Простой лабораторный блок питания 0-24В (КТ801, КТ803)

В радиолюбительской практике всегда необходим лабораторный источник питания с широким диапазоном выходных напряжений и достаточным запасом тока нагрузки.

Предлагается одна из таких несложных конструкций, позволяющая подключать несколько разных устройств одновременно. При ремонте, разработке либо моделировании радиолюбительских конструкций иногда возникает необходимость иметь несколько источников питания.

Предлагаемый блок питания позволяет получить четыре ступени регулируемого стабилизированного напряжения, плюс четыре ступени фиксированного нестабилизированного напряжения.

Также есть возможность одновременно подключать нагрузку по переменному току выборочно от 6 до 28 В. В радиолюбительской литературе встречается много схем (конструкций) лабораторных источников питания с большим диапазоном регулируемого выходного напряжения и большим максимальным током нагрузки.

Однако авторы всегда обходят вниманием тот факт, что чем меньше выходное напряжение, тем, соответственно, меньше и максимальный выходной ток.

Это связано с тем, что чем больше разница между входным и выходным напряжением при одном и том же токе нагрузки, тем большая мощность, рассеиваемая транзистором. Так, например, при входном напряжении 20 В и выходном 15 В падение напряжения на транзисторе составит 5 Вт.

При токе нагрузки 5 А на транзисторе будет выделяться мощность 25 Вт. Если же установить выходное напряжение 5 В при неизменном входном, падение напряжения на транзисторе составит 15 В.

Соответственно, при том же токе нагрузки, равном 5 А, на транзисторе будет выделяться уже 75 Вт мощности, что потребует увеличения площади охлаждающего радиатора, либо применения более мощного силового транзистора.

Чтобы не превысить мощность, рассеиваемую транзистором в данном примере (25 Вт), ток нагрузки при выходном напряжении 5 В не должен превышать 1,66 А.

Чтобы получить максимальный ток нагрузки при уменьшении выходного напряжения, необходимо снижать входное напряжение, выполнив отводы от вторичной обмотки трансформатора.

Схема

Предлагаемая схема (рис. 1) позволяет получить четыре ступени регулируемого стабилизированного выходного напряжения с возможностью получения максимального тока на каждой ступени.

Входное напряжение переключается с помощью SA2.1, SA3.1, в качестве которых используются тумблеры. Преимущество использования тумблеров - малые габариты (по сравнению с галетными переключателями), возможность коммутировать большие токи, двумя тумблерами можно получить четыре варианта выходного напряжения.

Принципиальная схема лабораторного блока питания

Рис. 1. Принципиальная схема лабораторного блока питания.

При изменении входного напряжения потребуется изменять и источник опорного напряжения для каждой ступени. В качестве источника опорного напряжения используется стабилитрон VD2, который питается от отдельного выпрямителя, выполненного на диодной сборке VDS1, подключенного к дополнительной обмотке трансформатора.

Такое подключение стабилитрона улучшает стабильность выходного напряжения при изменении тока нагрузки. Опорное напряжение со стабилитрона через делители R2...R5, переключатели SA2.2, SA3.2 и потенциометр R11 поступает на базу VТ1.

Наличие отдельного выпрямителя и делителя R2...R5 позволяет обойтись одним стабилитроном для получения четырех ступеней опорного напряжения. SA2 и SA3 на схеме показаны в нижнем положении, варианты выходных напряжений - на рис. 2.

Переключатели режимов напряжений

Рис. 2. Переключатели режимов напряжений.

На тиристоре VS1 выполнена защита стабилизированного блока питания от КЗ в нагрузке. В цепь нагрузки включен резистор R12, при превышении определенного тока падающее на нем напряжение поступает на управляющий электрод VS1, который открывается, шунтируя опорное напряжение на потенциометре R11.

В результате транзисторы VТ1...VТЗ запираются, напряжение на выходе пропадает. Для возврата защиты в исходное состояние необходимо кратковременно нажать кнопку SB1.

Из-за высокого быстродействия защиты при подключении нагрузки, имеющей на входе емкость (начиная от 1,5...2 мкФ), из-за броска зарядного тока происходит ложное срабатывание защиты.

В этом случае необходимо сначала подключить нагрузку, и лишь потом выставить нужное напряжение. Полностью отключить защиту можно с помощью SB2, при этом функцию защиты выполняет только предохранитель FU2 (расположен на передней панели). С клеммы XS6 снимается регулируемое стабилизированное напряжение.

Клемма XS7 подключена к выходу диодного моста VD1 ...VD4, напряжение на ней не стабилизировано, и зависит от положения переключателей SA2.1, SA3.1. Здесь можно подключать нагрузку, не требующую стабильности напряжения, защита от КЗ в нагрузке - предохранитель FU2.

