Наверное каждый искал подходящую для себя схему лабораторного БП, - простую, надежную, такую, что бы на все случаи жизни. Может быть, и сейчас кто-то ищет.
В данном обзоре содержится подборка схем ЛИП разных производителей и авторов, - тех, чьи схемы (судя по описаниям на форумах) были повторены неоднократно.
В схеме ЛИП на рис.1 замена ОУ на иные типы нежелательна, т.к. граничное напряжение питания типовых общего применения ОУ не превышает +/-15В. Спецификация на MC34071 здесь https://www.onsemi.com/pdf/datasheet/mc34071-d.pdf
На рис.2 - внешний вид источника постоянного тока Б5-7.
Разработан и построен в далекие 60-е прошлого века, когда светодиоды были дефицитны, как и кремниевые мощные транзисторы. Зато германиевые транзисторы были в избытке. Сложность использования германиевых транзисторов в мощных каскадах объяснялась высоким значением и нестабильностью обратных токов этих транзисторов. Поэтому конструкторы шли на всевозможные ухищрения, усложняющие схему (рис.3).
Так, например, регулирующий каскад Б5-7 был выполнен на 8-ми транзисторах (Т2-Т4, Т7, Т8, Т10-Т12), синхронно управляемых схемой управления на транзисторах Т13-Т16. Причем, группа транзисторов Т2-Т4/ Т7/Т8 и резисторы R8/R15 образуют регулируемый балластный узел, на котором рассеивается большая часть общей мощности регулирующего каскада. На транзисторах Т5, Т6, Т9 выполнен стабилизатор напряжения питания схемы управления. При токовых перегрузках и КЗ на выходе срабатывала защита, выполненная на поляризованном реле Р1. Контактами этого реле при его срабатывании загоралась индикаторная лампа Л2 и отключалась схема управления, обесточивая выход Б5-7. Чувствительность реле регулируется потенциометром R6 при настройке.
Регулировка выходного напряжения разбита на диапазоны, коммутируемые переключателем Б2 (обмотки трансформатора и резистивный делитель в цепи входного напряжения). В пределах этих диапазонов производится плавная регулировка выходного напряжения.
Б5-7 применялся в разработке, производстве и настройке радиоизмерительной аппаратуры.
Рабочий диапазон выходного напряжения: от 0 В до 30 В;
Номинальный ток нагрузки: 3 А;
Основная погрешность установки выходного напряжения для максимального значения: ±3%;
Эффективное значение напряжения пульсаций: 1 мВ;
Время установления выходного напряжения: 2 с;
Полное выходное сопротивление: 2 Ом;
Потребляемая мощность: 250 В·А;
Габаритные размеры: 130x232x466 мм;
Масса прибора: 11 кг.
На рис.5 показана схема ЛИП, собранная мною в качестве эксперимента и успешно отработавшая в макетном варианте несколько недель (до разборки). Из особенностей, - необходимость применения маломощных транзисторов с высоким коэффициентом усиления (>250).
На рис.6 изображена достаточно популярная схема ЛИП с минимальным количеством компонентов и высокими эксплуатационными характеристиками. Схема успешно повторялась многими любителями. Модифицированные варианты схемы есть в сети.
Замена ОУ LM301А на иной тип ОУ невозможна без доработки/изменения схемы. Спецификация на LM301А: https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm101a-n.pdf
Схема ЛИП на рис.7 является модификацией схемы ЛИП на рис.1. Разница заключается в узле ИОН, который в данной схеме выполнен на стабилитроне с источником тока на полевом транзисторе.
Схема на рис.8 описана подробно здесь https://narovol.narod.ru/_bk_24D7CFRYbt/charge/charge_12.html под названием ЛАБОРАТОРНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ (и далее). Однако вряд ли этому БП действительно доступны такие свойства, как низкий (единицы милливольт) уровень шума на выходных шинах, способность защиты слаботочной нагрузки, - в отличии от ЛИП на предыдущих схемах статьи. Наличие защиты, - хорошо; неплохие регулировочные параметры по напряжению и ограничению тока, - неплохо. Но схема перегружена компонентами и сложна для повторения.
Гораздо проще выглядит схема импульсного регулируемого стабилизатора на рис.9
Компактность модуля с такими параметрами (рис.10) так же - впечатляет.
Правда, для эксплуатации модуля при выходных параметрах выше средних от заявленных, необходимо обеспечить дополнительное охлаждение, как для корпуса микросхемы U1, так и для дросселя L1.
Схема следующего регулятора напряжения (рис.11) относится к так называемым релейным импульсным стабилизаторам. Схемы управления этих устройств просты и эффективны, - преобразуют отслеживаемую разницу заданного выходного напряжения в логические уровни управления силовым ключом.
Частота коммутации таких устройств имеет значительный разброс, зависящий от входного/выходного напряжения, тока нагрузки, параметров дросселя (L1 - в данном случае) и конденсатора (С4), образующих, как фильтр, так и шлюз - для "перекачки" мощности от источника питания - к нагрузке.
Схема на рис.11 достаточно проста и легко повторяется в любительских условиях, но имеет ряд недостатков:
1. ввиду ограниченного частотного диапазона LM317, индуктивность дросселя должна выбираться относительно большой (не ниже указанного на схеме значения). В результате частота коммутации не превышает 10кГц...12кГц. Любая попытка по повышению частоты коммутации (уменьшение индуктивности дросселя, например) приведет к разогреву LM317 из-за возбуждения микросхемы с возможным выходом ее из строя.
2. При работе в составе импульсного БП, встроенная токовая защита LM317 может работать некорректно.
Схема на рис.12 достаточно проста для повторения. Однако с изменением выходных параметров (ток, напряжение) частота коммутации (преобразования) будет меняться ввиду изменения сопротивления встроенного делителя напряжения, определяющего опорные значения напряжения компараторов микросхемы.
Частоту преобразования не следует выбирать свыше 20кГц. Индуктивность дросселя не должна быть ниже 200мкГн.
Схемы ЛИП с импульсным предрегулятором сочетают в себе лучшие качества ИИП и "аналоговых" регулируемых стабилизаторов. Схемотехнически они не намного сложнее обычных ЛИП, но имеют огромное преимущество в виде большого КПД, относительной компактности, относительно малым тепловым излучением.
Схема ЛИП с тиристорным предрегулятором на рис.13 работает следующим образом. Компаратор на ОУ LM301А отслеживает величину напряжения на IN/OUT микросхемы LT1083, управляя узлом коммутации тиристоров на компараторах LT1083, осуществляющих фазовое управление тиристорами. Тиристоры, в свою очередь, обеспечивают уровень напряжения на IN LT1083 в зависимости от выходного напряжения (OUT LT1083) ЛИП, поддерживая неизменным падение напряжения на IN/OUT LT1083.
Схема ЛИП с предрегулятором на рис.14 значительно проще во многом - за счет отсутствия схемы управления тиристорами и за счет использования оптрона. Предрегулятор работает в релейном режиме с частотой коммутации, зависимой от выходных параметров ЛИП.
Схема ЛИП с предрегулятором на рис.15 может быть использована в качестве примера для построения более совершенного ЛИП.
На рис.16а...рис.16в приведено описание одного из первых (надеюсь, что - самого первого) ЛИП с импульсным предрегулятором.
И в заключении обзора привожу список ссылок на ресурсы с описанием конструкций (интересных, на мой взгляд) ЛИП некоторых авторов.