Блок индикации источника питания

ЛАБОРАТОРНЫЙ БП С ИНДИКАЦИЕЙ НА МИКРОКОНТРОЛЛЕРЕ

Представляю для вашего внимания проверенную схему хорошего лабораторного источника питания, опубликованного в журнале “Радио” №3, с максимальным напряжением 40 В и током до 10 А. Блок питания оснащён цифровым блоком индикации, с микроконтроллерным управлением. Схема БП показана на рисунке:

Описание работы устройства. Оптопара поддерживает падение напряжения на линейном стабилизаторе примерно 1,5 В. Если падение напряжения на микросхеме увеличивается (например, вследствие увеличения входного напряжения), светодиод оптопары и, соответственно, фототранзистор открываются. ШИ-контроллер выключается, закрывая коммутирующий транзистор. Напряжение на входе линейного стабилизатора уменьшится.

Для повышения стабильности резистор R3 размещают как можно ближе к микросхеме стабилизатора DA1. Дроссели L1, L2 — отрезки ферритовых трубок, надетых на выводы затворов полевых транзисторов VT1, VT3. Длина этих трубок равна примерно половине длины вывода. Дроссель L3 наматывают на двух сложенных вместе кольцевых магнитопроводах К36х25х7,5 из пермаллоя МП 140. Его обмотка содержит 45 витков, которые намотаны в два провода ПЭВ-2 диаметром 1 мм, уложенных равномерно по периметру магнитопровода. Транзистор IRF9540 допустимо заменить на IRF4905, а транзистор IRF1010N — на BUZ11, IRF540.

Если потребуется блок питания с выходным током, превышающим 7,5 А, необходимо добавить еще один стабилизатор DA5 параллельно DA1. Тогда максимальный ток нагрузки достигнет 15 А. В этом случае дроссель L3 наматывают жгутом, состоящим из четырех проводов ПЭВ-2 диаметром 1 мм, и увеличивают примерно в два раза емкость конденсаторов С1—СЗ. Резисторы R18, R19 подбирают по одинаковой степени нагрева микросхем DA1, DA5. ШИ-контроллер следует заменить другим, допускающим работу на более высокой частоте, например, КР1156ЕУ2.

Модуль цифрового измерения напряжения и тока лабораторного БП

Основа устройства – микроконтроллер PICI6F873. На микросхеме DA2 собран стабилизатор напряжения, которое используется и как образцовое для встроенного АЦП микроконтроллера DDI. Линии порта RA5 и RA4 запрограммированы как входы АЦП для измерения напряжения и тока соответственно, a RA3 – для управления полевым транзистором. Датчиком тока служит резистор R2, а датчиком напряжения — резистивный делитель R7 R8. Сигнал датчика тока усиливает ОУ DAI. 1. а ОУ DA1.2 использован как буферный усилитель.

  • Измерение напряжения, В – 0..50.
  • Измерение тока, А – 0.05..9,99.
  • Пороги срабатывания защиты:
  • – по току. А – от 0,05 до 9.99.
  • – по напряжению. В – от 0,1 до 50.
  • Напряжение питания, В – 9. 40.
  • Максимальный потребляемый ток, мА – 50.

Работа цифрового измерения напряжения и тока: при нажатии на кнопку SB3 “Авто в режиме установки выполняется выход на рабочий режим, а в рабочем режиме — автоматическая установка защиты. В последнем случае значения тока и напряжения, при которых срабатывает защита, автоматически устанавливаются больше текущих значений напряжения и потребляемого тока на две единицы младшего разряда. Подробнее о работе модуля читайте на форуме.

Светодиодные семиэлементные индикаторы могут быть любые с общим катодом, кнопки — малогабаритные с самовозвратом, например DTST-6, постоянные резисторы — МЛТ, С2-22. Резистор R2 изготовлен из отрезка высокоомного провода, в авторском варианте использован резистор от вышедшего из строя мультиметра М-830. Полевой транзистор — мощный переключательный с n-каналом, желательно с буквой L в первой части названия, так как для его открывания достаточно напряжения 4-5 В. При токах нагрузки более 5 А сопротивление открытого канала должно быть не более 0,01 Ом. Необходимо обратить внимание на то, чтобы максимально допустимый ток стока был больше тока нагрузки.

