Назначение
Представленный в публикации источник питания предназначен для радиолюбительской практики в процессе налаживания электронный устройств.
Выходное напряжение схемы блока питания можно изменять от 0 до 15 В, управляя с помощью двух миниатюрных кнопок, с шагом 1 В.
Также схема БП снабжена защитой от перегрузки по току. Максимально допустимый ток выбирается с помощью резистора определённого наминала и может достигать 7 А.
Схема электрическая
Питается схема от нестабилизированного выпрямителя напряжением 18…25 В.
Блок питания состоит из следующих функциональных узлов:
1. стабилизатор напряжения для питания логики;
2. цифровой формирователь кода выходного напряжения DD1, DD2, VD1, С3, R1…R4;
3. цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) с прецизионными резисторами R7…R10;
4. усилитель DA2.1, VT1, R11, R12;
5. узел защиты по току R5, R6, VD2, VT1, R13, R14.
С указанным номиналом R14 защита по току настроена на максимальный ток 0,5 А.
Цифровой код выходного напряжения формирует двоичный реверсивный счетчик импульсов DD2. Импульсы поступают на счетчик с генератора на элементе DD1.2. Направление счета определяет состояние RS-триггера на элементах DD1.3 и DD1.4. Когда на входе U микросхемы DD2 высокий уровень, счетчик работает в режиме сложения, в противном случае – в режиме вычитания.
Элемент DD1.1 управляет генератором импульсов. Если ни одна из кнопок SB1 и SB2 не нажата, низкий уровень на выходе этого элемента через резистор R3 и диод VD1 препятствует зарядке конденсатора С3 до порога переключения триггера Шмитта, в результате чего генерация импульсов невозможна. Состояние счетчика DD2 (число N) не изменяется.
Отношение значений сопротивления резисторов ЦАП R7:R8:R9:R10 - 8:4:2:1. Поэтому напряжение в точке их соединения и, соответственно, на не инвертирующем входе ОУ DA2.1 равно NU1/15, где U1 – напряжение питания микросхемы DD2.
Отношение R12/R11 в цепи ООС выбрано так, чтобы коэффициент усиления ОУ DA2.1 и транзистора VT1 был равен 2,5. Поэтому выходное напряжение равно N вольт при условии, что U1 = 6 В.
При нажатии на кнопку SB1 «+» (режим увеличения напряжения) низкий уровень на нижнем по схеме входе элемента DD1.4 устанавливает RS-триггер в единичное состояние (на выходе этого элемента и, соответственно, на входе U микросхемы DD2 – высокий уровень), переключая счётчик в режим сложения.
Одновременно низкий уровень на верхнем по схеме входе элемента DD1.1 приводит к установлению на его выходе высокого уровня, закрыванию диода VD1 и возникновению генерации. Каждый импульс увеличивает состояние счетчика на 1 и выходное напряжение на 1 В.
Если нажать на кнопку SB2 (режим уменьшения напряжения), низкий уровень на верхнем по схеме входе элемента DD1.3 устанавливает RS-триггер в нулевое состояние (на выходе элемента DD1.4 и, соответственно, на входе U микросхемы DD2 – низкий уровень), переключая счётчик в режим вычитания.
Одновременно низкий уровень на нижнем по схеме входе элемента DD1.1 аналогично приводит к установлению на его выходе высокого уровня, закрыванию диода VD1 и возникновению генерации. Каждый импульс уменьшает состояние счетчика на 1 и выходное напряжение на 1 В.
Когда состояние N счетчика достигнет нуля, на выходе Р микросхемы DD2 появится низкий уровень. Поскольку этот выход соединен с нижним по схеме входом элемента DD1.2, то работа генератора будет приостановлена. Поэтому опасный для нагрузки переход от нулевого напряжения к максимальному запрещен. Возобновить работу генератора можно лишь нажатием на кнопку SB1.
Аналогично запрещен бросок от максимального до нуля в режиме увеличения напряжения. После достижения максимального значения 15 В, генерация импульсов также приостановлена, ее можно возобновить только нажатием на кнопку SB2.
Работа устройства не предусмотрена в случае, когда нажаты обе кнопки SB1 и SB2. Однако этот случай для устройства не опасен. На выходах элементов DD1.1 и DD1.4 будут те же логические уровни, что и при одной нажатой кнопке SB1. Следовательно, кнопка SB1 приоритетнее: если она нажата, состояние кнопки SB2 не имеет значения.
Если ток, потребляемый нагрузкой, достигнет порога срабатывания узла защиты, падение напряжения на резисторе R14 превысит напряжение открывания транзистора VT2, напряжение на входе R микросхемы DD2 достигнет высокого логического уровня и вызовет обнуление счетчика, соответственно, выходное напряжение упадет до нуля. Стабилитрон VD2 ограничивает напряжение на входе R до уровня, не превышающего напряжение питания счётчика DD2.
Конструкция и детали
Печатная плата для схемы показана на рисунке выше.
В конструкции применены прецизионные резисторы R7…R12 С2-29В-0,25 с допустимым отклонением номинального сопротивления не более 0,5 %.
Резистор R7 составлен из двух, сопротивлением по 20 кОм, соединенных последовательно. Резистор R10 - из двух, сопротивлением по 10 кОм, соединённых параллельно.
Сопротивление резистора R14 должно быть обратно пропорционально максимальному току нагрузки, а его мощность рассеяния прямо пропорциональна этому току. На схеме указано сопротивление и мощность этого резистора для максимального тока нагрузки 0,5 А.