Радиомастер гид в мире электроники » Схемы » Питание » Лабораторный блок питания 0-30В со стабилизацией тока и высоким КПД
Информация к новости
  • Просмотров: 66846
  • Добавил: Kail
  • Дата: 5 сентября 2011
5 сентября 2011

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

Категория: Схемы » Питание

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


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


Скомбинировав схемы в одну и просимулировав в Protus-e я получил:
Лабораторный блок питания 0-30В со стабилизацией тока и высоким КПД


Добившись работы БП в САПРе я приступил к разработке печатной платы и ее изготовлению.
Я использую негативный фоторезист.
В Протеусе получилось:
Лабораторный блок питания 0-30В со стабилизацией тока и высоким КПД


Далее приступил к изготовлению негативного фотошаблона:
Лабораторный блок питания 0-30В со стабилизацией тока и высоким КПД


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

Результат изготовления БП:
Лабораторный блок питания 0-30В со стабилизацией тока и высоким КПД

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


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:
Вы не можете скачивать файлы с нашего сервера
Вы не можете скачивать файлы с нашего сервера

Автор: Valik_666

Источник: electronics-lab.ru

Метки к статье: питания, стабилизатора, напряжение, схема, Блок питания, LM317, MC34063, ШИМ, стабилизация тока, источник питания, лабораторный БП



<
Alukard007

10 сентября 2011 00:20

Информация к комментарию
  • Группа: Радиомастер
  • ICQ: 341599718
  • Регистрация: 30.10.2010
  • Статус: Пользователь offline
  • Публикаций: 0
  • Комментариев: 11
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


Награды:
+3
<
kow771

2 января 2012 11:34

Информация к комментарию
  • Группа: Гости
  • ICQ:
  • Регистрация: --
  • Статус:
  • Публикаций: 0
  • Комментариев: 0
А что за формат файлов для скачивиния?


Награды:
0
<
georgekozak

12 января 2012 05:32

Информация к комментарию
  • Группа: Гости
  • ICQ:
  • Регистрация: --
  • Статус:
  • Публикаций: 0
  • Комментариев: 0
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.


Награды:
-2
<
hvat69

14 апреля 2012 00:29

Информация к комментарию
  • Группа: Радиолюбитель
  • ICQ:
  • Регистрация: 2.08.2010
  • Статус: Пользователь offline
  • Публикаций: 0
  • Комментариев: 6
Включение Q2 по схеме всех устроило?


Награды:
+1
<
HamsterODP

16 апреля 2012 16:53

Информация к комментарию
  • Группа: Гости
  • ICQ:
  • Регистрация: --
  • Статус:
  • Публикаций: 0
  • Комментариев: 0
А у меня вопрос по поводу питания U3. Если мне надо выставить на выходе 1.2v то она работать будет?


Награды:
0
<
alex19761402

17 мая 2012 22:01

Информация к комментарию
  • Группа: Радиолюбитель
  • ICQ:
  • Регистрация: 30.11.2011
  • Статус: Пользователь offline
  • Публикаций: 0
  • Комментариев: 1
СОБРАЛ ЭТОТ БП !!!!!! НУ И ЧТО ???? МОМЕНТАЛЬНО ВЗОРВАЛАСЬ МИКРОСХЕМА U1! В PROTEUS`е ТОЖЕ СХЕМА НЕ РАБОТАЕТ!!! ВОБЩЕМ КРАСИВАЯ ЕРУНДА!


Награды:
0
<
Demo65

23 марта 2014 15:19

Информация к комментарию
  • Группа: Радиолюбитель
  • ICQ:
  • Регистрация: 20.11.2011
  • Статус: Пользователь offline
  • Публикаций: 0
  • Комментариев: 6
alex19761402,
Конечно рванёт! Там обвязка микросхемы с "потолка".


Награды:
0
<
zasx000

6 февраля 2015 09:50

Информация к комментарию
  • Группа: Студент
  • ICQ:
  • Регистрация: 20.12.2013
  • Статус: Пользователь offline
  • Публикаций: 0
  • Комментариев: 1
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.


Награды: Нет наград :(
0
<
manowar

13 мая 2015 21:56

Информация к комментарию
  • Группа: Радиолюбитель
  • ICQ:
  • Регистрация: --
  • Статус:
  • Публикаций: 0
  • Комментариев: 2
Q1 не справится с частотой работы 34063, Q2 неправильно включен.


Награды:
0

Добавление комментария

Имя:*
E-Mail:*
Введите два слова, показанных на изображении: *

Друзья и партнеры:

Архив новостей

Декабрь 2016 (1)
Ноябрь 2016 (1)
Сентябрь 2016 (3)
Июнь 2016 (1)
Май 2016 (1)
Апрель 2016 (1)
^
 
-->