Налаживание блока индикации начинают с установки подстроенным резистором R4 выходного напряжения (5,12 В) стабилизатора на микросхеме DA2. при этом предварительно микроконтроллер удаляют. Затем его устанавливают и подают на вход напряжение 10. 15 В. Измеряя это напряжение цифровым вольтметром, сравнивают его показания с показаниями индикатора устройства и при небольших отличиях добиваются их совпадения резистором R4. При этом следует учесть, что напряжение питания микроконтроллера не должно превышать 5,5 В. В случае необходимости подбирают резистор R7.

Для налаживания измерителя тока к выходу устройства подключают нагрузку с последовательно включенным амперметром. При токе 100мА сравнивают показания и добиваются их совпадения подбором резистора R5. Затем проверяют точность показаний при токе в несколько ампер. Плата и прошивка индикатора – в архиве.

После срабатывания защиты устраняют причину, ее вызвавшую. Возвращают устройство в исходное состояние, отключив и включив источник или включив режим “Установка”, а затем нажимая на кнопку SB3 “Авто”.

Необходимо отметить, что устройство реагирует на нажатие кнопок после их отпускания. Если присутствует дребезг контактов, то параллельно кнопкам следует установить конденсаторы емкостью 0.047. 0,22 мкФ. Питать устройство желательно от отдельного источника. Конструкцию собрал и испытал: Romick_Калуга.

Блок питания для лаборатории радиолюбителя


Данный блок питания имеет цифровой вольтметр, для контроля выходного напряжения и амперметр, для контроля тока нагрузки. Прежде чем написать данную статью, блок питания был повторен несколькими радиолюбителями и, нареканий в работе не было. Выходное напряжение плавно регулируется от 0 до 30в. Блок питания имеет плавную регулировку ограничения по току. Максимальный выходной ток был рассчитан на 3А. Схемотехническое решение несложно и данный блок питания может изготовить начинающий радиолюбитель. При наличии исправных компонентов конструкция запускается сразу.

Схема блока питания представлена на рисунке (схема в высоком качестве прилагается – см. список файлов в конце статьи).

Выпрямленное напряжение +38В, после конденсатора С1, подается на регулирующий транзистор VT2 и транзистор VT1. На транзисторе VT1, стабилитроне VD3, конденсаторе С2 и резисторах R1 собран стабилизатор, который используется для питания микросхемы DA1. На выходе стабилизатора напряжение +33в. В блоке питания используется микросхема KIA324P, питание которой составляет +36в. при однополярном источнике. На микросхеме DA2.3, резисторах R9, R10, R13, DA1 собран источник опорного напряжения +5в. Данное напряжение подается на регулятор выходного напряжения (резистор R25) и на резистор R7, максимальный ток защиты блока питания. В данном случае, для максимального тока защиты 3А оно равно 1,66в. На микросхеме DA2.4 собран узел защиты устройства по току, датчиком которого является резистор R3. Резистором R4 регулируется порог срабатывания защиты. Для индикации порога срабатывания защиты используется двухцветный диод (красный и зеленый) фирмы Kingbright L-59SRSGC-CC с общим катодом диаметром линзы 5мм. Если устройство работает нормально светодиод светится зеленым цветом, при перегрузке по току или коротком замыкании в нагрузке, светодиод загорается красным цветом. Если нет такой модели или подобной, то можно вместо одного светодиода использовать два светодиода красного и зеленого свечения, или с цветом по желанию пользователя.

Резистором R23 устанавливается верхняя граница выходного напряжения источника питания.

На микросхеме DA2.4, резисторах R2R4, R7, R14 собран узел защиты и ограничения по току. С выхода (8) DA2.3 на резистор R7 подается опорное напряжение +5в. Резистором R7 устанавливается порог срабатывания при максимальном токе нагрузки. Как только появилась перегрузка напряжение с выхода (14) DA2.4 через диод VD5 подается на не инвертирующий вход микросхемы DA2.2 ножка (3) транзистор VT2 начинает запираться и напряжение на выходе блока питания начинает уменьшаться.

Налаживание блока питания сводится к следующим операциям.

