Можно ли такой блок питания назвать лабораторным — конечно можно у каждой «лаборатории» свои требования и у каждого лабораторника свои назначения.
Требования к этому блоку питания были следующие:регулирование выходного напряжения от 2,5 до 12В
защита от перегрузки по туку (желательно регулируемая) 0,2 — 1,5А
индикация выходного напряжения и потребляемого тока (нагрузкой)
простота, небольшие габариты, простые радиодетали (из того, что есть всегда)
Назначение блока питания — настройка и ремонт радиоприемников, и отсюда еще два требования:батарейное или трансформаторное питание
линейный (ВООБЩЕ не импульсный) стабилизатор
Требования все просты и логичны, для настройки радиоприемной аппаратуры, а особенно в диапазонах СВ, ДВ и КВ. Объясняется просто — АМ модуляция + диапазон частот, очень чувствительны к импульсным помехам и помехам в диапазоне частот приема, а все импульсники (и не только, к примеру светодиодные лампочки тоже) куда-то туда попадают, и не просто сильно шумят, а порой вообще забивают прием полностью.
Исходя из всех выше названных требований для построения блока питания выбрана микросхема LM317. Она соответствует всем заданным требованиям:
Выходное напряжение, В1.2…37
Максимальный ток нагрузки, А1.5
Схема стабилизатора напряжения из даташита выглядит так:
Схема стабилизатора тока из даташита (и это основное призвание этой микросхемы) — так:
И если логически рассудить, то можно взять 2 шт LM317 включить их последовательно, одну по схеме регулировки напряжения, вторую по схеме ограничения тока и получится требуемое нам устройство.
Но существует вот такая схема:
Суть ее в том, что параллельно переменному резистору (в данном случае это обычный резистор R5), необходимого для регулировки напряжения, добавлена цепь (красным цветом) на транзисторе VT1. R3 — это датчик тока, через резистор R3 протекает ток нагрузки.
Работает это так: Как только падение на R3 достигнет напряжения открытия транзистора VТ1 (это примерно 0,6 В), транзистор откроется и по цепи коллектор-эмиттер потечет ток с вывода 1 микросхемы к общему проводу, величина этого тока (а точнее напряжения) равна напряжению база/эмиттер (падение напряжения на R3) за вычетом напряжения насыщения коллектор/эмиттер (приблизительно 0.5В- 0,6В). Таким образом схема переходит в режим стабилизации выходного тока на заданном уровне (задается величиной сопротивления R3). Для полного запирания LM317 на её управляющий вывод 1 нужно подать отрицательное напряжение 1,25В, и для этого перед схемой защиты (опять резистор R3) включен диод VD3, обеспечивающий дополнительный сдвиг уровня отрицательного напряжения на 0.7…0.8В. Фраза режим стабилизации выходного тока выделена тут потому, что на самом деле это защита от превышения заданного тока в нагрузке, но ее можно воспринимать как режим стабилизации выходного тока.
Резистор R3 задаёт порог срабатывания защиты, его можно посчитать так: R[Ом]=0,6/I[А]. Но нужно учитывать ток потребления LM317 (примерно 5-6 мА), и ток через R3. Например: 1.2 Ом — 500 мА.
Для более гибкого подхода и решения всех поставленных задач (регулировка выходного напряжения и тока) схема претерпела некоторые изменения (схема не моя):
- Для облегчения работы LM317 добавлена возможность переключения обмоток трансформатора.
- Добавлен стабилизатор 5В на 7805, для питания распространённого цифрового ампервольтметра, таким образом его яркость всегда остается одинаковой.
- Добавлена регулировка выходного напряжения (плавно переменным резистором R1 и грубо переключателем SA2.2 (этот переключатель имеет общую ось с переключателем SA2.1, таким образом облегчается управление устройством)
- На транзисторе VT1 и переключателе SA3 собрана схема установки ограничения тока. Привычный переменный резистор установки тока тут заменен на переключатель и это оправданно, потому что для предварительной установки (задания величины ограничения тока) с переменным резистором нужно замкнуть выход блока питания и по амперметру выставить требуемое значение, а с переключателем этого делать не нужно — просто включается заранее известный предел. Кроме того, нужен низкоомный и довольно мощный переменный резистор — потому что он является датчиком тока.
- На выход добавлен Вольт-Амперметр, который запитан от отдельного напряжения, и его показания видны даже при КЗ на выходе.
Диод должен быть кремниевый, прямой ток 3А или более. Транзистор может быть 2N2222, 2N5551.
Сложность только в поиске низкоомных резисторов.