Einfaches Labornetzteil 1,3-30 Volt 1,2 Ampere. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Netzteile

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Eines Tages brauchte der Autor dieses Artikels eine ziemlich leistungsstarke und zuverlässige Stromquelle mit einer weitgehend einstellbaren Ausgangsspannung. Nach dem Studium der verfügbaren Literatur kam er zu dem Schluss, dass die zur Wiederholung vorgeschlagenen Geräte Nachteile haben: Linearstabilisatoren haben große Abmessungen (aufgrund der Notwendigkeit, Oxidkondensatoren und Kühlkörper mit großer Kapazität zu verwenden), PWM-Stabilisatoren haben einen eher engen Regelbereich und es gibt eine hochfrequente Welligkeit in der Ausgangsspannung, und Geräte mit verbesserten Verbrauchereigenschaften (Strombegrenzung, Modusanzeige, Schalten von Transformatorwicklungen usw.) sind relativ komplex. Wir mussten nach anderen Lösungen suchen und so wurde eine Stromquelle entwickelt, die diese Nachteile nicht aufweist.

Das vorgeschlagene Labornetzteil nutzt eine zweistufige Umwandlung der gleichgerichteten Spannung: PWM-Umwandlung in Zwischenspannung und anschließende lineare Stabilisierung. Die wichtigsten technischen Eigenschaften des Geräts sind wie folgt: Ausgangsspannungs-Regulierungsgrenzen – von 1,3 bis 30 V, Spannungsinstabilitätskoeffizient – ​​0,07 %/V, Laststrominstabilität 0,1 %, maximale Eingangsspannung (AC) – 27 V, Umwandlungseffizienz bei Der maximale Laststrom beträgt mindestens 70 %. Es ist möglich, die Strombegrenzungsschwelle auf 1,2 A zu ändern, es gibt einen nicht auslösenden Kurzschlussschutz mit Leuchtanzeige. Die Quelle zeichnet sich durch geringe Abmessungen und minimale Wärmeverluste aus (bei einem Laststrom von bis zu 0,3 A sind keine Kühlkörper erforderlich).

Das Blockschaltbild des Geräts ist in Abb. dargestellt. 1. Die Eingangsspannung Uin wird vom PWM-Wandler DA1 in eine Zwischenspannung Upr umgewandelt, die wiederum als Eingang für den analogen Stabilisator DA2 dient. Die Rückkopplung über den Differenzverstärker DA3 hält den für DA2 erforderlichen Spannungsabfall aufrecht (für LM317 - 2,5 V), wodurch die thermischen Verluste an DA2 minimal sind.

Reis. 1. Blockschaltbild der Stromversorgung

Das schematische Diagramm der Stromquelle ist in Abb. dargestellt. 2. Die gleichgerichtete Spannung vom Ausgang der Brücke VD1 wird durch den Kondensator C1 geglättet und dem Eingang des auf den Elementen DA1, VT2, VD2, L1 aufgebauten PWM-Wandlers zugeführt. Die DA1-Verbindungsschaltung ist eine typische Abwärtsschaltung [1]. Durch die Verwendung der Mikroschaltung KR1156EU5 wurde die Anzahl der passiven Elemente minimiert, jedoch die maximale Eingangsspannung begrenzt, die bei einer solchen Verbindung 40 V nicht überschreiten sollte. PWM mit Speicherdrossel L1 und Diode VD2 bildet eine Zwischenspannung Upr am Kondensator C4 .

Reis. 2. Schematische Darstellung der Stromversorgung

Auf dem DA2-Mikroschaltungsstabilisator ist ein linearer Spannungsregler montiert. Die Regelung erfolgt über den variablen Widerstand R12. Die Dioden VD3 und VD4 schützen die Mikroschaltung vor Rückströmen und negativen Spannungen und werden gemäß den Anwendungsempfehlungen eingeführt [2].