При включении питания микросхемы DA2 не должно быть в панельке. Транзистор VT1 не должен нагреваться. Вместо резистора R1 впаивают подстроечный резистор. Подстроечным резистором на положительном выводе C2 устанавливают напряжение +33 вольта. После чего, значение переменного резистора замеряют омметром и в схему (при выключенном питании) впаивают постоянный резистор с полученным значением. Выводим резисторы R23 и R25 в среднее положение, резистор R7 на максимальный уровень, а резистор R4 на минимальный. Вставляем в панельку микросхему и включаем блок питания. На ножке (4) DA2 должно быть напряжение, заданное на выходе VT1. На выходе (8) DA2.3 должно быть напряжение +5вольт. Затем замеряем напряжение на выходе блока питания и резисторами R23 и R25 убеждаемся, что оно регулируется. Следующий этап. Выводим движок резистора R25 на максимум, а подстроечным резистором R23 устанавливаем на выходе напряжение +30 вольт. Затем переводим плавно движок резистора R25 в положение минимум и убеждаемся, что напряжение плавно уменьшается до 0 вольт.

Индикатор напряжения и тока собран на контроллере ATtiny26L , схема которого представлена на рисунке.


Клеммы X1, X2, X4, X5, X6, X7 подключаются к аналогичным клеммам блока питания.

Настройка блока индикации сводится к установке резисторами R28 и R31 значений выходного напряжения и тока нагрузки. Сумма резисторов R28 и R29 должна составлять 10ком, а сумма резисторов R30 и R31 должна составлять 22 ком. Изначально блок индикации показывает выходное напряжение. При нажатии на кнопку SA1 индицируется ток, при этом десятичная точка переносится в первый разряд. Например: индикация напряжения 22,7 В., а индикация тока 2,58 А. Подключение блока индикации к блоку питания осуществляется по следующей схеме:


На следующих рисунках показаны печатные платы блока питания и блока индикации.


Печатные платы блока питания и блока индикации собраны на фольгированном одностороннем стеклотекстолите. Размер платы блока питания 120 х 60 мм, блока индикации 57 х 58 мм. В конструкции применены резисторы МЛТ-0,125, электролитические конденсаторы типа серии LP jamicon и конденсаторы серии К-73.

Индикаторы и блоке индикации любого цвета свечения с общим анодом.

Обмотка III и IV трансформатора Т1 изначально рассчитывалась на питание блока индикации на микросхеме КР572ПВ2. Я думаю, подключить ее для питания индикации на контроллере не представит никакой сложности для радиолюбителя.

Успехов в повторении конструкции.

P.S.Ниже я привожу слова одного из первых, а если точнее, одной из первых женщин, повторивших данную конструкцию:

«Мне доводилось повторять многие схемы подобных устройств, но считаю новую разработку А.Н. Патрина довольно успешной, легко повторяемой, и поэтому, такой БП будет полезным многим радиолюбителям. Сама использую его уже более полутора лет – работает безотказно. Что касается индикации выходного напряжения и тока, то можно применить, как цифровой вариант – авторский, так и стрелочные приборы. Все зависит от желания и возможностей радиолюбителей. Желаю всем успехов в повторении».

Гусева Светлана Михайловна специалист по КИП и А

Блок питания с индикацией напряжения и тока

Параметры питания электрической цепи зависят от множества факторов. Конечно, производители бытовой техники и аппаратуры стараются стандартизировать процессы. Но в быту и в самодельных схемах всегда находятся нестандартные задачи.

Читайте также:  Методы обнаружения жучков

Так, в качестве простейшего примера – блок питания для лабораторных работ. Во-первых, здесь могут потребоваться разные параметры выходного тока (сила тока и напряжение), то есть пользователям должна быть доступна их регулировка; а, во-вторых, отдаваемый ток необходимо измерять, выдавая наглядную информацию о его силе и уровне напряжения.

Другой пример – ремонтные мастерские бытовой и цифровой техники. Здесь тоже удобно совмещать БП с индикацией напряжения и тока.

Ниже рассмотрим несколько наиболее популярных схем блоков питания, систем организации индикации и их включения в БП.

Типы блоков питания

В зависимости от стоящих задач, требуемых параметров выходного напряжения и силы тока, и других критериев создаются и различные блоки питания.

В бытовом применении нашли наибольшее распространение два основных класса вторичных источников питания:

Линейные БП строятся на базе силовых трансформаторов, выполняющих роль гальванической развязки (это значит, что подключаемая к нему цепь будет нечувствительна к высокочастотным помехам, поступающим из основного источника тока). Однако, такой подход имеет явный недостаток – большие габариты и вес БП.

Типовая схема линейного БП выглядит следующим образом.

После трансформатора стоит диодный мост с простейшим фильтром из конденсатора.

Импульсные БП, в отличие от линейных, обеспечивают не постоянное напряжение/ток на выходе, а переменное (импульсный, пульсирующий).

