Мощный стабилизированный блок питания с защитой 5-15В, 20А (LM723, 2N3055)


Блок питания. схема которого рассмотрена здесь, дает напряжение от 5 до 15V, стабильное установленное в этихпределах, при максимальном токе 20А. При токе более 22А срабатывает защита. Напряжение переменного тока 220V от электросети подается через 4-амперный предохранитель F1 на первичную обмотку силового трансформатора Т1.

Это готовый трансформатор с первичной обмоткой на 230V и вторичной на 20V при токе до 20А. При необходимости такой трансформатор можно изготовить самостоятельно на основе силового трансформатора от старого цветного лампового телевизора, либо на основе силового низкочастотного трансформатора мощностью не ниже 500W для питания галогенных ламп (12V), либо для получения 36V для питания оборудования, перемотав соответственно его вторичную обмотку.

Принципиальная схема

С вторичной обмотки напряжение 20V поступает на выпрямительный мост VD1. Это готовая мостовая сборка типа МВ356, рассчитанная на максимальный постоянный ток 35А. Пульсации выпрямленного напряжения сглаживаются конденсатором С1 емкостью 22000 мкф. При отсутствии конденсатора такой большой емкости его можно заменить несколькими конденсаторами меньшей емкости, включенным параллельно, так чтобы в сумме давали не менее 20000 мкФ.

Постоянное напряжение на конденсаторе С1 на холостом ходу составляет 28V. Стабилизатор состоит из схемы стабилизатора на ИМС А1 и выходного регулятора напряжения на транзисторах VТ1-VТ5, мощные транзисторы VТ2-VТ5 которого включены параллельно.

Резисторы R5-R8 служат для уравнивания тока через транзисторы, так как в результате различий в коэффициентах передачи они могут при равных условиях открываться в разной степени. Резисторы, включенные в эмиттерных цепях помогают автоматической установке напряжений база-эмиттер под действием тока нагрузки, при которых транзисторы открываются в равной степени.

Принципиальная схема мощного блока питания с защитой и напряжением 5-15В, ток 20А

Рис. 1. Принципиальная схема мощного блока питания с защитой и напряжением 5-15В, ток 20А.

Микросхема LM723 представляет собой интегральный стабилизатор с регулируемым выходным напряжением и схемой защиты от перегрузки. Регулировка выходного напряжения происходит при помощи резистора R3, который вместе с резисторами R2 и R4 образует делитель выходного напряжения.

Регулировкой устанавливается зависимость напряжения на выводе 4 А1 от выходного напряжения. Компаратор микросхемы работает так, что напряжение на выходе (вывод 10) регулирует таким образом, чтобы напряжение на его выводе 4 было неизменным. Соответственно, напряжение на выводе 10 почти равно выходному. Но максимально допустимый ток выхода мал, поэтому для получения максимального тока нагрузки 20А необходим усилитель тока, которым является схема на транзисторах VТ1-VТ5.

Схема защиты от перегрузки по току работает по измерению напряжения на сопротивлении, включенном последовательно нагрузке. Входами датчика тока являются выводы 2 и 3 А1. Эти выводы подключены параллельно сопротивлению, образованному резисторами R9-R12, которое включено последовательно с нагрузкой.

Понятно, что следуя закону Ома напряжение на сопротивлении будет расти с увеличением тока. Пока напряжение между выводами 2 и 3 ниже 0,6V защита не срабатывает, воспринимая это как то, что ток нагрузки не превышает максимально допустимого значения.

При токе приближающимся к отметке 22-23 А напряжение между выводами 2 и 3 достигает величины 0,6V и более. Это приводит к срабатыванию защиты, которая снижает напряжение на выводе 10 А1 до нуля, и, таким образом, отключает нагрузку.

Максимальный выходной ток можно установить и другим, соответственно изменив результирующее сопротивление R9-R12, которое в данном случае, при условии выбора верхнего порога тока нагрузки 23А равно 0,025 Ом.

Или можно даже организовать регулировку максимального выходного тока, если параллельно низкоомным резисторам R9-R12 включить один переменный резистор сопротивлением, где-то 10-100 Ом, а контрольное напряжение снимать с его движка и одного из крайних выводов.

Резистор будет являться делителем напряжения на R9-R12. Но в этом случае, сопротивления R9-R12 нужно рассчитывать на нижний предел регулировки максимального тока нагрузки. Схема обеспечивает достаточно хорошую стабильность установленного выходного напряжения, например, при выходном напряжении 13V, под нагрузкой 20А напряжение снижается всего на 40-60 mV.

Светодиод HL1 служит для индикации включенного в сеть состояния. Светодиод HL2 индицирует нормальный режим выхода источника питания. То есть он горит когда есть напряжение на выходе. Если он не горит, но горит HL1 это говорит о том, что на нагрузке есть КЗ или перегрузка и выход стабилизатора отключился системой защиты по току, или о перегорании предохранителя F2, включенного на выходе выпрямителя.

Детали иконструкция

Транзисторы VT2-VT5 обязательно должны быть на объемных радиаторах, обеспечивающих их эффективное охлаждение. Хороший вариант - использование пластинчатого алюминиевого радиатора совместно с вентилятором. В этом случае радиатор и вентилятор можно использовать от неисправного блока питания персонального компьютера типа АТ или АТХ.

Моторчик вентилятора можно подключить параллельно конденсатору С1 через резистор, уменьшающий напряжение на вентиляторе до 12V. О трансформаторе сказано в начале статьи. Конденсатор С1 - аналог К50-35, импортный, на 22000 мкф. Можно заменить несколькими конденсаторами меньшей емкости, включенными параллельно, в сумме не менее 20000 мкФ.

Выпрямительный мост можно заменить другим на постоянный ток не ниже 30А, либо собрать его на диодах, рассчитанных на такой же ток, например, 2Д2997, КД2997, КД2998. Транзисторы 2N3055 можно заменить на КТ819. Нужно транзисторы брать как можно близкие по параметрам. Желательно, с одним буквенным обозначением, из одной партии, и еще лучше перед монтажом подобрать их по как можно более близким коэффициентам h21э.

Светодиоды - обычные, индикаторные, практически любые. Можно использовать АЛ307. При недостаточной яркости свечения можно понизить сопротивления резисторов R1 и R13. Резисторы R5-R12 - пятиваттные, проволочные, сопротивлением 0,1 Ом.

Если параллельно резисторам R9-R12 подключить стрелочный милливольтметр, то по его шкале можно будет определять ток нагрузки (соответственно, переделав его шкалу в единицах силы тока).

Горчук Н. В. РК-2017-01.


2 7209 Блок питания
блок питания блок питания с защитой стабилизатор напряжения
Комментарии (1):
#1 root Май 31 2017
+1

Исправлена ошибка: в схеме используются транзисторы 2N3055, а не 1N3055.

Оставить комментарий:

cashback