Здравствуйте мои читатели! И особенно начинающие электронщики!!!
Продолжаем разбираться с ЛБП и какие они могут быть…
В прошлом материале
Я начал именно с размеров и параметров и в итоге был вот такой комментарий
Автор комментария даже не задумался, что это только начало и к сожалению он сам не знает о чем в итоге пойдет речь, но про детские схемы упомянул… Могу только пояснить, что эти детские схемы являются основой большинства блоков питания и ЛБП в их числе, но об этом чуть позже.
Я ему задал вопрос, про ЛБП и каким, он должен быть и вот, что мне ответили
Очень понравился ответ про 50 Вольт и 10 Ампер и обязательно инверторный. Про инверторный согласен – иначе 600-Ваттный блок надо делать с двумя ручками и даже на колёсиках… Вот только обидно, что такой грамотный комментатор, прекрасно разбирающийся в электронике, не знает как пишутся слова Ампер и Вольт. Обидно!
Теперь про комментарий, который ниже первого. Не всегда параметры заявленные комментатором необходимы в ЛБП.
Достаточно два основных: - регулировка тока и напряжения.
Вот теперь вопрос к читателям: 30 В и 5 А регулируемых – это достаточно для ЛБП или надо 50 В и 10 А??? И, что делать если требуется сразу 24 В и 17 В – это уже два ЛБП на столе ставить, а если три напряжения?
Вот и получается, что у каждого конкретного радиолюбителя есть право выбора при разработке!
Теперь о моём вопросе про эмиттерный повторитель, он же стабилизатор напряжения на Рис.3 и Рис.4.
Да, они являются стабилизаторами заданного напряжения. Причина простая – здесь работает ООС! У схемы на Рис.3 параметр стабилизации лучше – причина в стабилитроне, ООС работает только на переход база-эмиттер, а вот в схеме на Рис.4 ООС влияет на потенциометр регулировки и чтобы устранить влияние, этот потенциометр должен быть минимальной величины, что существенно повлияет на потребляемый ток цепочки резистор-потенциометр. Чтобы уменьшить такое влияние делают усилители или следящие системы (и схем регулировки очень много!).
Но при всей сложности схемотехники, выходным каскадом стабилизатора в большинстве своём являются эмиттерные повторители на одном или нескольких транзисторах.
В качестве знакомства предлагаю посмотреть схемы знаменитых стабилизаторов 7805, 7812, 7905, 7912 и LM317 – и везде применяют эмиттерные повторители с соответствующей «обвязкой»!!!
Теперь о внутреннем монтаже ЛБП.
Схема отработана на столе, параметры соответствуют заданным, но если выходной ток имеет большую величину (3…5А и более), то необходимо учитывать не только сечение выходных проводов от стабилизатора, но и точки подключения выводов задатчика выходного напряжения (потенциометр или потенциометр в реостатном включении).
Правило любого ЛБП: - блок выдаёт заданное напряжение на выходных клеммах, а не на выводах выходного (проходного) транзистора!
В интернете и в литературе очень много схем, а эта особенность не показана и в описаниях об этом умалчивают. Вот пример, где в упрощённом варианте показано подключение потенциометра (потенциометра в реостатном включении) для регулировки напряжения
Рис.1. Стандартная схема и здесь всё правильно!
Все авторы в своих материалах приводят именно такие варианты схем и в моих материалах, я так же указываю на схемах, а далее нет пояснений, как эту цепь выполнить, при монтаже. В чем причина?
Причина очень простая – все предлагаемые конструкции показаны в макетном варианте. Все показывают фотографии печатных плат с припаянными проводами, в хороших материалах даны фотографии уже готовых блоков. И нет пояснений, как выполнить монтаж этой цепочки. Для опытных конструкторов, отсутствие этого пояснения не вызывает вопросов, а вот у начинающих, вызывает проблемы при больших токах нагрузки!
Пересмотрел очень много схем и только в одной (из интернета) на схеме это показано
Рис.2. Цепочка регулировки напряжения подключается непосредственно к выходным клеммам ЛБП. И это правильно!!!
У нескольких авторов было упрощённое подключение
Рис.3. Упрощённый вариант.
Обычно минусовой или плюсовой (масса или «земля») выполнены более широкими печатными проводниками и это почти не вызывает проблем, но уже «хоть что-то».
Значит, надо провести два «лишних проводочка» малого сечения от выходных клемм и такая проблема будет решена!