На этом типе БП мы останавливаться не будем, так как в радиоаппаратуре они применяются крайне редко, и только для очень специфичных задач.

Для большинства задач применяются следующие системы индикации уровня напряжения или силы тока:

1. Шкальные (с классической шкалой и указывающей стрелкой);

2. Пиковые (люминесцентные или светодиодные, аналоговые, на логических элементах или специализированных микросхемах).

Самый простой и доступный всем способ отображения уровня силы тока или напряжения – шкала со стрелкой.

Включение в схему такого индикатора самое элементарное.

Вольтметр (строится на базе амперметра с применением множителя, включается в цепь параллельно измеряемому участку цепи):

Амперметр (включается последовательно):

Самое сложное в стрелочных приборах измерения – калибровка и прорисовка шкалы.

Отдельно стоит упомянуть “растяжение”. Для увеличения точности измерения в заданном диапазоне значений, например, у шкальных вольтметров, применяют туннельные диоды, которые фактически отсекают часть неиспользуемого диапазона.

Цифровая индикация намного сложнее в реализации, но гораздо более наглядна. Начинающие радиолюбители могут столкнуться не столько с проблемой составления принципиальной схемы (готовых схем предостаточно), сколько с ее физической реализацией (создание печатной платы и пайка).

Аналоговые индикаторы на светодиодах предполагают наличие компараторов, где напряжения делятся на условные группы срабатывания.

Вот один из примеров реализации индикации из столбика светодиодов (чем выше столбик, тем выше напряжение).

Наиболее быстрый и доступный начинающим способ пиковой индикации – использование специальных готовых микросхем.

БП с индикацией напряжения и тока

В качестве основного примера мы выбрали блок питания, состоящий из самых доступных радиоэлементов, имеющий возможность изменения выходных параметров и оснащенный современной цифровой индикацией. Он предполагает выходное напряжение – до 30 В, силу тока – 5 А.

Итак, непосредственно схема БП.

Все использованные основные элементы указаны на самой схеме.

В данном БП предусмотрен стабилизатор напряжения и тока.

Трансформатор Т1 лучше всего взять мощностью не менее 100 Вт (до 150 Вт), выходные обмотки должны быть рассчитаны на токи:

II-обмотка – 4-6 А,

III-обмотка – 1-2 А.

Ввиду того, что транзистор VT1 будет сильно греться на высоких нагрузках, он требует установки на теплоотвод общей площадью около 1500 см 2 .

Печатная плата БП.

Принципиальная схема блока индикации выглядит следующим образом.

Семисегментные светодиоды – KINGBRIGT DA 56 – 11 SRWA, могут быть заменены на АЛС324Б.

Если вам требуется большая разрядность – можно рассмотреть применение микросхемы КР572ПВ6.

Использованная выше КР572ПВ2А, легко заменяется на ICL7107CPL.

Печатная плата для блока индикации.

Мнения читателей

Нет комментариев. Ваш комментарий будет первый.

Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному выше материалу:

ЛАБОРАТОРНЫЙ БП С ЦИФРОВЫМ АМПЕРВОЛЬТМЕТРОМ

Предлагаю всем радиолюбителям для повторения схему проверенного ампервольтметра на микроконтроллере 16F676. Разрабатывалась она под блок питания, схема лабораторного БП показана в статье ниже. А/В-метр позволяет производить измерения напряжения от 0-50 вольт, амперы – от 0-10 ампер. Работает устройство прекрасно в течении уже довольно длительного времени.

В печатной плате я бы посоветовал предусмотреть место под конденсатор 0,1-2 мкФ на 12-й вывод МК, на случай если надо будет сглаживать пульсации и помехи, которые будет ловить входной усилитель. Элементы входной части на ОУ (R3, R4, RV2) необходимо подбирать в зависимости от номинала шунта (R101) и тока измерения.

Электросхема самого блока питания особеностей особых не имеет. Эта рабочая схема функционирует стабильно, печатная плата без ошибок. Его схема и описание работы взяты с сайта vrtp.ru:

Это схема и разводка упрощенного варианта блока питания, на одном проходнике VT2 – TIP147. Нумерация схемы совпадает с предыдущей, удалены элементы, относящиеся к 3 проходникам. Размер платы, как и в предыдущем варианте, 120 х 55 мм. Попутно совет, если не удастся убрать самовозбуд на ВЧ в режиме источника напряжения, – попробуйте совсем убрать конденсатор С21.

