Лабораторный источник питания с предрегулятором на базе ИИП АТХ
В этой части статьи предлагается способ доработки ИИП формата АТХ в лабораторный источник питания (ЛИП). Можно было бы сказать, что это очередная попытка, если все переделанные таким образом компьютерные БП могли бы после доработки (переделки) являться лабораторными блоками питания по факту.
На самом деле все так называемые ЛБП (ЛИП), "построенные" на базе ИИП АТХ, не могут являться таковыми из-за а) высокого уровня пульсаций, б) неприспособленности схемы АТХ к широкодиапазонным регулировкам без различных артефактов. Максимум, что можно выжать из доработок (переделок), описанных в множественных публикациях, присутствующих в сети, - регулировка напряжения и токового лимита с невнятно работающими фидбэками в процессе регулировок и использовании различных нагрузок. При этом стабилизация напряжения на верхних участках диапазона вряд ли возможна. Еще один недостаток таких "ЛБП" - неспособность стабилизации выходного напряжения при заниженном напряжении электросети, - за счет перераспределения ресурса ШИМ "в пользу" расширенного диапазона выходных напряжений. На выходе для уменьшения пульсаций, как правило, применяются конденсаторы достаточно большой емкости, что снижает эффективность токоограничивающих узлов (что важно при работе с нагрузками, чувствительным к превышению тока).
Описываемый ниже способ доработки до ЛИП, отличается от прочих тем, что схема ИИП АТХ используется в качестве предрегулятора напряжения (ИПН) для стабилизированного регулируемого источника питания (РСН) с собственным регулирующим элементом. Такая связка (ИПН+РСН) позволяет получить выходные параметры весьма приближенные по качеству к классическому "аналоговому" РСН по "шуму", диапазону регулировок, коэффициенту стабилизации.
Как правило, при доработке ИИП АТХ (структурная схема на рис.1) в простейшем случае демонтируются элементы имеющихся фидбэков, с заменой их на регулировочные компоненты (рис.2). Реже, но все же достаточно часто, вводятся элементы предусиления или производится замена штатных усилителей ошибки ШИМ, что (как бы) должно способствовать улучшению работы "ЛБП" в диапазоне регулировок.
На самом деле, работа шатных усилителей ошибки той же микросхемы TL494 ни чуть не хуже работы заменных или дополнительных ОУ. Использование же дополнительных "улучшающих" активных компонентов лишь усложняет схему, не избавляя "ЛБП" от врожденных АТХ-артефактов, в частности - "непереносимости" регулирования выходных значений напряжения/тока. Совершенно точно, что нет ни одной из известных схем AC-DC (любого типа) или DC-DC, способных нормально работать непосредственно с широким диапазоном выходных напряжений. Это связано со схемотехникой преобразователей и, главным образом, - с индуктивностями (трансформаторами и дросселями), не способными адаптироваться к значительным (относительно расчетных) изменениям выходных электрических величин.
На схеме (рис.3) показана структура использования РСН с ИПН на базе ИИП АТХ. Причем, как видно, микросхема U1 (TL494), изначально используемая штатно для стабилизации группы напряжений ИИП АТХ, используется для управления РЭ РСН и формирует импульсы для штатного трансформаторного драйверного каскада (VT3, VT4). При этом, благодаря новому фидбэку, отслеживающему (по выводу 1 U1) напряжение на выходе РЭ РСН (эмиттер VT8), импульсы на выводах 8 и 11 U1 уже не регулируются внутрисхемно и длительность их максимальна, т.к. управляющее напряжение на выводе 3 U1 в режиме управления РЭ не превышает +3В, что недостаточно для управления "импульсной" частью TL494.
Длительностью импульсов ("обрезая" их) на базах "штатных" транзисторов (VT3, VT4) управляет транзистор оптрона VO1 посредством инвертирующего триггера Шмитта (U2) и дополнительных транзисторов (VT5, VT6). Ток светодиода VO1 регламентируется падением напряжения на РЭ (VT8), делая это напряжение фиксированным при любом изменении напряжения на выходе РСН. Это значит, что напряжение на входе РСН (коллектор VT8) будет предрегулированием изменяться синхронно с выходным напряжением с разницей (1,5...3В - в зависимости от примененного транзистора или интегрального стабилизатора) падения напряжения на РЭ. При этом мощность на РЭ будет определяться только током нагрузки и малым значением падения напряжения.
На рис.4 показан фрагмент схемы (без "дежурного" источника питания) ИИП АТХ с возможными предполагаемыми доработками.
Предполагаемый диапазон регулировки с "штатным" силовым АТХ-трансформатором при этом должен составить 0В...+20В. При этом допустимое занижение напряжения сети должно составлять не более 10% от номинального значения. Для расширения диапазона выходного напряжения имеет смысл включения дополнительного трансформатора (Т3) с необходимым коэффициентом трансформации, как это показано в схеме на рис.3. При этом напряжение может быть сколь угодно большим, а верхняя граница регулируемого диапазона напряжений может быть ограничена в этом случае только параметрами активных регулирующих компонентов (VT7. VT8). Дроссель L1 должен быть рассчитан с учетом входного напряжения.
Примечание. Данная концепция доработки ИИП АТХ не была опробована мною на практике ни с одним из множества имеющихся в моем распоряжении экземпляров ИИП АТХ, но может быть опробована энтузиастами. Концепция же «раздельного» управления внутрисхемными узлами TL494 была успешно отработана ранее и описана в предыдущих частях статьи.
