Стабилизированный лабораторный блок питания 12 вольт | РадиоДом - Сайт радиолюбителей

Навигация


Стабилизированный лабораторный блок питания 12 вольт
Описываемый в статье лабораторный источник питания обеспечивает стабилизацию как тока, так и напряжения. Его сердцем является электронный стабилизатор — именно он отвечает за все выходные параметры устройства. При сравнительной простоте устройства стабилизатор имеет неплохие параметры, очень прост в использовании. Упрощения схемы и получения при этом значительного выходного тока — до 1,5...2 Ампер — удалось добиться использованием в регулирующем элементе блока мощного полевого транзистора VT4, имеющего большую крутизну характеристики (100...150 мА/В).
Основные технические характеристики лабораторного блока питания
В режиме стабилизации напряжения:
Выходное напряжение при токе нагрузки 1,5 Ампер......................4...12 Вольт
Коэффициент стабилизации.............................................................500...1000
Напряжение пульсаций при токе нагрузки 1,5 Ампер, не более.....5 милливольт
Выходное сопротивление....................................................................0,05 Ом
В режиме стабилизации тока:
Выходной ток............................................................................0,05...2 Ампер
Выходное сопротивление, кОм, не менее.....................................................1
Напряжение пульсаций при нагрузке 5 Ом при токе 1,5 Ампер.....5 милливольт

Всем известно чтобы регулирующий полевой транзистор обеспечивал большой выходной ток, необходимо подавать на затвор открывающее напряжение в пределах 10...20 вольт. По этой причине в блоке предусмотрены два источника на напряжение 20 вольт. Один из них — мощный на диодах VD3, VD4 — служит источником нагрузочного тока, а второй — маломощный на диодах VD1, VD2 — питает управляющий элемент. Источники питаются каждый от половины вторичной обмотки сетевого понижающего трансформатора Т1. В стабилизатор напряжения входят, кроме регулирующего (VT4) и управляющего (VT2) транзисторов, измерительный элемент на резисторах R9 — R11 и конденсаторе СЗ и источник образцового напряжения — параметрический стабилизатор на транзисторе VT5 и стабилитроне VD8. Выходное напряжение регулируют переменным резистором R10.
 
Стабилизированный лабораторный блок питания 12 вольт


Стабилизатор тока состоит из источника образцового напряжения (транзистора VT3 и стабилитрона VD7), датчика тока нагрузки (резистора R6), управляющего элементом (ОУ DA1). Регулирующим элементом стабилизатора тока служит тот же транзистор VT4. На транзисторе VT1, диодах DV5, VD6 и светодиоде HL1 собран узел индикации блока. Стабилизируемый ток регулируется переменным резистором R8. В режиме стабилизации напряжения транзистор VT2 работает в линейном режиме, а ОУ DA1 насыщен и в работе не участвует.

Работает стабилизатор так, когда ток нагрузки меньше установленного значения — блок находится в режиме стабилизации напряжения. На входы ОУ DA1 поступает напряжение, которое складывается из напряжения на резисторе R6 и на нижней по схеме части резистора R8. При этом относительно инвертирующего входа ОУ напряжение на резисторе R6 отрицательное, а на R8 — положительное. Пока ток нагрузки меньше установленного, падение напряжения на резисторе R6 меньше (по модулю), чем на R8, поэтому из-за большого коэффициента усиления ОУ на его выходе будет положительное напряжение, близкое к напряжению на плюсовом выводе питания, т. е. примерно 40 вольт относительно минусового вывода блока.

Регулирующим транзистором VT4 управляет транзистор VT2, поддерживая на заданном уровне выходное напряжение. Напряжение на эмиттерном переходе транзистора VT1 будет недостаточным для его открывания, поэтому светодиод HL1 выключен. При увеличении тока нагрузки суммарное напряжение на входах ОУ DA1 уменьшается и, когда оно станет близким к нулю, ОУ выйдет из состояния насыщения и при дальнейшем уменьшении сопротивление нагрузки начнет управлять транзистором VT4, поддерживая постоянным установленное значение выходного тока, выходное напряжение при этом уменьшается, транзистор VT2 закрывается. Транзистор VT1 открывается и включается светодиод, сигнализируя о переходе в режим стабилизации тока.

Блок позволяет получать и меньшее, чем 0,05 Ампер, значение стабилизируемого тока, но в этом случае необходимо обеспечить более плавное регулирование напряжения на не инвертирующем входе ОУ DA1. Это можно, например, сделать включением переменного резистора сопротивлением 470 Ом между нижним по схеме выводом резистора R8 и точкой соединения резистора R6, стабилитрона V07 и стока транзистора VT4. Почти все детали устройства размещают на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Транзистор VT4 смонтирован вне платы на алюминиевом ребристом радиаторе с площадью рассеяния 180...200 кв.см.

Кроме указанных на схеме, в блоке можно использовать транзисторы КТ361А, КТ361В — КТ361Е, КТ208А—КТ208М, КТ209А—КТ209М (VT1); КТ3102Б (VT2); КП103Г (VT3, VT5). Транзистор VT4 при токе нагрузки до 1...1.5 Ампер можно заменить на КП901Б. Если же понадобится ток 2...3 Ампера, то надо или установить «в параллель» второй транзистора КП901А (КП901Б), или же применить один КП904А. Но в последнем случае нижний предел регулировки выходного напряжения поднимется до 5...6 Вольт.


Диоды VD1, VD2, VD5, VD6 могут быть любыми из серии КД105, а также из серий КД521, КД522, Д220. Диоды VD3. VD4 — КД201А, КД201Б, КД202Б—КД202Р, Д214, Д215, Д242, Д243. Конденсаторы С2 — К50-24, К50-35, С1, СЗ, С4 — К50-20, К50-24, К50-35. Светодиод может быть любым с рабочим током 5...20 мА. В качестве сетевого можно использовать унифицированный трансформатор ТПП266 или ТПП267, ТПП278. Подойдёт и любой другой трансформатор с магнитопроводом сечением от 5 кв.см и вторичной обмоткой, каждая половина которой выдаёт переменное напряжение 12,5...14,5 Вольт при токе нагрузки 2 Ампер.

Все детали устройства отечественные, но могут быть заменены импортными ближайшими аналогами:
FU1 - плавкий предохранитель на 0,5 Ампер
SA1 - выключатель сетевой на 220 вольт 3 ампер
T1 - понижающий трансформатор с переменным напряжением на вторичной обмотке 25 - 29 вольт с отводом с середины, Мощность 60 - 100 Ватт.
VT1 - КТ361Б
VT2 - КТ3102Е
VT3 - КП103Б
VT4 - КП901А
VT5 - КП103Б
HL1 - АЛ307Б
DA1 - К140УД6
VD1, VD2, VD5, VD6 - КД105Б
VD7, VD8 - КС133А
C1 - 470 мкФ х 25 вольт
C2 - 4000 мкФ х 25 вольт
C3 - 5 мкФ х 10 вольт
C4 - 10 мкФ х 10 вольт
R1, R9 - 1 кОм
R2, R3, R4 - 10 кОм
R5 - 510 кОм
R6 - 1 Ом
R7 - 15 кОм
R8 - 20 кОм - переменный
R10 - 10 кОм - переменный
R11 - 3,9 кОм