Что касается VD8 – (он включен в эмиттер VT3), то, с помощью этого стабилитрона смещается рабочая точка выходного напряжения ОУ DA1.1 в середину напряжения опоры и питания = +12.25 Вольт. Так что выходное напряжение этого ОУ всегда держится около этого предела (5.6 + 0.7 = 6.3 Вольт). А назначение VD10 и VD11 – увеличить напряжение включения (засветки) соответствующих светодиодов HL1 и HL2. Дело в том, что на макете я применял яркие светодиоды, поэтому наличием одних резисторов R21 и R22 не обошлось. Чтобы не было лишней подсветки “чужого” светодиода, и пришлось поставить стабилитроны. При смене режимов стабилизации “напряжение-ток”, происходит погасание одного, а лишь потом засветка другого светодиода.

При использовании других светодиодов, менее ярких, возможно, придется подобрать (чаще всего уменьшить) напряжение стабилизации стабилитронов VD10 и VD11. Что касается стабилитронов VD10, VD11 – то, тут все зависит от желания получить требуемую яркость индикации, и, чтобы не было засветки “чужого” светодиода.

А вот к выбору стабилитрона VD8 нужно относиться поосторожней. Схема в принципе, допускает изменение его напряжения стабилизации в довольно широких пределах (от 3 до 6 вольт), но, есть некоторые нюансы. Резисторы R14 и R16 образуют делитель, уменьшающий напряжение на базе VT3 при ограничении тока. Мысленно замкните нижний вывод R16 на землю, и прикиньте, сколько будет на базе VT3, при МАХ выходном напряжении DA1.1 (считаем = 11 вольт), в нашем случае, на базе VT3 будет около 4.2 вольт.

Это напряжение должно быть МЕНЬШЕ, чем сумма напряжения стабилитрона VD8 и падения на переходе БЭ транзистора VT3 (3.3 + 0.7 = 4 вольта). Иначе, ОУ DA1.2 не сможет закрыть VT3 при перегрузке по току. Напряжение -5 вольт, мы здесь специально не учитываем, создавая тем самым некоторый запас. А если попроще, то, уменьшив напряжение стабилизации VD8, лучше пропорционально этому уменьшить и номинал R16. В нашем случае, при применении VD8 = 3.3 вольтам, оно будет = 3.6 кОм. Правда, при этом уменьшится яркость HL1 в момент ограничения тока, но, это, легко восстановить подбором VD10.

Собрал данную схему (с однополярным питанием, без минусовой подпорки). Все работает нормально, но при токах больше 0,5А на выходе появляются пульсации 50-100мВ (до этого 10-20) и растут с увеличением нагрузки. Пробежался по схеме осциллографом. Пульсации идут начиная с эмиттера VT1, соответственно и дальше по схеме они везде. Поменял транзистор – без толку. Поменял ТЛку-тот же результат. поигрался емкостями 0,1мкф по питанию-ноль эмоций. Пробовал увеличить емкость С8, помогает но не сильно. На халяву ткнул емкость 1000,0х16в между базой VT1 и входным минусом. На выходе при 2,5А – ВСЕГО 2мВ пульсации, и так во всем диапазоне напряжений и токов!

Еще совет, а попробуйте увеличить С7 до 47. 220 мкФ, и глянуть величину пульсаций при этом. Кстати, можно попробовать, подключить С7 между управляющим выводом TL431 и базой VT1, а не между управляющим выводом и катодом TL431, как изначально на схеме. Предыдущие опыты закончились установкой кондера довольно большой емкости в базу Т1. Уменьшение емкости приводило к увеличению пульсаций. А также имел место “синусоподобный” выход на режим. Манипуляции вокруг не принесли желаемых результатов. Но. все убрал и поставил емкость параллельно резистору Р4-30Ком, 22мкф, плюсом к эмиттеру Т1. Получил пульсации 2,5мВ при токе нагрузки 2,9А(больше транс не держит), во всем диапазоне напряжений. Выход на режим стал линейно нарастающим, без всяких всплесков. Емкость менее 10 мкф увеличивает пульсации, а более 22-х уже не уменьшает их. Честно говоря объяснения сему факту найти не могу.