Вольтметр РV1 контролирует выходное стабилизированное напряжение, амперметр РА1 - ток нагрузки как стабилизированного, так и нестабилизированного напряжения.

Со вторичной обмотки трансформатора выведены клеммы XS1...XS4, напряжение с которых можно использовать для подключения низковольтного паяльника либо лампы подсветки. Лампа HL1, расположенная на передней панели, индицирует включенное состояние блока питания.

Настройка

Настройка схемы заключается в подборе величины резистора R12, который одновременно выполняет роль шунта амперметра РА1, на максимальный ток отсечки защиты (обычно тиристоры имеют большой разброс по чувствительности), подбору дополнительных резисторов R10, R14 в цепи приборов РА1, РV1 для калибровки показаний шкал приборов.

В авторском варианте при номинале резистора R12 0,2 Ом ток отсечки равнялся 8 А, шкала РА1 - 2,5 А, шкала РV1 - 25 В. Также желательно подобрать резисторы делителей R3, R4, R5 для того, чтобы в крайнем верхнем по схеме положении потенциометра R11 максимальные напряжения на каждом пределе соответствовали заданным.

Детали

Трансформатор ТV1 выполнен на Ш-образном сердечнике сечением 5x2,5 см. Сетевая обмотка I - 836 витков ПЭВ-1 диаметром 0,31 мм, вторичная обмотка II: 6 В - 25 витков, 10В - 42 витка, 12 В - 50 витков ПЭВ-1 диаметром 1,0 мм. Дополнительная обмотка III (40 В) - 155 витков ПЭВ-1 диаметром 0,2 мм. Тумблеры SA1 - ТП1-2, SA2, SA3 - Т3.

В качестве приборов РА1 и PV1 использованы микроамперметры М5-2 с током отклонения 300 мА. Резистор R12 выполнен из отрезка нихромового провода диаметром 1,5 мм.

Транзистор VТ3 установлен на литом радиаторе, диоды VD1...VD4 - на отдельных П-образных радиаторах (рис. 3), остальные детали - на печатной плате размером 100x70 мм. Транзистор VТ1 можно заменить на КТ815, VТ2 - КТ817, VТ3 - КТ808, КТ819.

Блок питания выполнен в корпусе размером 190x140x90 мм (рис. 4). Для улучшения охлаждения на левой боковой стенке корпуса (со стороны расположения радиатора транзистора VТ3), а также на задней стенке просверлены отверстия диаметром 7 мм.

Для получения большего выходного тока необходимо применить трансформатор ТV1 большей мощности, увеличить емкость конденсаторов С2, С3 и, возможно, применить более мощный транзистор VТ3.

Несмотря на простоту конструкции, для автора блок питания уже много лет является неизменным помощником, а тиристорная защита многократно спасала от аварийных режимов не только блока питания, но и в испытуемых устройствах.

В. Кандауров. п. Камышеваха, Луганская обл. Украина. РМ-09-17.

3 926 Блок питания
блок питания лабораторный источник питания лабораторный ИП источник питания
Комментарии (6):
#1 Николай Март 16 2019
+2

Простите, а почему у этого БП такое высокое напряжение 40 в. А меньше нельзя ?

#2 root Март 16 2019
+1

Обмотка III (40V) - вспомогательная, она нужна для работы схемы стабилизации напряжения. Ток через эту обмотку течет не большой, в намоточных данных для нее указан провод диаметром 0,2 мм. Не обязательно брать эти 40V с обмотки на том же трансформаторе, где и силовая обмотка II, как на схеме - можно использовать отдельный маломощный трансформатор 220В-40В.

#3 Николай Март 17 2019
+1

Я не совсем правильно поставил вопрос, нужно было указать что имеется ввиду обмотка (опорного) напряжения, но вы меня поняли. Спасибо за ответ.

#4 Николай Март 17 2019
+1

И еще вопрос. Почему при токе срабатывания защиты 8 А, у вас головка амперметра откалибрована на 2.5 А.

#5 root Март 17 2019
0

Как пишет автор, он использовал головку амперметра на 2,5А, для этого пришлось подобрать сопротивление шунта R12 и резистора R10, чтобы при максимальном токе нагрузки стрелка амперметра показывала максимальное значение. Можно использовать разные амперметры, подобрав указанные выше в схеме резисторы.

#6 Николай Март 19 2019
0

Да понятно. У меня очень похожая схема из журнала Радио, но регулятор напряжения состоит из двух транзисторов. Третий транзистор играет большую роль ? И еще, благодаря вспомогательной обмотке просадка напряжения наверное минимальная не зависимо от нагрузки. Да и применение двух тумблеров для переключения напряжения, тоже умная идея, вижу впервые.

Написать комментарий:

cashback