Соблюдай ТБ!

\главная\р.л. конструкции\источники питания\...

“Двухполярный” лабораторный блок питания

DOUBLE LAB POWER SUPPLY

Оригинал статьи размещен на http://homepages.strath.ac.uk/~cnbp111/ddragon.html

К достоинствам этого лабораторного “двухполярного” блока питания следует отнести:

Введение

Я разработал этот блок питания в прошлом году, когда возникла потребность в питающем устройстве для экспериментатора “на все случаи жизни”. Большим подспорьем было для меня получение напряжений на выходе такого блока, начиная с нуля, без каких-либо дополнительных преобразований, встречающихся во всех “работающих с нуля” БП, которые я встречал доселе. Мне был также необходим точный ограничитель тока для зарядки аккумуляторов и т. д. 12-вольтовый источник опорного напряжения, несколько резисторов, пара операционных усилителей и…баста ! Дело сделано !

Прототип блока питания, выполненный на макетной плате действительно работал очень хорошо. Отсутствовали обычные в этом деле зависимость выходного напряжения от флуктуаций напряжения сети и изменения сопротивления нагрузки, фон, шум и динамические выбросы. Этот блок питания прошёл даже тест с динамической головкой (присоедините к нагруженному выходу БП через конденсатор небольшой динамик и подставьте его к уху и Вы ничего не услышите) - [однако такой метод приемлем только к стабилизаторам с очень плохим сглаживанием пульсаций, тем более, что услышать пульсации в 100 Гц при таком низком сопротивлении звуковой катушки динамической головки (4…8 Ом) позволит только разделительный конденсатор в тысячи микрофарад, лучше уж для сравнения взять небольшой УЗЧ с высоким входным сопротивлением и на его выходе прослушивать фон, подключив такой УЗЧ, как указано выше. И переходной конденсатор будет небольшой ёмкости и сравнительный с другими БП уровень фона можно будет контролировать - полного отсутствия фона - не бывает, даже непосредственные наводки сети на провода БП дают фон, а мультипликативный фон - каждый диод выпрямительного моста должен быть зашунтирован конденсатором…].

Схема прототипа потерялась, а собранное на макетной плате, конечно же было разобрано “на запчасти”. Однажды, я, всё-таки, нашел схему, когда спустился в подвал, как только она туда попала, ума не приложу…Так и возник этот “Двойной Дракон”, т. е. предлагаемый Вашему вниманию БП.

Схема

Подробнее

Изюминка БП заключается в применении U4 (TL431 - подстраиваемого трёхвыводного источника опорного напряжения) и в его “обвязке”. Питаемый нестабилизированным напряжением через развязывающую цепочку R31, R32, C7, он выдаёт опорное напряжение 12 В. Делитель R15, R16 делит это напряжение на два и выдаёт 6 В при эквивалентном импедансе в 12 кОм, а через R3 снимается образец выходного напряжения. В сумме: при выходном напряжении 0 В, на U1B примерно 5 В, при выходном напряжении 30 В, на U1B - 10,8 В.

Так как напряжение на входе ОУ не опускается до 0 В, то Вам и не нужна отрицательная шина для того, чтобы заставить ОУ работать. Я знаю, что есть ОУ, которые используются в схемах с несимметричным включением, но они, как правило, работают хуже. Итак, для получения хороших динамических характеристик блока питания используйте в нём быстродействующие ОУ.

U1A обеспечивает токоограничение, датчиком для которого служит резистор R11. С номиналами, приведёнными на схеме ограничение тока может устанавливаться от 0 до 500 мА. Чтобы получить другое максимальное значение, измените номинал R11, например, при диапазоне установки ограничения 0…1 А R11 = 0,5 ом, при 0…5 А R11 = 0,1 ом (при нескольких регулирующих транзисторах, включенных впараллель).

Компенсация и стабильность.

Главной проблемой является то, что в этой схеме имеется усиление в петле обратной связи. Это происходит из-за того, что проходной транзистор используется в схеме с общим эмиттером, тогда как в большинстве блоков питания это - эмиттерный повторитель. Операционные усилители компенсированы только для коэффициента усиления 1. А вот несколько способов повышения стабильности, в данной ситуации.

Прежде всего, нужно уделить внимание включению выходного конденсатора С1 относительно сопротивления нагрузки. Его нужно включать именно таким образом, иначе, при подключении ёмкостной нагрузки, можно получить нарушение стабильности блока питания. Конденсатор С2 обеспечивает частичную компенсацию по фронту (по нарастанию) напряжения, цепочка R29C4 - по спаду. Компенсация была подобрана в практической рабочей схеме на макетной плате по максимальному динамическому диапазону, обеспечиваемому блоком питания. (Видимо, по наименьшему изменению выходного напряжения при быстрых изменениях тока нагрузки от нуля до максимума и наоборот).

Токоограничительная петля также компенсирована, но для цели повышения стабильности её постоянная времени больше (она работает медленнее), чем в петле обратной связи по напряжению. Таким образом, если у Вашего БП на выходе случилось короткое замыкание, тут же “разгорается битва” между двумя петлями обратной связи. Через несколько сотен микросекунд обратная связь по напряжению “:побеждает” и лишь небольшой “пичок” тока проскакивает на выход БП. Это та плата, которую платите Вы за довольно широкий динамический диапазон БП и прецизионную установку порога ограничения тока. Это, однако, не приносит вреда никому и ничему.

Выбор трансформатора

Здесь речь в основном пойдёт об обеспечении достаточного запаса напряжения на регулировку. Схема будет успешно функционировать и при запасе в 1…1,5 В, но для компенсации падения напряжения в сети, устранения фона и т. д. необходимо большее входное напряжение. Итак, Вам необходимо, примерно, 35 В выпрямленного напряжения. Трансформатор с 24-вольтовой вторичной обмоткой даст Вам только 32 В (с учётом падения напряжения на диодах), что немного маловато. Следующим напряжением, на которое выпускаются трансформаторы, является 30 В (две обмотки по 15 В, включенные последовательно), что после выпрямителя даст 41 В. Мощность трансформатора составляет:

41* 0,5 * 1,14) = 23 Вт

Выбираем ближайшее большее значение 30 Вт (или 20 Вт, если Вы любите риск). Вот из мощности в 23 Вт и нужно исходить выбирая радиаторы.

P.S. Если Вы используете тороидальный трансформатор, внешняя междувитковая ёмкость его обмотки при ограничении тока вносит фон (примерно 20 мВ “от пика до пика”), но это, наверное, не создаст Вам проблем.

Примечания:

  1. Выходная цепь во всём диапазоне напряжений от 0 до 30В не нуждается в дополнительной минусовой шине.

  2. Обеспечивается низкое падение напряжения.

  3. Конденсаторы С5 и С8 обеспечивают развязку.

  4. С1, С2, R29, С4, R35, С11 обеспечивают компенсацию, тщательно настраиваемую для получения хороших динамических характеристик. Схема перестаёт работать стабильно, если убрать хотя бы один из этих элементов.

  5. R22 потребляет небольшой ток с выхода, чтобы проходной транзистор оставался открытым (это позволяет сохранять хорошую динамику блока). Это также позволяет устанавливать выходное напряжение равным нулю при отсутствии нагрузки. Чтобы не мешать работе схемы ограничения тока, R22 подключен перед резистором-датчиком R11.

  6. Не показано соединение с корпусом ни того, ни другого выходного “полюса”, соединять с корпусом можно любой из них (но не оба сразу – Hi !) или использовать “плавающее” питание. Металлическое шасси для безопасности лучше, конечно же, заземлить.

CURRENT LIMIT = “Ограничение тока”. Heat Sink - радиатор. Bridge – мост.

Список деталей

Q3, Q4 - 1N4002
LD1 - светодиод красного цвета (индикация включения ограничения тока)
Q2 - 2N3904
Q6 - 2N3906
Q8 - 2N5551
Q1, Q7, R1 - TIP 147 (схема Дарлингтона)
U1 - LM358 (для лучшей динамики схемы U1B заменить на TL071)

Свободный перевод с английского: Виктор Беседин (UA9LAQ) ua9laq@mail.ru 
г. Тюмень, май 2002 г



Глас народа
15.11.2015 00:59 Скиньте плану пожалуйста, если еще осталась, в любом удобном форм...  --  Alex
23.04.2015 00:47 вышлите печатку...  --  vanko
04.03.2015 11:12 Здравствуйте. Буду очень признателен, если вышлете рисунок печатн...  --  Богдан
30.10.2013 09:22 Вышлите плиз материалы на почту kira.00@mail.ru...  --  Ира
09.06.2013 19:52 Прошу поделится впечатлениями о собранном блоке питания. Схема за...  --  Allegro
18.10.2012 13:19 Можно и пне рисунок платы на mail? dexron@inbox.ru Схема заинтер...  --  dexron
26.06.2012 21:51 Если есть , вышлите рисунок печатной платы пожалуйста на E-mail...  --  рисунок печатно...
03.04.2012 22:56 Вышлите,пожалуйста, рисунок печатной платы на мой электронный ад...  --  Tdutybq
29.02.2012 23:48 Замечательная статья. Вышлите,пожалуйста, рисунок печатной платы...  --  vladimir_graf...
21.02.2012 22:06 пожалуйста у кого есть вышлите рисунок печатки на smolyank@mai...  --  элка
16.01.2012 23:00 1. Сделал печатную плату, кому выслать рисунок? 2. А кому выс...  -- 
16.01.2012 22:50 вышлите пожалуйста на E-mail рисунок печатной платы Если есть , З...  -- 
16.01.2012 22:47 Если есть , вышлите рисунок печатной платы пожалуйста на E-mail ...  -- 
16.01.2012 22:45 Если есть , вышлите пожалуйста на E-mail рисунок печатной платы...  -- 
16.01.2012 22:44 вышлите пожалуйста на E-mail Если есть рисунок печатной платы, ...  -- 
16.01.2012 22:42 Если есть рисунок печатной платы, вышлите пожалуйста на E-mail...  -- 
15.12.2011 01:51 Здравствуйте. Если есть рисунок печатной платы, вышлите пожалуйст...  --  Igor
15.12.2011 00:56 Здравствейте.Можно мне печатную плату artemmogilev@yandex.ru...  -- 
08.11.2011 13:57 Здравствуйте. Если есть рисунок печатной платы, вышлите пожалуйст...  --  gri6a
29.09.2011 00:15 Здравствуйте. Пожалуйста и мне рисунок печатной платы на E-mail ...  --  stepkuz
08.02.2011 14:08 Здравствуйте. Если есть рисунок печатной платы, вышлите пожалуйст...  --  korney
30.01.2011 17:04 Скинте печатку ПЛИИИИИИЗ...  --  Вадим
09.01.2011 13:44 Здравствуйте. Если есть рисунок печатной платы, вышлите пожалуйст...  --  Demo
09.01.2011 13:41 Здравствуйте. Если есть рисунок печатной платы, вышлите пожалуйст...  --  Demo
09.01.2011 13:40 Здравствуйте. Если есть рисунок печатной платы, вышлите пожалуйст...  --  Demo
02.01.2011 19:31 Пожалуйста и мне рисунок печатной платы! Заранее благодарен!...  --  beely
24.11.2010 12:07 Скиньте печатку на мыло,пожалуйста yuras_y@mail.ru Спасибо....  --  Yura6120
24.10.2010 20:16 скиньте пожалуйста рисунок печатной платы, заранее спасибо. tass...  --  Tassay
31.07.2010 20:42 Выложите рисунок печатной платы на любой обменник. Спасибо....  -- 
07.07.2010 00:25 Можно мне рисунок платы на yuser007@mail.ru Заранее благодарен!...  --  slayer
28.05.2010 20:57 Если есть возможность вышлите пожалуйста рисунок платы по email: ...  --  NICK_BNP
16.05.2010 10:45 А можно мне выслать на "мыло" - рисунок печатки данного блока с к...  --  jes
29.04.2010 18:30 Если есть возможность вышлите пожалуйста рисунок платы по email: ...  -- 
07.03.2010 23:03 Граждане хорошие поделитесь печаткой!! Мой адрес billybons68@mai...  --  Олег
07.02.2010 09:33 Схема заинтерисовала очень, купил детали.Поделитесь печаткойю...  --  андрей
03.02.2010 16:39 Ого, наконец-то нашла его, и мне киньте на мыло veter_nadezdy@ukr...  --  ракиса
13.01.2010 08:46 Схема заинтерисовала очень, купил детали.Поделитесь печаткойю...  --  anatoll156
19.11.2009 18:34 схема интересная. если можно рисунок платы на shinyeff@mail.ru...  --  bshv
05.11.2009 16:23 Супер... искал такую схему. Можно PCB на alx.ru@mail.ru...  --  Aleks
18.09.2009 22:15 отлично...  --  нетак
02.05.2009 03:35 люди,если не трудно,поделитесь рисунком платы! Заранее благодарен...  --  pro-vasiliy...
23.01.2009 17:23 Мне оправиться. Дайте печатку...  --  Diabarus
19.12.2008 10:57 ...  -- 
18.07.2008 16:09 День добрый! Может, кто-нибудь поделится рисунком платы? Заранее ...  --  delay69
25.02.2008 21:49 Люди добрые, ну киньте кто нить рисунок платы кому не жалко, ну п...  --  Zuzu
08.02.2008 09:35 Мужики у кого есть рисунок платы? Прощу выслать по e-mail: uzpol...  --  Said
08.02.2008 09:33 Мужики у кого есть рисунок платы? Прощу выслать по e-mail: uzpol...  --  Said
08.02.2008 09:26 Мужики у кого есть рисунок платы? Прощу выслать по e-mail: uzpol...  --  Said
08.02.2008 09:16 Мужики у кого есть рисунок платы? Прощу выслать по e-mail: uzpol...  --  Said
05.02.2008 23:38 прошу прощения указал не тот адрес email: teplovik2008@mail.ru ...  --  студено
05.02.2008 23:33 будьте добры если можно и мне скинте на мыло рисунок печатной пла...  --  студент
19.12.2007 03:51 "Кто ищет схему с такими параметрами (0-30В 0-5А), стоит обратить...  -- 
06.12.2007 14:03 Здравствуйте! Хочу повторить данную схемку, буду очень признателе...  --  Юрий
17.11.2007 21:12 спасибо за эту статью....  --  mc-vlad2000...
17.11.2007 21:00 заинтересовала схема.если можна скиньте печатку на мыло e-mail...  --  mc-vlad2000...
20.10.2007 21:13 Случайно наткнулся на эту статью.Очень понравилась констукция БП....  --  alex47
03.10.2007 02:10 Здравствуйте! Если можно и мне рисунок платы на мыло zgergaia@fla...  --  zuzu
12.09.2007 00:20 Схема очень понравилась.Скиньте печатку на мыло,пожалуйста smira...  -- 
06.09.2007 12:44 Можно получить рисунок печатной платы на svkmail@mail.ru Спасибо....  -- 
05.09.2007 18:59 Схема тоже очень понравилась. Буду весьма приэнателен за рисунок ...  --  FOLKSDOICH
30.08.2007 13:30 Прошу прощения не указал E-mail в тексте, а тот который писал при...  --  Marmyxa
30.08.2007 13:23 Здравствуйте! Давно искал схему подходящего БП. Остановился на эт...  --  Marmyxa
24.08.2007 20:25 Пожалуйста и мне рссунок печатки! Заранее благодарен! vygisp@g...  --  Vygis
23.06.2007 18:23 Доброго времени суток. Скиньте печатку на мыло yakupov@ngs.ru, ес...  --  Alek
31.05.2007 23:55 Пожалуйста если не трудно вышлите мне на мыло рссунок печатки! ...  --  Zuzu
24.05.2007 17:39 Proboval neskolko varianta BP. Hotelos bi poprobovot i etot. Oche...  --  Ivan, LZ2IF...
04.03.2007 22:16 Proshu sbrosit risunok platy BP na ua0qbp@seznam.cz TNX es 73!...  --  Alexandr
11.02.2007 15:57 Схему собрал, сразу работает! Никаких заморочек. Напряжение регул...  -- 

Возврат