1) Сама идея применить обычный дешевый ОУ хороша, в описании к вышеуказанной схеме подробно разжевано, что и как. Повторяться не буду, скажу лишь, что основа ее схемотехники, это работа ОУ с входными сигналами, находящимися в середине динамического диапазона, то есть в середине его питания (поэтому и не нужно отрицательное смещение для ОУ). Именно для этого и введен делитель, в 2 раза понижающий напряжение опоры, и в эту точку подается выходное напряжение, уменьшенное (смасштабированное) через соответствующий резистор R21. Для этого и применены резисторы R10, R11, R21, – этот кусок схемы повторяет прототип, про который я рассказал выше.

2) Резистор R1 – служит для разрядки силовых электролитов после выключения, это типовое решение. Все-таки 15000 мкФ – это довольно большая емкость. Дело в том, что при вышеописанном включении ООС (про резисторы R10, R11, R21 – я писАл выше), напряжение, на входах ОУ и не должно быть в районе нуля, то есть земли. Оно меняется от 4 до 6 вольт (или около того), как и в схеме прототипа. Поэтому в схеме есть резистор R8, он ограничивает диапазон изменения этого самого напряжения, не от нуля. Какой смысл далее уменьшать опорное напряжение на входе ОУ, когда на выходе блока уже и есть тот самый ноль.

3) Считаю, что отсутствие отрицательного смещения это не недостаток, а преимущество схемы, хотя на вкус и цвет – сами знаете… Разве добавка двух-трех резисторов – это сложнее, чем собирать выпрямитель для отрицательного напряжения, фильтр, стабилизатор, – мне кажется, что нет.

4) Стабилитрон VD5 – смещает рабочую точку выходного напряжения ОУ DA1.1 – в середину динамического диапазона, то есть в середину питания. Напряжение выхода ОУ никогда не снижается ниже 5…6 вольт, что нам и требуется, в общем-то, для применения в качестве ОУ обычных, а не Rail-to-Rail, и т. п.

5) Применение в качестве транзистора VT2 – составной структуры типа Дарлингтон, решает сразу две задачи. Во-первых, сильно разгружает по току транзистор VT3 (не надо ставить его на теплоотвод и т. п.), который работает с практически полным входным напряжением схемы, а во-вторых, – позволяет применить в качестве запараллеленных проходников обычные транзисторы, с довольно небольшим коэффициентом усиления, практически не заботясь об их подборе. Попробовать, конечно, можно, поставить на место VT2 обычный транзистор, но, как вам сказать, все это до поры, до времени. Я не просто так акцентировал внимание собирающих на том, что в качестве VT2 – нужен только СОСТАВНОЙ P-N-P транзистор типа Дарлингтон.

6) Что получилось насчет МАХ выходного тока, вам лучше спросить у алфизика. Он, по-моему, снял с этой схемы что-то около 12 ампер выходного тока, я сам удивился. Думаю, комментарии тут излишни, хотя я считаю, что для схемы с непрерывным регулированием такой ток чересчур избыточен. Возникнут другие проблемы, отвода тепла, надежности, и так далее, и тому подобное. Но, как говорится это на усмотрение пользователя, если нравится, как работает схема, что тут еще скажешь.

7) Выбор транзисторов подразумевает, что они имеют требуемый запас по своему допустимому напряжению. Надеюсь, понимаете, что если входное напряжение планируется около 50 вольт, то и транзисторы должны иметь предел как минимум в 80…100 вольт. Но, это касается, в общем-то любой схемы, а не только этой.

Диод VD2 позволяет разрядиться конденсатору фильтра опоры С8 после выключения блока, стабилитроны VD6 и VD7 – задают режим поочередного свечения индикаторных светодиодов HL1 и HL2. Диод VD4 перепускает значительный выброс напряжения на клеммах блока на его входные электролиты для защиты самих проходников (на всякий случай, мало ли какую индуктивную нагрузку подключат к этим самым клеммам).

Диод VD8 защищает проходные транзисторы от попадания на выход слишком большого отрицательного напряжения. Конденсаторы С16 и С17 – обычный тандем конденсаторов на выходе блока питания. Резистор R29 создает небольшую подгрузку выхода для блока питания, при этом улучшаются его динамические параметры, кроме того, при регулировании выходного напряжения в уменьшение – быстрее разряжается выходной С17, это удобнее. Конденсатор С15 устраняет возможность самовозбуда схемы ограничения выходного тока.

