Лабораторный блок питания 0-30В со стабилизацией тока и высоким КПД

Одним из самых нужных приборов под рукой любого радиолюбителя является блок питания. От его характеристик, напрямую зависит работа самого устройства, поэтому он должен отвечать всем требованиям. Основные параметры любого блока питания это напряжение, ток (который может отдать без понижения напряжения на выходе), пульсации, шумы и гармоники, и КПД. В настоящее время стали популярные импульсные БП из-за высокого КПД(70-90%), но у них есть особенности — при изменении тока нагрузки или напряжения на выходе меняется частота что приводит к выбросу в эфир большого уровня шумов и гармоник. Их невсегда удается убрать фильтрами. У линейного с этими параметрами дела обстоят намного лучше, но у линейного проблема с КПД. КПД у линейного стабилизатора тем ниже, чем меньше напряжение на выходе при том же токе. Например на входе линейного стабилизатора 32В — задание на выходе 5В при токе 1А —
Т.к ток в цепи общий - КПД = 5Вт/32Вт * 100% = 15,6%
Т.е. означает что из 32Вт потребленной — 27Вт уйдут на обогрев и порчу стабилизатора.


Мне понадобился нормальный по всем характеристикам блок питания, а именно:
1. Защита от КЗ, а еще лучше стабилизация тока(можно заряжать аккумы и нетолько);
2. Регулировка от 0В до максимума — 30В;
3. Возможность зделать его двухполярным или просто с независимыми каналами;
4. Поменьше чтобы грелся при больших нагрузках;
5. Линейная стабилизация на выходе (всетаки лучше чем ШИМ);
6. Простота сборки и наладки;

Я занялся поиском схемы в интернете. Понравились 2-е схемы по отдельности — одна просто ШИМ (MC34063) - Линейник (LM317), а другая стабилизация тока для LM317. Решил их скомбинировать чтобы получить то что надо. Еще переделал смещение на LM317, тем самым увеличив диапазон регулировки от 0В, а не от 1,5В, как в родной схеме.

Первая схема:


Принцип работы схемы:
1. Входное напряжение Uвх трансформируется ШИМ-преобразователем DA1 в промежуточное Uпр, которое, в свою очередь, является входным для аналогового стабилизатора DA2. Обратная связь через дифференциальный усилитель DA3 поддерживает необходимое для DA2 падение напряжения (для LM317 — 2,5 В), благодаря чему тепловые потери на DA2 минимальны.

Лабораторный блок питания 0-30В со стабилизацией тока и высоким КПД


Вторая схема:


Скомбинировав схемы в одну и просимулировав в Protus-e я получил:


Добившись работы БП в САПРе я приступил к разработке печатной платы и ее изготовлению.
Я использую негативный фоторезист.
В Протеусе получилось:


Далее приступил к изготовлению негативного фотошаблона:


Т.к. я подозревал, что прийдется настравивать и подбирать значения резисторов и конденсаторов я решил использовать SMD — их легче монтировать/демонтировать.

Результат изготовления БП:



Транзисторы силовые при проектировке платы вынес в одну линию для установки на радиатор (естественно, что через изолирующие прокладки smile ).
При сборке ничего необычного нет, дроссель — от 40 до 600 мкГн, единственное требование — он должен быть рассчитан на ток не менее 5А, а вот при настройке:

