транзистора (VT1) на выходе ОУ потребуется небольшое напряжение (на базе VT1 ибэ = +1,2 В). Такое построение схемы позволяет выполнять источники питания на любое напряжение, ограниченное только допустимой величиной напряжения коллектор-эмиттер (UK3) для конкретного типа силового транзистора (для КТ827А максимальное UK3 = 80 В).

   В данной схеме силовой транзистор является составным и поэтому может иметь коэффициент усиления в диапазоне 750… 1700, что позволяет управлять им небольшим током — непосредственно с выхода ОУ DA1.1, что снижает число необходимых элементов и упрощает схему.

   Схема защиты по току собрана на ОУ DA1.2. При протекании тока в нагрузке на резисторе R12 выделяется напряжение, которое через резистор R6 прикладывается к точке соединения R4, R8, где сравнивается с опорным уровнем. Пока эта разница отрицательна (что зависит от тока в нагрузке и величины сопротивления резистора R12) — эта часть схемы не оказывает влияния на работу стабилизатора напряжения. Как только напряжение в указанной точке станет положительным, на выходе ОУ DAL2 появится отрицательное напряжение, которое через диод VD12 уменьшит напряжение на базе силового транзистора VT1, ограничивая выходной ток.

   Уровень ограничения выходного тока регулируется с помощью резистора R6. Параллельно включенные диоды на входах операционных усилителей (VD3…VD6) обеспечивают защиту микросхемы от повреждения в случае включения ее без обратной связи через транзистор VT1 или при повреждении силового транзистора. В рабочем режиме напряжение на входах ОУ близко к нулю и диоды не оказывают влияния на работу устройства. Установленный в цепи отрицательной обратной связи конденсатор СЗ ограничивает полосу усиливаемых частот, что повышает устойчивость работы схемы, предотвращая самовозбуждение.

   При использовании указанных на схемах элементов данные источники питания позволяют на выходе получать стабилизированное напряжение до 50 В при токе 1…5 А.

   Силовой транзистор устанавливается на радиатор, площадь которого зависит от тока в нагрузке и напряжения UK3. Для нормальной работы стабилизатора это напряжение должно быть не менее 3 В

   При сборке схемы использованы детали: подстросчные резисторы R5 и R6 типа СПЗ-19а; постоянные резисторы R12 типа С5-16МВ на мощность не менее 5 Вт (мощность зависит от тока в нагрузке), остальные из серии MJ1T и С2-23 соответствующей мощности Конденсаторы CI, С2, СЗ типа К10-17, оксидные полярные конденсаторы С4…С9 типа К50-35 (К50-32). Микросхема сдвоенного операционного усилителя DA1 может быть заменена импортным аналогом цА747 или двумя микросхемами 140УД7; стабилизаторы напряжения: DA2 на 78L15, DA3 на 79L15. Параметры сетевого трансформатора Т1 зависят от необходимой мощности, поступающей в нагрузку. Во вторичной обмотке трансформатора после выпрямления на конденсаторе С6 должно обеспечиваться напряжение на 3…5 В больше, чем требуется получить на выходе стабилизатора.

   В заключение можно отметить, что если источник питания предполагается использовать в широком температурном диапазоне (~60…+100°С), то для получения хороших технических характеристик необходимо применять дополнительные меры К их числу относится повышение стабильности опорных напряжений. Это можно осуществить за счет выбора стабилитронов VD1, VD2 с минимальным ТКН, а также стабилизации тока через них Обычно стабилизацию тока через стабилитрон выполняют при помощи полевого транзистора или же применением дополнительной микросхемы, работающей в режиме стабилизации тока через стабилитрон. Кроме того, стабилитроны обеспечивают наилучшую термостабильность напряжения в определенной точке своей характеристики. В паспорте на прецизионные стабилитроны обычно это значение тока указывается и именно его надо устанавливать подстроечными резисторами при настройке узла источника опорного напряжения, для чего в цепь стабилитрона временно включается миллиамперметр.

 

2 комментариев(ия)

  1. Вячеслав says:

    Уважаемые радиолюбители!
    Радиолюбительством(в основном усилителями мощности) увлекаюсь более 25 лет.За прошедшее время делал достаточно много блоков питания,однако,не хвалясь,хочу сказать,что данная схема самая эффективная,удобная,практичная,качественная,а именно прекрасная стабилизация тока и напряжения(для примера нагрузил лампочку на 12 в, 15Вт,ток потребления составил 0,92 А,разогревал выходной транзистор на среднем по размерам радиаторе площадью около 500см2 в течение 20минут,напряжение все время без исключения показывало 12,000 в на мультиметре, поверьте точность была именно до тысячных долей и ни разу не изменилась. Диодный мост импортный на 16А,600 В,конденсатор 10000мк на 63 В,параллельно ему 20мк на 160 В МБГО-2.На одной плате печатной два канала(с КТ827А-3шт., и 2Т825А-2шт. + КТ825Г-1шт.,к эммитерам добавил 5-ваттные резисторы по 0,22-0,3 ом),т.е. два однополярных блока с током нагрузки не менее 5 А, выход + одного блока,соединив с – другого, получаем двухполярный блок с общей точкой,но нужно два отдельных питания 2 по 15 В,чтобы каждая схема КР140УД20А питалась от своего персонального питания.В качестве трансформатора использовал ОСМ на 400 Вт,вторичные обмотки на 37 В мощным проводом около 1,7-2 мм2 по диаметру провода,я мотал в два провода по 0,85 каждый.В качестве резистора-регулятора напряжения R6 использовал на 10ком импортный проволочный многооборотный повышенной точности.Но при подаче именно 37 В перем.напряж. этот резистор надо заменить резистором на 47 ком,только тогда предел регулировки будет расширен от 0 до почти 50 В,изначально с 10ком было от 0 до 30 В. Минимальное напряжение будет при минимальном сопротивлении R5.Прекрасно регулирует R6 необходимый для Вас предел ограничения тока.Здорово!Да и только.Радиатор для транзисторов под большие токи надо мощный около 1500см2 и более возможно и с применением кулеров там,где площадь недостаточная.До конца исследования все еще не провел. Но очень доволен.
    Ошибка есть в схеме: питание микросхемы указано + 15В на ножках 9 и 14,правильно на ножках 9 и 13!!!
    Удачи.Извините печатка от руки не сохранилась.Отвечу по возможности на вопросы.
    С уважением Вячеслав.

  2. admin says:

    Спасибо Вячеслав за такой развернутый и грамотный комментарий! Многим читателям поможет Ваш опыт конструирования данного стабилизатора, данные относительно выбора компонентов схемы и конструкции радиатора.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты