Лабораторный Блок Питания «ПРИБОЙ –1" (БП –3-30).

За основу взята схема, предложенная в ж. Радио №4, 1990г. Стр.66-70 (Лабораторный блок питания с тригерной защитой). Данная конструкция была дополнена мной регулируемым каналом от 0 до 5В, индикацией напряжения и силы тока на выходе данного канала (коммутируемое переключение), а также системой для определения напряжения стабилизации стабилитронов, а также проверки исправности диодов и определения рабочего напряжения светодиодов. На передней панеле имеется пять клемм: -5В, Общ., +5В, +5В, регулируемый +5В, а также 4 контактные группы для тестирования стабилитронов, светодиодов, и измерительного прибора. Четыре стрелочных прибора, имеющих пределы измерения: Амперметры - 3А, микроамперметры: 50В, при индикации двух каналов: +/- от 0 до 36В. Левый микроамперметр (при индикации напряжения третьего канала - регулируемого), от 0 до 5В; при идникации силы тока третьего канала 2,5А; и при индикации напряжения стабилизации стабилитронов до 25В. Для облегчения температурного режима работы выходных транзисторов, при низком напряжении и большом токе, осуществлена возможность переключения выходных обмоток, с помощью реле К1. На задней панеле блока имеются еще три разьема, с напряжениями переменного тока, взятого непосредственно со вторичной обмотки транчформатора: 4,6В и 6,5В. Канал +5В запитывается непосредственно с выхода третьего канала, и выполнен на основе известной копменсационной схемы стабилизации на тр-рах VT2 и VT1, рис. 1.1. Регулировка резистором R2. Испытание стабилитронов осуществляется по следующе методике: В колодку с контактами вставляем стабилитрон, как изображено на колодке, и при вращении регулятора первого канала от 0 в сторону увеличения доходим до момента когда загорается светодиод "Стаб". Для более точного определения напряжения стабилизации нажимаем кнопку SB2, которая переключает микроамперметр на измерение напряжения на контактах стабилитрона с пределом шкалы 25В. Это нехитрое, по конструкции устройство позволяет легко подобрать из большой массы стабилитронов именно тот экземпляр, который нам нужен, ведь как правило эти устройства имеют широкий разброс рабочей зоны. Рисунки печатных плат приведены в масштабе 1:1, и при печати должны соответствовать реальным размерам.

Основные технические характеристики:

Далее приведена статья из журнала Радио №4, 1990г. Стр.66-70

ЛАБОРАТОРНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ С ТРИГГЕРНОЙ ЗАЩИТОЙ

При создании домашней лаборатории радиолюбители сталкиваются с проблемой изготовления лабораторного блока питания. Многие уже имеют подобное устройство, но оно часто не устраивает владельцев из-за ограниченных эксплуатационных возможностей, в частности отсутствия или малой эффективности системы защиты от перегрузки и замыкания цепи выхода. Основные требования, кото­рые радиолюбители предъявляют к лабораторным блокам питания,— это возможность щирокого регулирования выходного стабильного напряжения, практически от нуля до 30... 35 В, способность обеспечить большой (до 3 А) ток в наг­рузке при минимальной пульсации выходного напряжения, возможность питания нагруз­ки двуполярным выходным напряжением, а также наличие эффективной системы защиты, предотвращающей выход из строя как самого устройства, так и налаживаемой конструкции. Система должна быть быстродействующей, с «триггерным эффектом» и одновре­менным отключением обоих плеч двуполярного стабилизатора. Часто бывает желательна возможность плавного или ступенчатого регулирования тока срабатывания системы защиты. Учитывая все большее распространение микросхем, питаемых от нескольких источников, в лабораторном блоке должен быть предусмотрен отдельный пяти-вольтовый стабилизатор, -защищенный и от повышения выходного напряжения, и от замыкания на выходе. Лабораторный блок питания, описанный ниже, был разработан с учетом этих и других требований. Упрощенная схема узла защиты двуполярного стабилизатора показана на рис. 1. Основной элемент узла — триггер DD1, включенный по схе­ме со смещенным питанием. Напряжение питания снимают с обоих плеч двуполярного выпрямителя через параметрические стабилизаторы R4VD2 и R5VD3. При кратковременном нажа­тии на кнопку SB1 «Возврат» триггер переключается в нуле­вое состояние и на его прямом выходе появляется сигнал низ­кого уровня. Транзисторы VT2 и VT3 закрываются и не участ­вуют в работе стабилизаторов. Вход S триггера подключен к делителю напряжения R2R3. В отсутствие тока нагрузки транзистор VT1 закрыт и на входе Sтриггера будет сигнал низкого уровня. При перегрузке стабилизатора 1 падение напряжения на резисторе R1 при­открывает транзистор VT1, на входе S триггера появляется отрицательное (относительно нижнего по схеме вывода резистора R3) напряжение, определяемое соотношением сопротивления резисторов R2, R3. При глубокой перегрузке напряжение на входе S достигнет порога срабатывания триггера, он переключится, уровень напряжения на его прямом и ин­версном выходах изменится на противоположный. Транзисторы VT2 и VT3 откроются, фор­мируя управляющие сигналы ^иуп_Р1 ^{и и}уп_Р2' которые закроют регулирующий элемент стабилизаторов 1 и 2. Выходное напряжение и ток нагрузки стабилизаторов уменьшатся почти до нуля, после чего транзистор VT1 закроется и восстановится прежнее напряжение на входе Sтриггера. Такое состояние может сохра­няться сколь угодно долго. Для запуска стабилизатора необхо­димо устранить причину перег­рузки и затем нажать на кнопку «Возврат». Такая система защиты стабилизаторов напряжения весьма универсальна. Используя триггеры различных серий, ее можно легко встроить практически в любой двуполярный компенсационный стабилизатор. Принципиальная схема лабораторного блока питания с триггерной защитой изображена н, рис. 2.

ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Выходное напряжение. В: двуполярного    стабилизатора    .....   2X5.....2ХЗ0 однополярного  ...        5

Пределы  регулирования тока срабатывания системы защиты двуполярного стабилизатора, А ........ 0,5...3

Нестабильность выходного напряжения двупоярного стабилизатора, мВ, при U_Bblx=20B, 1„=ЗА......200

Ток через нагрузку после срабатывания  системы защиты   двуполярного стабилизатора, мкА .           100

Напряжение  срабатывания системы защиты пятивольтового стабилизатора, В ..... 6...6,5

Ток срабатывания системы защиты пятивольтового стабилизатора, А ....... 4

Нестабильность выходного напряжения пятивольтового стабилизатора, мВ, при I_H=3 A 100

Время  срабатывания си­стемы защиты, мкс . . 50

Стабилизаторы напряжени: блока питания принципиальна одинаковы и выполнены п< известной компенсационной схеме. Минимальное выходно напряжение стабилизаторов запозволило значительно увеличить коэффициент стабилизации и уменьшить выходное сопротивление Система защиты блока питания построена на базе триггера DD1. Датчиками тока служат резисторы R3, R19 и R37. Сигналы, отключающие двуполярный стабилизатор при его перегрузке, снимаются с выводов 7 и 9 триггера. Ключевые транзисторы VT3 к VT10 системы защиты при этом открываются. Сигнал на отключение пятивольтового стабилизатора снят с вывода 6 триггера,

Рис.1

Рис.3

зависит от напряжения образцовых источников питания на диодах VD8—VD10, VD15— D17 и VD19, VD20. Эти цепи можно заменить стабисторами на соответствующее напряжение. Использование в качестве нагрузки управляющего элемента стабилизаторов тока (на транзисторах VT2, VT9 и VT16) здесь   ключевым   служит   транзистор VT15. Иногда в различных устройствах автоматики, питающихся одновременно от двуполярного и однополярного источников, при пропадании пятивольтового напряжения питания необходимо выключение второго источника. Для этого в систему защиты введена цепь VD5SA1. При замкнутых контактах переключателя SA1 срабатывание узла защиты пятивольтового стабилизатора приводит к отключению и двуполярного стабилизатора — комбинированная защита. Импульс возврата на входах R микросхемы DD1 формируется при пролете подвижного контакта кнопки SB1 из одного положения в другое. Узел защиты по выходному напряжению пятивольтового стабилизатора собран на тринисторе VS1, диоде VD21, стабилитроне VD22 и резисторах R41, R46. Принцип работы узла подробно описан в [ 1 ]. Следует отметить, что в некоторых случаях для установки порога срабатывания защиты в пределах между 6 и 6,5 В необходимо подобрать стабилитрон VD22. Резисторы R3 и R19 одновременно служат шунтами для амперметров РА1 и РА2. Подстроечные резисторы R4 и R18 служат для установки необходимого тока отклонения стрелки амперметров, а диоды VD3 и VD11 защищают их от перегрузки большим током. Светодиод HL1 и резистор R47 образуют индикатор перегорания предохранителя в пятивольтовом стабилизаторе. На время длительной работы блока питания при выходном двуполярном напряжении менее 2 X 15В ток нагрузки не следует устанавлигать более 1... 1,5 А, так как это может привести к тепловому пробою транзисторов VT5, V12. Для избежания такой опасности необходимо предусмотреть сооответствующее ступенчатое уменьшение напряжения на входе выпрямителя. Переменные резисторы R1 и R17, служащие для плавного регулирования тока срабатывания системы защиты; устанавливаемые обычно на передней панели блока, можно заменить на постоянные (для этого отведено место на печатной плате). График зависимости тока срабатывания 1_ср от сопротивления этих резисторов показан на рис. 3. Следует также отметить, что при значительной емкостной составляющей нагрузки и малых значениях тока I возможносрабатывание защиты от заряд ного тока выходных конденсаторов.