Настройка

Налаживание источника питания сводится к установке подстроечным резистором RV1 напряжения 2,5 В между выводами 2 и 3 U2 (при 50-процентной нагрузке). При правильной сборке это не должно вызвать затруднений. Номиналы подобраны. После настройки напряжений желаельно настроить токовую защиту MC34063 — она настраивается шунтовым резистором R1.
При напряжении на нем более 120 мВ (среднее значение, определенное опытным путем) вступает в действие внутренний ограничитель ширины импульсов микросхемы U1, превращая ее в источник тока. Этим свойством КР1156ЕУ5(MC34063) можно воспользоваться для ограничения максимального тока нагрузки. Так, например, при сопротивлении этого резистора, равном 0,1 Ом, источник способен выдавать в нагрузку ток до 1,2 А, а при R1 = 1 Ом — только до 120 мА.
Естественно до сборки прикиньте, какой ток хотите получить на выходе и из этого расчета пересчитывайте шунт и сетевой трансформатор. Не забывайте что при расчете сетевого трансформатора коэфф. на выпрямление Uвыпр=1.41*Uтранс(II) а ток наоборот при Iнагр = 5А вторичную обмотку трансформатора нужно делать 5*1,5 = 7,5А.
Транзистор Q1 можно заменить на IRF3205 — ему не нужен теплоотвод при токе до 1 А.(от автора — я не проверял).
Далее приступаем к настройке токоограничения — устанавливаем на максимум сопротивление RV3 а на минимум RV4, устанавливаем напряжение на выходе 4-10В. Подключаем нагрузку 3-4А(желательно с прибором, чтобы колибровать) Плавно увеличивая подстроечник выйти на порог включения светодиода D3. Это будет максимальный ток БП.Если это не настроить — при КЗ может выйти со строя LM317 и ее Q2(КТ818). Сопротивление резисторов RV3-RV4 может изменятся 20к-220К в зависимости от шунта R6. Если защита срабатывает слишком рано — нужно уменьшить R6(шунт) или увеличить RV3-RV4. Если вдруг появляется возбуждение при токоограничении — устанавливается и подбирается конденсатор С6(между 1и3 ногой LM317).
Регулировка напряжения — резистор RV2. Им и его обвязкой добиваются нужного диапазона напряжения. При отрицательном смещении ниже 0 все равно не опуститься, но до 0 дойти должен.

Файлы:
У вас нет доступа к скачиванию файлов с нашего сервера
У вас нет доступа к скачиванию файлов с нашего сервера

Автор: Valik_666

Источник: electronics-lab.ru

9 комментариев

Alukard007 10 сентября 2011 00:20
Статья хорошая, попробую собрать как-нибудь.
Есть небольшая помарка в строчке

*Мне понадобился нормальный по все характеристикам блок питания*

помоему не хватает буквы М на конце
kow771 2 января 2012 11:34
А что за формат файлов для скачивиния?
georgekozak 12 января 2012 05:32
Хорошая работа, но Оркад или что еще...

Всё ясно...
Программное обеспечение Допустимые форматы
DesignSpark PCB *. PCB
Altium (Protel) *. PCB / DDB / PCBDOC
TARGET *. * T2001/300
EAGLE *. BRD
ORCAD *. MAX
Ultiboard *. EWPRJ / DDF
PROTEUS *. LYT
SPRINT *. LAY
QUICKROUTE *. PCB
EASY-PC *. PCB
Эдвин *. ЕАБР / EPB
GC-Prevue *. GWK
PCAD *. PCB
BOARDMAKER *. PCB/B3P
Pulsonix *. PCB
KiCad *. BRD
FRITZING ФЗ *.
EXT. GERBER *. ZIP / RAR / т.д.
hvat69 14 апреля 2012 00:29
Включение Q2 по схеме всех устроило?
HamsterODP 16 апреля 2012 16:53
А у меня вопрос по поводу питания U3. Если мне надо выставить на выходе 1.2v то она работать будет?
alex19761402 17 мая 2012 22:01
СОБРАЛ ЭТОТ БП !!!!!! НУ И ЧТО ???? МОМЕНТАЛЬНО ВЗОРВАЛАСЬ МИКРОСХЕМА U1! В PROTEUS`е ТОЖЕ СХЕМА НЕ РАБОТАЕТ!!! ВОБЩЕМ КРАСИВАЯ ЕРУНДА!
Demo65 23 марта 2014 15:19
alex19761402,
Конечно рванёт! Там обвязка микросхемы с "потолка".
zasx000 6 февраля 2015 09:50
я собирал по первой схеме (схема из радио) - работает отлично. второй раз собирал заменив vt2 на полевик p-канал (по даташиты на имс) диод vd2 -на более мощный шотки 20а 100в .DA2 на LM1083 в металическом корпусе - итог без нагрева на маленьком радиаторе - 5ампер с защитой - не забудьте по даташиту на MC34063 посчитать ограничительный резистор на ток немного больше 5а (обратить внимание на подключение 7 ноги). важно-операционник должен быть как в оригинальной статье - я ставил op7. использовал эту схему с полумостовым бп.
manowar 13 мая 2015 21:56
Q1 не справится с частотой работы 34063, Q2 неправильно включен.
Ваше имя: *
Ваш e-mail: *
Войти через
  • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
    heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
    winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
    worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
    expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
    disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
    joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
    sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
    neutral_faceno_mouthinnocent
Введите два слова, показанных на изображении:
© 2010-2017 Все права соблюдены.