Всем здравствуйте. В этой небольшой статье описана конструкция двухполярного регулируемого импульсного источника. Схема отличается простотой и малыми габаритами. Преимуществом описанной в статье схемы, является высокий КПД. КПД таких источников колеблется от 60 до 90%, а аналогичные линейные стабилизаторы с аналогичными параметрами не могут достичь КПД лучше 50%. В среднем их КПД составляет около 30%, с этим связаны и потери, которые линейный стабилизатор преобразовывает в тепло. При этом приходится это тепло рассеивать на радиаторе, что увеличивает размеры и вес всего устройства, но это все лирика и всем известна. Принципиальная схема представлена на рисунке.
Основой схемы является микросхема L4962EA (скажем так старожил, но еще можно приобрести без проблем) с этой микросхемой мы имеем ограничение по току, плавный пуск, а также имеется встроенный термопредохранитель. Для ее работы требуется очень небольшое количество внешних компонентов. Блок схему этой микросхемы можно посмотреть на рисунке, конечно, можно и в технической документации.
Частота работы до 150 кГц и возможность использования меньших емкостей внешних фильтрующих конденсаторов. Эта микросхема позволяет стабилизировать напряжение в диапазоне от 5,1 до 40 В постоянного тока на выходе макс. состоит из «пилообразного» генератора (SAWTOOTH OSCILLATOR), усилителя смещения (ERROR AMP), компаратор (PWM COMP) и выходной драйвер (OUTPUT STAGE). Фактическое выходное напряжение сравнивается с опорным 5,1 В. Результатом является управляющее отклонение, которое управляет широтно-импульсным модулятором PWM с пилообразным сигналом. Микросхема обеспечивает стабильность усиления и частоты внешним RC-элементом, подключенным к выводу 3.
Непосредственно замыкая этот контур, инвертор дает выходное напряжение 5,1 В. Более высокое напряжение достигается за счет делителя напряжения. Конденсатор, подключенный к выводу 6, подключен к усилителю смещения (ERROR AMP). Заряжается от источника постоянного тока, превышение тока определяется по падению напряжения на внутреннем сопротивлении, который подключен к компаратору (COMP).
При превышении допустимого выходного тока триггер (FLIP FLOP) блокирует выходной каскад (OUTPUT STAGE). Второй компаратор (INH RESET COMP) сбрасывает триггер, когда напряжение на конденсаторе, подключенном к выводу 6, падает ниже 0,4 В. Выходной каскад переходит в нормальный режим работы. Термопредохранитель предотвращает перегрев и превышение температуры выше 150°С. Для повышения стабильности термопредохранитель работает с гистерезисом.
Принцип работы, следующий для создания двухполярного напряжения нужны два гальванически развязанных блока питания на 27 В. Положительная и отрицательная цепи блока питания идентичны, поэтому кратко только о одном стабилизаторе. Переменное напряжение выпрямляется мостовым выпрямителем D1 и фильтруется конденсатором C1. Выпрямленное напряжение подается на микросхему IC1. Частота внутреннего генератора определяется резистором R1 и конденсатором C3. Конденсатор C2 необходим для мягкого запуска источника, о чем также сигнализирует светодиод LED1.
Делитель напряжения позволяет изменять выходное напряжение. Он состоит из резистора R3 и потенциометра P1. Конденсатор С11 шунтирует генераторы, поэтому они работают на одной частоте. Сдвоенный потенциометр P1 позволяет одновременно изменять положительное и отрицательное напряжение. Потенциометр должен быть хорошего качества и сопротивление должно быть одинаковым во избежание асимметрии напряжения.
Возможный вариант печатной платы представлен в тексте статьи. В настройке схема практически не нуждается, проверяем плату что нет коротких замыканий. Микросхемы IC1 и IC2 снабжены радиаторами.
Подключаем переменного напряжение 27 В. Убедившись, что напряжение на конденсаторе не превышает 50 В. Наблюдаем за изменением выходного напряжения с помощью подключенного вольтметра к выходу и одновременно вращая потенциометр Р1. Если напряжение изменяется в диапазоне от 5,1 до 24 В, все работает корректно. Повторяем эти процедуры для второго источника. После проверки снова подключим оба регулятора и проверяем симметричность выходного напряжения. Изменяя сопротивление резисторов R3 и R7, мы можем скорректировать отклонение.
Схема рассчитана на выходное напряжение от 5,1 до 24 В и ток 1 А (рекомендуется производителем). Микросхемы также позволяет регулировать выходное напряжение в диапазоне от 5,1 до 40 В, в этом случае необходимо изменить сопротивление потенциометра P1. При этом конденсаторы С5 и С10 необходимо установить на напряжение 50 В. Для выходного тока 1,5 А необходимо увеличить диаметр провода дросселя или взять готовый на нужный ток и естественно позаботится о охлаждении.