Следующая проблема – это ограничение тока нагрузки или защита от короткого замыкания (КЗ). Возникает необходимость «вставить» в схему шунт или резистор для измерения проходящего тока и здесь возможны четыре варианта
Рис.4. Четыре варианта установки в схему измерительного шунта. Цепи регулировки напряжения не показаны.
Вариантов измерения очень мало, но начнём именно с шунта RS3.
Схема из интернета
Рис.5. Очень простая схема и очень популярная!
К шунту подключен переход база-эмиттер транзистора, который и «измеряет» проходящий ток нагрузки. При достижении напряжения заданной величины на переходе, транзистор открывается и шунтирует переход или переходы база-эмиттер проходного транзистора. Транзистор закрывается и потребляемый ток уменьшается, при КЗ транзистор закрывается полностью «спасая» схему стабилизатора. Хорошо это или «не очень»?
Это очень надежный «спасатель», но в таком варианте шунт очень сильно ухудшает параметры стабилизации и при изменении тока нагрузки выходное напряжение «гуляет» в широких пределах.
Надеюсь, что мои читатели вспомнят закон Ома и смогут самостоятельно посчитать в каких пределах оно будет «гулять»…
Чтобы исключить это «влияние», надо ввести следящую схему и цепь регулировки вывести за измерительный шунт. После этого надо исключить порог открывания измерительного транзистора и тогда появится возможность ограничивать токи даже малой величины. Самый простой и очень эффективный вариант был опубликован очень давно… Читаем материал
Смотрим Рис.7 и там всё очень оригинально решено. Транзистор, управляющий ограничением тока, не просто подключен к измерительному шунту, а подключен к участку база-эмиттер проходного транзистора плюс измерительный резистор. Что это даёт для решения проблемы открытия измерительного транзистора? Правильно! На переход база эмиттер этого транзистора подаётся напряжение, падающее на шунте и плюс напряжение на участке база-эмиттер проходного транзистора. Следовательно, при самом малом токе в нагрузке измерительный транзистор уже практически «приоткрыт» и любое увеличение тока нагрузки будет сильнее его открывать. Резистором ограничения тока можно регулировать начало ограничения тока от 10 мА (правое положение движка потенциометра), до 6А – левое положение потенциометра.
И как видно из схемы цепь регулировки подключена за измерительным шунтом, и он практически не влияет на выходное напряжение, а куда подключать выводы этого потенциометра, надеюсь, мои читатели уже догадались.
К сожалению, такое схемное решение мало применимо к интегральным стабилизаторам серий 78хх, 79хх иди LMххх. Но были найдены другие варианты и стали применять шунты RS1, RS2 или RS3. И начнем с RS3. Ограничение есть, но влияние на выходное напряжение осталось и это не радует. Как же предварительно открыть измерительный транзистор?
Читаем материал одного очень хорошего автора (я являюсь у него подписчиком), материалы у него очень интересные и обычно коротко рассматривают конкретные каскады. Советую начинающим подписаться, не пожалеете!
Вот ссылка на канал автора
Я готовил этот материал уже давно и вот недавно автор мне помог одним из своих материалов, где рассмотрел схему с шунтом RS3. Читаем этот материал
Материал очень интересный, особенно для начинающих.
И вот самая первая схема их этого материала
Рис.6. Схема токовой защиты или ограничения тока от автора.
Очень точно и правильно отмечено, что большинство авторов именно так применяют этот вариант. Шунт RS3 включен после регулировочной цепи, следовательно, шунт существенно ухудшает параметры схемы. Правильно он её перечеркнул!
И привёл правильный вариант
Рис.7. Шунт и токоизмерительную часть автор перенёс. И теперь она не влияет на параметры выходного напряжения.
Здесь автор в дополнение к напряжению, падающему на токоизмерительном шунте, добавил напряжение, подаваемое от дополнительного делителя, которое позволяет приоткрыть измерительный транзистор. Напряжение регулируемое, и позволяет устанавливать заданный ток ограничения в широких пределах…
Возможно, автор не обратил внимания, куда подключен коллектор измерительного транзистора, но если так задумано, то я спорить не буду! Вот только этому транзистору будет «тяжеловато» если рабочая точка стабилитрона правильно установлена. Проще подключить к движку регулятора напряжения…
Простая схема, а позволяет просто решить вопрос ограничения и стабилизации тока без ухудшения параметров ЛБП. Если требуется сделать контроль при помощи шунта RS1 «переворачиваем» схему, меняем транзистор на P-N-P и защита решена даже для интегральных стабилизаторов. Но об этом в следующем материале.
Желаю всем отличного здоровья и прекрасного настроения!!!
Желаю всем чистого и мирного неба над головой!!!