Рис. 2

Печатная плата блока пита­ния, чертеж которой изображен на рис. 4, выполнена из фольгированного стеклотекстолита. Для увеличения толщины дорожек печатного монтажа их необходимо облудить, а на те, через которые протекает зна­чительный ток, следует припаять дублирующие медные проводники. На плате расположены все элементы блока, за исключением выпрямителей, регулирующих транзисторов, микроамперметров PA], PA2, переменных резисторов Rl, R13, R17, R33, переключателя SA1, кноп­ки SB1, предохранителя FU1 и резистора R47 со светодиодом НL1. Транзисторы VT4, VTI1 уста­новлены на небольших теплоотводах размерами 25X18Х Х5 мм, выполненных из дюралюминия. Транзисторы VT5, VT12, VT18 должны быть уста­новлены на теплоотводы с полезной площадью не менее 1000 см каждый. В устройстве использованы широко распространенные ра­диодетали, за исключением микросхемы К17ТР1. Ее можно заменить на К178ТР1, но при этом необходимо изготовить небольшую переходную плату, так как у них разная цоколевка.

Подстроечные резисторы — СПЗ-1Б. Резисторы R3, R19, R37, R41 — самодельные, проволочные, намотаны манганиновым проводом диаметром 0,3...0,4 мм. Конденсаторы С1, СЗ, С4, С6, С8 — К50-6, С2, С5, С7— КМ, МБМ. Диоды Д223 могут быть заменены на Д223А, Д223Б. Вместо стабилитрона КС518А можно последователь­но включить два стабилитрона Д 814Б   с  общим   напряжение стабилизации 18 В. Переменные резисторы R R17 могут быть ППЗ, СП желательно группы Б. Транзисторы VTI, VT7 должны бы* германиевыми. Применение кремниевых транзисторов повысит минимальный ток срабатывания защиты до 1...1.5 A.ранзисторы   МП37Б   можно| заменить  на   МП37А,   КТ503д КТ503Е,         а         МП26Б — МП26А,       МП25А,       МП25, КТ502Г.     Транзисторы     VT VT5, VT11, VT12, VT17, VT, желательно  подобрать с   большим статическим козффициентом передачи тока базы. Сетевой трансформатор можно    применить    любой,    mощностью  не  менее  200  Вт,  например    ТС-200К. Вторичный обмотки нужно перемотать медным проводом ПЭВ-2 диаметром не    менее    ,5    мм    на    переменное напряжение 2 X30 B  11В.   В  выпрямителях   можно использовать   юбые   диоды   максимально  допустимым прямым   током   не   менее   5  А максимально   допустимым    обратным   напряжением   50   В и больше. Вольтметры    двуполярного стабилизатора на   напряженем30...50 В (на схеме не показаны) подключают непосредственно   к   выходам   стабилизатор, Микроамперметры   РА1   и  РА2  могут   быть   любыми   с   током полного отклонения стрелки более 200 мкА. Микровыключатель S А1 кнопка SB1 — МТ3 и МК Для  налаживания  блока  питания   необходимы   амперметр, вольтметр      (класса      точности 0,5—1) и нагрузочный резистор мощностью   не   менее   200 Вт, например, реостат РСП-2. Убедившись   в   правильном монтажа,  временно  отключают систему   защиты всего блока итания. Для этого необходимо разорвать цепь коллектора гранзисторов   VT3,   VT0,   VT15, цепь   анода   диода   VD21.   Налаживание   начинают   с   двуполярного стабилизатора. Движок подстроенных резисторов R4 R18   устанавливают в   крайнее правое    правое по    схеме    положение. Затем включают блок питания в сеть и вращением   движка переменных   резисторов   13 R33   проверяют   регулирование выходного   напряжения. Beрхний предел 130 В)   устанавливают подборкой резисторов R R32, нижний (5 В) — R12, R..

