Всем здравствуйте. Блок питания с регулируемым выходным напряжением должен присутствовать в любой мастерской. Эта схема не отличается особой сложностью, поэтому кто имеет небольшой опыт в выполнении таких конструкций наверняка не столкнутся с какими-либо проблемами. Однако устройство работает с сетевым трансформатором на напряжение 220В, поэтому я не рекомендую выполнять монтаж новичкам и предупреждаю, что не нужно пренебрегать мерами безопасности. Принципиальная схема источника представлена на рисунке.
Как всегда, начинаем с выпрямителя, в котором переменное напряжение через диодный мост B1 выпрямляется и сглаживается фильтрующим электролитическим конденсатором C1. Выпрямленное напряжение увеличивается примерно в 1,4 раза, после чего напряжение подается на резистор R1 электронного предохранителя. Помимо резистора R1, он состоит из цепи на транзисторе T1 и резистора R3. Цепь отключения предохранителя реализована тиристором TY1 и силовым транзистором T3 N-MOSFET, отключающим выход источника.
Протекающий электрический ток создает падение напряжения на резисторе R1, который включен между базой и эмиттером транзистора T1 в соответствии по закону Ома. Это падение напряжения воспринимается базой транзистора T1 как — напряжение база-эмиттер. Чем больше ток, протекающий через резистор, тем больше падение напряжения на резисторе R1. Когда падение напряжения достигает примерно 0,5В, транзистор T1 начинает медленно открываться, и между его эмиттером и коллектором начинает течь ток.
К коллектору подключен RC-элемент задержки резистор R2 и конденсатор С2, что позволяет без срабатывания предохранителя подключить к выходу источника питания устройство с фильтрующим конденсатором емкостью до 4700мкф. После зарядки конденсатора C2 напряжение через стабилитрон D1 и ограничивающий резистор R4 поступает на управляющий электрод тиристора TY1, который замыкается, тем самым закрывая силовой транзистор T3 путем подключения его затвора к земле. Транзистор Т3 закрывается, что приводит к отключению выхода от источника питания. Стабилитрон D4 ограничивает напряжение на затворе транзистора T3. Кнопка TL1 перезапустит предохранитель для дальнейшей работы.
Схема на транзисторе T2 и двойном светодиоде LD1 служит для индикации состояния предохранителя, схема переключается между зеленым светодиодом, сигнализирующим о состоянии ожидания, и красным светодиодом, который, в свою очередь, сигнализирует о срабатывании предохранителя.
Сопротивление резистора R1 определяется по соотношению:
R1= UBE /IMAX, где UBE — это напряжение открытия транзистора T1 в вольтах, обычно от 0,4 до 0,5В, а IMAX - ток в амперах, при котором предохранитель должен сработать. Предохранитель можно настроить очень точно, однако необходимо точно измерить напряжение UBE. Они различаются на несколько десятков мВ для разных типов транзисторов. Предохранитель на представленной схеме срабатывает при токе около 1,25А, что соответствует сопротивлению резистора R1 около 0,33Ом. Здесь нужно быть более внимательными, потому что десятые доли Ом также играют роль в точной настройке предохранителя. Максимальную мощность резистора R1 можно определить по соотношению: PR1 = R1 x IMAX2, где R1 и IMAX имеют те же значение, что и в предыдущем соотношении.
Следующей частью является источник опорного напряжения в виде стабилизатора IC1. На выходе имеется стабильное напряжение +5В, но можно использовать и более высокие напряжения — например 9, 12 или 15В. Конденсаторы С4 и С5 повышают стабильность выходного напряжения стабилизатора IC1 и должны быть установлены как можно ближе к этой микросхеме на печатной плате. Опорное напряжение подается на потенциометр P1, с ползунка которого поступает на регулятор. Резистор R11 и конденсатор C3 уменьшают возможные помехи в выходном напряжении, а конденсатор C3 немного задерживает регулирование.
В самом регуляторе напряжения используется операционный усилитель IC2A, половина двойного операционного усилителя LM358. Этот операционный усилитель используется в схеме, поскольку он может отслеживать даже небольшие напряжения, близкие к нулю, поэтому на выходе источника можно регулировать напряжения практически от 0В. Питание IC2A подключается к входу стабилизатора, то есть к выпрямителю. Выходное напряжение для операционного усилителя снимается с делителя подстроечного резистора R13 и резистора R12.
Чтобы иметь возможность регулировать максимальное выходное напряжение до необходимой величины, вместо резистора R13 используется подстроечный резистор. Таким образом, согласно схеме, максимальное выходное напряжение регулируется примерно до 24В, так что оно может быть установлено подстроечным резистором на 22В.
Далее напряжение регулируется транзисторами Т4 и Т5 которые включённые по схеме Дарлингтона. В этой схеме результирующий коэффициент усиления по току примерно кратен коэффициентам усиления обоих транзисторов, так что выход операционного усилителя нагружается небольшим током. Транзистор T5 должен быть установлен на достаточно большом радиаторе из-за рассеиваемой мощности.
Резистор R14 является шунтом к возможному амперметру, встречно-параллельный диод D3 является защитным и, таким образом, защищает стабилизатор от подключения индуктивной нагрузки на выходе, такой как электродвигатели или катушка реле. Вся конструкция собрана на печатной плате, представленной на рисунке.
Трансформатор должен иметь вторичную обмотку на максимальное напряжение около 20В из-за напряжения питания операционного усилителя IC2 A, у которого составляет не более 32В. Операционный усилитель для замены установлен в панельку для простоты замены. Если вы не планируете устанавливать амперметр, можно использовать проволочную перемычку вместо шунта (резистор R14). Но конечно с другой стороны можно просто приобрести готовый регулируемый блок питания. Вот к примеру можно рассмотреть варианты лабораторных блоков питания ниже.
Что касается компонентов и их замен, вы можете заменить тиристор TY1 доступными другими, такими как PCR406. Транзисторы Т1 и Т2 могут быть любые общедоступные, к примеру с p-n-p проводимостью, BC327 или BC557. T4 можно заменить на BC637 или BC337-40. Не рекомендуется менять операционный усилитель LM358 на другой из-за его чувствительности, потому что с операционным усилителем LM741 минимальное регулируемое выходное напряжение составляло всего несколько вольт.
Транзистор T3 может быть любого типа проводимости N-MOS с достаточной токовой нагрузкой, например IRF740. Из-за очень низкого сопротивления перехода сток-исток и, следовательно, очень малой рассеиваемой мощности, которая появляется на транзисторе, этот транзистор не нуждается в охлаждении, или даже небольшого радиатора будет достаточно. На этом все.