Чтобы открыть обычный (не составной . ) кремниевый NPN транзистор, на его базу надо подать напряжение примерно на 0.7 вольта бОльшее, чем на эмиттере. Так вот, если убрать стабилитрон VD5 (соединить эмиттер VT3 с землей), тогда чтобы открыть VT3 на его базе (то есть на выходе ОУ DA1.1) должен быть потенциал + 0.7 вольта. Никакого напряжения около 5…6 вольт мы на выходе ОУ не получим, он будет работать вблизи потенциала земли, а для обычного ОУ, питающегося однополяркой это не есть хорошо. Я для того и поставил стабилитрон VD5, чтобы сместить рабочую точку выходного напряжения ОУ в середину его питания. Резюме – этот стабилитрон нужен обязательно.

Если вам нравится классика (хотя все относительно), сделайте схему с отрицательным смещением, в чем вопрос я не понял. Ведь насильно вас никто не принуждает собирать именно эту схему. На вывод 6 и заведена обратная связь с выхода через резистор R21, просто туда подается и половинное напряжение опоры, созданное с помощью резисторов R10, R11.

Если нет возможности запитать кулер с отдельной обмотки, – его питание лучше брать с входных электролитов через небольшой помехоподавляющий дроссель. Излишек ограничьте резистором, или простеньким стабилизатором, можно даже совмещенным с регулятором вращения по температуре. Не советую брать питание кулера с опоры, она на то и опора, чтобы быть без всяких наводок и помех.

Попутно совет, лучше вход стабилизатора опоры (это – коллектор VT1, верхний вывод резистора R2 и катод VD2) подключить отдельным проводом сразу к плюсу входных электролитов С6, меньше будет влияние пульсаций при МАХ выходных токах.

Когда я говорил про “два-три резистора”, я имел ввиду добавку именно R10, R11. Именно с их помощью получается так, что нам не нужно подавать на входы ОУ напряжение, равное нулю, чтобы получить на выходе блока этот самый ноль. Почитайте повнимательнее описание схемы-прототипа, там это подробно описано. Вообще, фишка этой схемы в том, что ОУ, регулирующий напряжение не работает на краях своего динамического диапазона, а именно в середине. Поэтому в нее и можно ставить обычный ОУ.

Насчет TL431. Для того, чтобы на этом стабилизаторе не было полного входного напряжения – как раз и введен разгружающий каскад на транзисторе VT1. Прикиньте сами, на его эмиттере 12.5 вольт (так рассчитан делитель R4 и R5 в стабилизаторе опоры), значит, на его базе будет напряжение на 0.7 вольта бОльше, то есть 13.2 вольт. А весь оставшийся излишек напряжения будет падать на транзисторе VT1, ток через TL431 ограничен резистором R3. Резистор R2 задает открывающее напряжение на базе VT1, а TL431 регулируя это напряжение – как раз и стабилизирует напряжение опоры. Конечно, транзистор VT1 будет рассеивать небольшую мощность, я и указывал, что его желательно поставить на небольшой теплоотвод типа флажка, место на плате для этого предусмотрено.

И еще, советую вам обратить внимание на последнюю версию схемы (посты 337288 и 337290). Выход схемы ограничения по току подключен на вход ОУ DA1.1, то есть не внутрь ООС по напряжению, а “снаружи”, если так можно выразиться. При превышении уставки тока, транзистор VT7 открывается, и шунтирует вход DA1.1, ограничивая ток на выходе блока. Это схемное решение позволяет избавиться от выбросов на выходе, при выходе из режима ограничения тока. При условии, конечно, что сам по себе канал регулирования напряжения нормально скорректирован с точки зрения ООС.

Корпус для конструкции использовал пластмассовый, от какого-то прибора. Трансформатор на О-образном сердечнике. Прошивки для МК и файлы печатных плат находятся в архиве. Данный БП легко повторяем, характеристики хорошие. Авторы материала: Александрович-SOIR (Soir&C.E.A)

Обсудить статью ЛАБОРАТОРНЫЙ БП С ЦИФРОВЫМ АМПЕРВОЛЬТМЕТРОМ

PicHobby.lg.ua

Полезные изобретения на микроконтроллерах

Лабораторный блок питания 1,2 … 30В/4А с цифровой индикацией.

Задумка.

В лаборатории каждого радиолюбителя должен быть лабораторный блок питания с возможностью регулировки выходного напряжения и тока, с защитой от коротких замыканий и индикацией «на борту». Идеальным решением может стать покупной блок питания. Однако многие, ради спортивного интереса, собирают блоки питания самостоятельно. Вот и у меня появилась необходимость в блоке питания. Решил собрать самостоятельно. В качестве основы выбрал набор Мастер Кит NK037. Подробнее ознакомиться с набором можно на сайте masterkit.ru. В качестве индикации выбрал вольтметр на PIC16F676. Проверить автомобильные форсунки совсем не сложно. В статье – Устройство проверки форсунок на PIC12F615 описывается электроника для стенда.