Рис.4

сначала плюсового, а потом ми-нусового плеча стабилизатора 2...2,5 А, следят за показаниями вольтметра. Если они не изменились,  значит самовозбуждения нет. Затем также проверяют пятивольтовый стабилизатор, устанавливая с помощью авометра выходное напряжение подстроечным резистором R44. Если в каком-либо стабилиза­торе будет обнаружено самовозбуждение, то необходима подборка соответствующего конденсатора (С2, С5, С7), причем следует стремиться к минимальной емкости.

Далее устанавливают ток полного   отклонения  стрелки  амперметров. Для этого между выводами минусового и плюсового плеч стабилизатора через образцовый амперметр включают нагрузочный резистор и, постепенно уменьшая его сопротивление, устанавливают нагрузочный ток 3 А. После этого вращением движков подстроечных резисторов R4, R18 устанавливают показание стрелок амперметров РА1И РА2, равное 3 А.

Для налаживания системы защиты сначала восстанавливат цепь коллектора транзисто­ров VT3, VT10, переключатель SA1 переводят в положение «Разд.» («Раздельная защита»), а движки подстроечных резисто­ров R15, R21, R35 — в крайнее верхнее по схеме положение. Затем при отключенной нагрузке включают блок и нажимают на кнопку «Возврат». Стабилизатор должен работать, в противном случае нужно замерить напряжение на выводах 7 и 9 триггера. Оно должно быть примерно равно +9 В и —18 В соответственно;

Подключив нагрузочный резистор к одному из плеч стабилизатора, например к минусовому, устанавливают ток нагрузки, равный 3 А. Медленно перемещая движок подст-роечного резистора R21 вниз (по схеме), добиваются сраба­тывания системы защиты. При этом одновременно должны закрыться регулирующие элементы обоих плеч двуполярного стабилизатора, и выходное напря­жение резко уменьшается до нуля. Затем, отключив нагрузку, нажимают на кнопку «Возврат». Выходное напряжение обоих плеч должно восстановиться. Аналогичную операцию проде­лывают и с плюсовым плечом.

Вращением движка подстроечного резистора R45 добиваются срабатывания, системы при то­ке нагрузки 3 А.

Затем надо проверить работу системы защиты _ при перегрузке одновременно в обоих плечах стабилизатора. Для этого нагрузочный резистор включают между плюсовым и минусовым плечами двуполярного стабилизатора, постепенно уменьшают его сопротивление и по показаниям амперметра отмечают зна­чение тока срабатывания защиты. Допустимо некоторое различие в значениях порога срабатывания защиты, не превышающее 0,1...0,2 А.

Для налаживания системы защиты от перегрузки пятивольтового стабилизатора необходи­мо восстановить цепь коллектора транзистора VT15 и убеиться в нормальной работе стабилизатора. После этого. устанавливают ток нагрузки 4 А и вращением движка подстроечного резистора R35 добиваются срабатывания системы защиты. Затем нажимают на кнопку «Возврат», выключатель SA1 переводят в положение «Комб.» и, замкнув выход стабилизатора, убеждаются в срабатывании системы защиты и одновременном отключении обоих стабилиаторов.

Для налаживания узла за­щиты от повышения выходного напряжения пятивольтового стабилизатора необходимо вос­становить цепь диода VD21,' отключить нагрузку и устано­вить движок подстроечного резистора R44 в нижнее по схе­ме положение. Затем, медленно перемещая движок в обратном направлении, по вольтметру отмечают напряжение срабатыва­ния, оно должно находиться в пределах 6...6,5 В. При этом обязательно должен перегореть предохранитель FU1 • и включиться светодиод HL1, индицируя срабатывание узла защиты по напряжению.

Далее движок подстроечного езистора R44 устанавливают в нижнее по схеме положение, заменяют предохранитель и снова устанавливают выходное напряжение стабилизатора 5 В.

В процессе налаживания системы защиты блока питания необходимо следить затем, чтобы не допустить перегрева, мощных транзисторов регулирующих элементов.

Подробности о работе стабилизаторов и защитных: устройств • можно узнать в [2, 3].

М. МАНСУРОВ г. Ташкент

ЛИТЕРАТУРА

1. Миронов А. Пятивольтовый с системой зашиты.— Радио, 1984, № 11, с. 46—48.

2. Вересов Г., Смуряков Ю. Стабилизированные источники питания радиоаппаратуры. МРБ, вып. 969.— М.: Радио и связь, 1978.

3. Кучер И. Стабилизатор напряжения двуполярного блока питания с защитой от перегрузок. Сборник «В помощь радиолюбителю», вып. 84, с. 74—79 — М.: ДОСААФ СССР, 1983.