ЛАБОРАТОРНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ

С БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩЕЙ ЗАЩИТОЙ

При разработке и налаживании различной самодельной аппаратуры удобно пользоваться отдельно выполненным лабораторным источ­ником питания. Лабораторный источник дол­жен быть достаточно мощным, иметь быстро­действующую защиту от перегрузки и коротких замыканий, а так же, быть небольших габари­тов и массы.

Этим требованиям удовлетворяет описыва­емый здесь однопопярный блок питания, который обеспечивает следующие характе­ристики :

1. Пределы регулировки выходного напряже­ния :  1.25...15Vh1,25...30V.

2. Максимальный ток нагрузки :  10А

3. Напряжение пульсаций на нагрузке током 10А составляет - 120mV.

4. Нестабильность выходного напряжения при нестабильности напряжения в сети 20% не превышает 0,5%.

5. Ток срабатывания защиты : 10...10,5А.

Принципиальная схема приведена на рис. 1

Схема состоит из трех функциональных частей : сетевого выпрямителя, мощного регули­руемого стабилизатора напряжения и узла защиты.

За основу блока питания взять переделанный силовой трансформатор ТСА-370. До его пере­делки, нужно снять верхний защитный слой бумаги, уточнить выводы сетевой обмотки и обмотки самого верхнего слоя одной из кату­шек. Затем включить трансформатор в сеть и замерить напряжение на верхней обмотке. После этого выключить трансформатор из сети и подсчитать число витков этой обмотки.

Теперь нужно поделить число витков на изме­ренное напряжение, чтобы узнать число вит­ков на 1V. В моем случае получилось 2,5витЛ/. После этого сердечник трансформатора ак­куратно раскалывается, с обеих катушек сма­тываются все обмотки, кроме сетевых. Убедившись в хорошем состоянии бумажной изоляции, можно приступить к намотке вторичной обмотки. Она делится ровно пополам и наматывается на обоих каркасах. На каждом по ЗВ витков провода ПЭВ-2 диаметром 2,6 мм. Получается два неполных слоя, между ко­торыми прокладывается слой толстой прокла­дочной бумаги, которая осталась от разборки трансформатора. Для напряжения 1SV исполь­зуется одна обмотка, а для напряжения 30V подключается вторая последовательно и согласно.

Блок питания содержит основной компенса­ционный стабилизатор с последовательным включением регулирующего элемента, и вспо­могательный стабилизатор на 12V необходи­мый для питания устройства быстродейству­ющей защиты. Оба стабилизатора питаются от одной вторичной обмотки, а их цепи разделены с помощью оптронного динистора и реле.

Выходное напряжение со вторичной обмотки в зависимости от положения перемычки S1 (15 или 30V) подается на диодный мост, где выпрямляется и фильтруется конденсаторами С5,С6,С7. Затем. через предохранитель FU2. датчик защиты (резистор R2) подается на мощный регулируемый стабилизатор напряже­ния. Основным элементом которого является микросхема КР142ЕН22, включенная по типовой схеме. Микросхема нагружена Базовыми цепями эмиттерного повторителя на транзис­торах VT3 и VT4, на котором выполнен регули­рующий элемент. В змиттерных цепях этих транзисторов включены резисторы R9 и R10, предназначенные для выравнивания эмиттерных токов этих транзисторов. Выходное напря­жение стабилизатора можно регулировать сту­пенчато с помощью перемычки S1, в качества которой рекомендую использовать сдвоенный тумблер с параллельно соединенными контактными группами. А плавную настройку выходного напряжения производят резистором R7, руководствуясь показаниями вольтметра. Узел защиты выполнен на транзисторе VT1 и оптронном диниоторе U1. Резистор R2, вклю­ченный в цепь нагрузки, является датчиком узла защиты. Он включен между эмиттером и базой транзистора, который «следит» за вы­ходным током. Если по какой-либо причине значение тока нагрузки превысит 10А, падение напряжения на резисторе R2 оказывается достаточным для открывания транзистора. Как только транзистор откроется, через него начинает протекать ток, вызывающий свече­ние светодиода огтгрона и открывание динис-тора оптрона. Срабатывает реле К1 и вклю­чает своими контактами более мощное реле К2, отключающее стабилизатор от нагрузки.

При срабатывании защиты включа­ется светодиод VD5, сигнализируя об аварийном режиме. Для того, чтобы снова включить нагрузку, необходимо кратковременно нажать кнопку SB2. Напряжение на динисторе упадет до нуля, и он закроется. Если в процессе налаживания возникает необходимость отключить нагрузку, это можно  сделать нажатием кнопки SB1. Оптронный динистор включится, а нагрузка отключится. Аналогично про­исходит и выключение стабилизатора с помощью термовыключателя SF1.

Вспомогательный стабилизатор вы­полнен на диодном мосте КЦ405Б и стабилизаторе DA1. Светодиод VD3 яапяется индикатором включения блока питания в сеть. Большинство   элементов   блока   питания смонтировано на двух печатных платах из фольгированного стеклотексталита. Оксидные конденсаторы С11 и С12 жела­тельно танталовые. например, К52-1Б.

Переменньй резистор R7 типа ППБ-150 микросхема DA2 установлена на небольшом радиаторе площадью 40см2. Вольтметр на 30V. амперметр на 10А, применены заводские, выполненые на микроамперметрах типа М4203 с применением стандартных шунтов. Рале К1 - РЭС-9 (паспорт 059), возможно и другое реле с обмоткой на 10-15V.

Налаживание начинают с проверки правиль­ности монтажа. Затем, движок переменного резистора R7 устанавливают в нижнее по схеме положение, включают блок питания в сеть и измеряют напряжение на конденсато­рах С5, С6, С7. Оно должно составлять 20 или 40V в зависимости от положения перемычки S1. Нажимая на кнопки SB1 и SB2, убеждаются что реле срабатывает и отключает нагрузку. Затем проверяют срабатывание узла защиты при увеличении тока нагрузки. Для этого можно в качестве нагрузки подключить резистор сопротивлением 2-3 От мощностью 100W (или автомобильную лампу мощностью более 100W). Постепенно увеличивая выход­ное напряжение, проверяем срабатывание защиты при тока около 10А. При необходи­мости подстраиваем R3. Блок питания не рекомендуется эксплуатиро­вать при низких напряжениях и больших токах, когда рассеиваемая транзисторами мощность максимальна и может превысить 120W.

Кудинов В.В.

Литература :

Бирюков С. Лабораторный бпок питания 0...20V. ж.Радио, 1998, №5, стр. 55-56.