Der Operationsverstärker DA3 und die Widerstände R7–R10 bilden einen Differenzverstärker, der den Spannungsabfall am Stabilisator DA2 überwacht. Der Verstärkungsfaktor DA3 ist gleich 1,5 gewählt, wodurch der eingestellte Wert über den gesamten Spannungs- und Strombereich aufrechterhalten werden kann, auch wenn der Ausgang kurzgeschlossen ist. Der Trimmerwiderstand R2 reguliert den Spannungsabfall während des Setups.

Die Elemente VT1, HL1, R1 verfügen über eine Kurzschluss-Ausgangszustandsanzeige. Im Normalmodus ist der Transistor VT1 geöffnet und der Spannungsabfall über ihm überschreitet nicht einige Zehntel Volt. Wenn die Spannung am Quellenausgang auf 0,7 V oder weniger sinkt, schließt der Transistor VT1 und die LED HL1 beginnt zu leuchten. Der Einschaltzustand des Netzteils wird durch die HL2-LED angezeigt.

Die Rolle des Widerstands R5 ist sehr interessant. Wenn die Spannung an ihm mehr als 120 mV beträgt (der experimentell ermittelte Durchschnittswert), tritt der interne Impulsbreitenbegrenzer des DA1-Chips in Kraft und verwandelt ihn in eine Stromquelle. Diese Eigenschaft des KR1156EU5 kann zur Begrenzung des maximalen Laststroms genutzt werden. So kann die Quelle beispielsweise bei einem Widerstandswert dieses Widerstands von 0,1 Ohm einen Strom von bis zu 1,2 A an die Last liefern, bei R5 = 1 Ohm nur bis zu 120 mA. Durch den Einbau eines Widerstands mit einem Widerstand von 0,5 Ohm und dadurch die Begrenzung des Laststroms auf 240 mA können Sie auf den Kühlkörper für den DA2-Chip und den externen Stromschalter des PWM-Wandlers verzichten (durch Weglassen des Transistors VT2, Widerstand R3 und Anschließen). Pin 2 von DA1 mit dem Verbindungspunkt der Induktivität L1 und der Diode VD2). In diesem Fall sind die Abmessungen des Produkts nicht viel größer als eine Streichholzschachtel.

Als VT2-Schalter können Sie jeden Transistor mit einem statischen Basisstromübertragungskoeffizienten von mehr als 30 und einem zulässigen Kollektorstrom von mindestens 3 A verwenden. Der Autor verwendete KT805AM. Es verfügt über gute Frequenzeigenschaften, sodass die Schaltverluste gering sind. Der Feldeffekttransistor IRF3205 „verhält“ sich an dieser Stelle sehr gut – er benötigt bei einem Strom von bis zu 1 A keinen Kühlkörper.

Die Induktivität der Drossel L1 kann zwischen 40 und 600 μH liegen, die einzige Voraussetzung ist, dass sie für einen Strom von mindestens 1,5 A ausgelegt sein muss. Widerstände – MLT, C1-4 mit einer zulässigen Widerstandsabweichung vom Nennwert von ± 10 %, Abstimmwiderstand R2 – Multiturn-Draht SP5-2VB oder ähnlich, variabel R12 – beliebiger Typ mit einem Widerstand von 4,7...6,8 kOhm. Die Kondensatoren C1 und C4 bestehen aus Oxid K50-35 mit einer Kapazität von 220...470 μF und einer Nennspannung von 63 V, der Rest ist aus Keramik (KD2, K10-7, K10-17 usw.).

Beim Einrichten der Stromversorgung kommt es darauf an, den Trimmwiderstand R2 auf eine Spannung von 2,5 V zwischen den Pins 2 und 3 von DA2 (bei 50 % Last) einzustellen.

Literatur

1. Biryukov S. Spannungswandler auf der Mikroschaltung KR1156EU5. - Radio, 2001, Nr. 11,0.38,39,42.
2. Integrierte Schaltungen: Schaltungen für lineare Stromversorgungen und ihre Anwendung. - M.: Dodeka, 1996.

Autor: S. Muralev, Dimitrovgrad, Gebiet Uljanowsk; Veröffentlichung: cxem.net

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