Схемы лабораторных источников питания (далее - ЛИП) с хорошими показателями и вариантами защиты, как правило, содержат достаточно большое количество компонентов и имеют повышенную сложность даже при использовании специализированных микросхем. Эти факторы безусловно отражаются на повторяемости устройств и их надежности.
В данной статье описаны схемы, где относительная простота схемных решений сочетается с достаточно высокими эксплуатационными параметрами ЛИП. Все схемы описанных ниже ЛИП выполнены на популярных микросхемах TL494.
Первый вариант ЛИП (принципиальная схема на рис.1) ориентирован для работы с повышенными входными напряжениями, величина которых будет ограничена лишь предельными параметрами примененных в схеме компонентов.
В качестве схемы слежения за уровнями выходных значений тока и напряжения и стабилизации этих значений применена "аналоговая" часть микросхемы TL494 (U1), содержащая пару идентичных ОУ типа rail-to-rail с объединенным внутрисхемно выходом и встроенным стабилизатором напряжения, обеспечивающим работу внутрисхемных компонентов в диапазоне напряжений +7В...+40В.
ЛИП (принципиальная схема на рис.1а) имеет следующие параметры:
Входное напряжение: +20В...+80В (при использовании указанных компонентов);
Регулируемое выходное напряжение: 0...+77В (испытанный диапазон);
Ток максимально допустимый: 5А;
Регулировка токового лимита: 3мА...5А;
Регулировка в режиме токовой отсечки: 10мА...5А
Пульсации переменного тока в диапазоне 100Гц...800Гц на выходе ЛИП при токе нагрузки до 3А: 2мВ...5мВ при входном напряжении +36В и выходном напряжении в диапазоне +20В...+33В;
Шум продуктов преобразования в диапазоне частот 50кГц...80кГц при питании от AC-DC инвертора на выходе ЛИП при токе нагрузки 3А: 0,5мВ...1мВ при входном напряжении +36В и выходном напряжении в диапазоне +20В...+33В.
Выходное напряжение регулируются потенциометром PR2, регулирование значений тока в режиме лимита и отсечки производится с помощью потенциометра PR1. Разомкнутый контакт фиксируемой кнопки S2 соответствует режиму ограничения тока; замыкание контакта S2 переводит ЛИП в режим токовой отсечки, когда выход ЛИП обесточивается при достижении установленного (с помощью PR1) значения тока. Режим отсечки - триггерный. Возврат ЛИП в работу при срабатывании отсечки возможен кратковременным размыканием контакта S2 или повторным включением ЛИП, если режим отсечки заложен в монтаже (с помощью впаянной перемычки, например).
Необходимый диапазон выходного напряжения можно подстроить с помощью резистора PR3.
Регулирующий каскад (РК) базовой части схемы (рис.1а) выполнен на транзисторах Q1...Q4. Q2 является драйвером, обеспечивая развязку выхода микросхемы U1 (TL494) от входного напряжения. Применение Q1 необходимо лишь при входном напряжении свыше +200В. Транзисторы Q3, Q4 образуют составной транзистор, включенный по схеме с общим коллектором и являются регулирующим элементом (РЭ) ЛИП.
В варианте 2 РК (рис.1б) транзистор Q6 выполняет функции драйвера и управляется током эмиттера. Это необходимо для использования в качестве РЭ транзистора структуры p-n-p или его составного аналога.
Вариант 3 РК является самым простым за счет применения p-канального MOSFET, не требующего токового управления, а, значит, и какого-либо предварительного усиления.
Позиции компонентов всех вариантов РК (рис.1а-рис.1в) имеют собственную нумерацию, а разработанная для ЛИП печатная плата (рис.2), подразумевает установку всех указанных компонентов. Так, например, при построении схемы с вариантом РК, показанном на рис.1в, компоненты схем РК, показанные на остальных схемах (рис.1а, рис.1б), - не используются. Все варианты РК при работе в составе ЛИП - равноценны.
На рис.3 показан вариант печатной платы для размещения пассивных SMD-компонентов (вместо выводных). Некоторые SMD-компоненты могут быть заменены выводными аналогичными компонентами. На плате позиции "дублеров" отмечены звездочкой.
Представленный в этой части статьи ЛИП может работать в широком диапазоне мощностей при использовании группы мощных транзисторов в параллельном включении в качестве РЭ при наличии хорошего теплоотвода. Размещение всех силовых компонентов на печатных платах ЛИП - однорядное, и рассчитано для фиксации на едином радиаторе с применением теплопроводного изолирующего слоя.
В схеме ЛИП так же можно предусмотреть применение термостата (рис.4), включив его нормально разомкнутый контакт между базой Q2 и проводом 0V (например). При наличии термостата с нормально замкнутыми контактами и рабочим током 5А...10А, его следует включить в разрыв любого из соединений, способных обесточить схему по входу.
Продолжение следует...