Всем привет. Многим не секрет, что на микросхемах стабилизаторов напряжения, таких как LM317 и LM337 можно легко и быстро реализовать регулируемые стабилизаторы постоянного напряжения, даже двухполярные. На рисунке представлена схема, которая может стать простым и функциональным решением в домашней мастерской.
Сами стабилизаторы, такие как LM317 и LM337, они не столь дороги и можно с легкостью приобрести. А далее можно использовать для сборки простого источника питания для аналоговых схем, можно привести как пример для предварительной настройки предусилителей, да и других настраиваемых маломощных конструкций.
Но могут возникнуть небольшие нюансы и все это может начаться, когда нам потребуется регулируемое двухполярное напряжение. Настройка двумя потенциометрами по отдельности затруднительна. В свою очередь, один двойной потенциометр может иметь достаточно большой разброс параметров сопротивлений между резисторами, и может достигать нескольких процентов. Так назовем его «лабораторного блока питания» это весьма неудачное решение.
Представленная схема является простым и компактным решением описанной проблемы. С помощью одного потенциометра мы можем одновременно регулировать два выходных напряжения, как положительное, так и отрицательное. Неравномерность между ними может составлять не более десятка милливольт, что является очень хорошим результатом для такого простого модуля.
Принципиальная схема рассматриваемой конструкции представлена выше на рисунке. Входное напряжение подается на разъем J1. Естественно, это уже выпрямленное и отфильтрованное напряжение, для получения которого понадобится трансформатор с средней точкой, на схеме не приводится, но думаю у многих не составит труда найти небольшой трансформатор.
Ну а далее установлены стабилизаторы LM317 и LM337. Первый используется для стабилизации положительного напряжения, второй — для стабилизации отрицательных напряжений. Ничего необычного в их включении нет, только добавлена пара диодов D1 и D2, чтобы защитить эти стабилизаторы от выхода из строя, когда выходное напряжение временно становится выше входного.
Каковы преимущества использования этих стабилизаторов? Они многое упрощают. Во-первых, встроенные источники опорного напряжения (особенно в LM317) исключают необходимость использования других дополнительных компонентов такого типа. Во-вторых, имеют встроенную защиту от перегрева, поэтому нет необходимости добавлять термисторы или другие датчики температуры. Их можно рассматривать как биполярные транзисторы (NPN и PNP соответственно) с точно определенным напряжением UBE, высоким коэффициентом усиления по току и защитой от сгорания из-за перегрева.
На схеме присутствует потенциометр Р1, он представляет собой одинарный потенциометр, закрепленный на передней панели корпуса. Он устанавливает выходное напряжение стабилизатора LM317 в диапазоне +1,25…22 В. Конденсатор С5 снижает пульсации выходного напряжения. Вот тут и возникает вопрос, откуда минусовая цепь схемы знает, какое должно быть отрицательное напряжение, ведь потенциометр один?
Резистивный делитель, состоящий из R5 и R4+P2, делит выходное напряжение. Потенциометр Р2 следует установить так, чтобы сопротивление R5 было равно сумме сопротивлений R4 и P2. Итак, у нас есть делитель напряжения 1:1. Если выходные напряжения идеально симметричны, то на выходе этого делителя мы получим... да, именно 0 В. Просто используйте операционный усилитель, который будет отслеживать, равен ли этот ноль потенциалу земли, а если нет, то немного подкорректирует.
Резистор R3 компенсирует влияние токов подмагничивания баз транзисторов входной цепи операционного усилителя, поскольку в этой схеме мы хотим максимально точно воспроизвести отрицательное напряжение заданному положительному напряжению. Таким образом, стабилизатор US2 служит повторителем напряжения, и его встроенный источник опорного напряжения здесь особо не нужен, поскольку выходное напряжение этого стабилизатора отслеживается операционным усилителем. Резистор R2 обеспечивает протекание минимального выходного тока с выхода стабилизатора US2 для его нормальной работы.
Может возникнуть вопрос, что делает в этой схеме конденсатор С11? Ответ простой, сужает АЧХ и обеспечивает запас по фазе. Без него схема может легко начать генерировать с частотой около 8 кГц. Назначение этого конденсатора — «успокоить» операционный усилитель, чтобы он не пытался слишком быстро изменить выходное напряжение. Регулированное напряжение снимается с разъема J2. Конденсаторы С12…С15 уменьшают выходное сопротивление и дополнительно повышают стабильность схемы. Диоды D3 и D4 закорачивают выход, если пользователь случайно подключил к ним источник напряжения (например, заряженные электролитические конденсаторы) неправильно.
На этом описание источника питания могло бы успешно закончиться, если бы не определенная загвоздка. Тут микросхема LM358 может питаться напряжением не выше 32 В. Однако для использования максимального потенциала этой схемы на вход необходимо подавать напряжения около +25 В и -25 В принимая во внимание все это, надо учитывать падение напряжения на стабилизаторе около 3 вольт. Разница, таким образом, составляет 50 вольт, и она никак не совместима с этими 32 вольтами. Можно бы выбрать и другое решение, к примеру использование высоковольтного операционного усилителя, но они дороговаты и еще их надо поискать.
Можно воспользоваться простым решением и ограничить положительное напряжение питания операционного усилителя. Поскольку его выходной потенциал должен составлять не более 0 В, зачем подавать на него напряжение до +25 В? Его можно отключить и для этого используется стабилизатор напряжения UС3. Его выходное напряжение составляет 5В, поэтому внутренние цепи LM358 имеют достаточно большой запас по напряжению.
Это напряжение на самом деле не нуждается в стабилизации, но стабилизатор 78L05 распространённый, и его использование упрощает схему. Неиспользованный операционный усилитель LM358 был подключен как повторитель напряжения, вход которого был закорочен на землю. В таких условиях он может оставаться сколь угодно долго без риска выхода из строя.
Схема собрана на двухсторонней печатной плате размерами 65×60 мм, расположение компонентов на ней на рисунке выше в статье. Питание схемы должно находиться в пределах +7…30 В. Максимальный выходной ток ограничен используемыми линейными стабилизаторами и составляет примерно 1,5 А.