Технические характеристики блока питания:

  1. Выходное напряжение – 1.1 … 25В;
  2. Максимальный выходной ток – 4А;
  3. Защита от короткого замыкания;
  4. Цифровая индикация.

О схеме.

Принципиальная схема стабилизатора напряжения из набора NK037 показана на рисунке 1

Рисунок 1 – Принципиальная схема стабилизатора напряжения

Основа схемы – интегральный стабилизатор напряжения LM317. Схема набора NK037 не сильно отличается от типового включения микросхемы LM317 из даташита. Отличие выделено красным контуром. Транзистор VT2 – это токовый ключ, а на транзисторе VT1 собрана защита от превышения тока. Как показала практика, защита от превышения тока сразу не запускается и нуждается в наладке. Сам не стал возиться с этой защитой и просто ее исключил. На рисунке 2 показана схема стабилизатора напряжения с моими корректировками.

Рисунок 2 – Принципиальная схема стабилизатора напряжения + небольшие корректировки.

В набор NK037 не входит понижающий сетевой трансформатор, так что придется покупать отдельно. Напряжение на вторичной обмотке должно быть не менее 27-28В. Ну, а ток не менее 4А. Перечень всех компонентов, необходимых для сборки набора, приведен в таблице 1.

Таблица 1 – Перечень компонентов для стабилизатора напряжения.
Позиционное обозначениеНаименованиеАналог/замена
С1Конденсатор электролитический – 4700мкФх50В
С2Конденсатор керамический – 0,1мкФх50В
С3,С4Конденсатор электролитический – 10мкФх50В
DA1Интегральный стабилизатор LM317
GДиодный мост RS405KBL06
R1Резистор 5 Вт 0,22 Ом
R2Резистор 2Вт 1,8…2,7 Ом
R3Резистор 0,125Вт 4,7 кОм
R4Резистор 0,125Вт 22 Ом
R5Резистор 0,125Вт 220 Ом
VDДиод 1N4007
VT1Транзистор КТ814
VT2Транзистор КТ818

О печатной плате.

На рисунках 3, 4 показана печатная плата и размещение компонентов.

Рисунок 3 – Печатная плата стабилизатора напряжения.

Рисунок 4 – Размещение компонентов.

Внешний вид готовой платы показан на рисунке 5.

Рисунок 5 – Внешний вид готовой платы набора NK037.

Транзистор VT2, микросхема DA1 и переменный резистор с платы вынесены.

На рисунке 6 можно посмотреть внешний вид вольтметра на PIC16F676. Вольтметр будет использоваться для последующей индикации выходного напряжения.

Рисунок 6 – Внешний вид вольтметра на PIC16F676.

О сборке.

А теперь самое интересное – сборка лабораторного блока питания.

В качестве основы, для крепления двух плат и радиаторов, выбрал обычный ламинат толщиною около 8мм.

Рисунок 7 – Основа для двух плат и радиаторов.

Саму основу, чуть позже, буду крепить к металлическому корпусу, а пока, чтоб не мешались шляпки винтов, засверливаю их под потай.

Рисунок 8 – Засверливаем ламинат под потай.

Рисунок 9 – Засверливаем ламинат под потай.

Вот что получилось – рисунок 10.

Рисунок 10 – Две платы и радиаторы на основании из ламината.

В качестве сетевого понижающего трансформатора использовал трансформатор с тороидальным сердечником, который закрепил к корпусу при помощи мебельной петли и длинного винта. Под трансформатор наклеил двухсторонний скотч, исключающий скольжение. Рисунки 11,12.

Рисунок 11 – Крепление трансформатора к корпусу блока питания.

Рисунок 12 – Снизу трансформатора приклеен двухсторонний скотч.

Сам корпус состоит из двух г-образных пластин, которые винтами скрепляются между собою. Передняя и задняя панели сделаны из гетинакса.

В задней панели насверлил отверстий для вентиляции, а также отверстие для сетевого шнура и предохранителя – рисунок 13.

Рисунок 13 – Внешний вид задней панели.

Отверстия сверлил, используя шаблон – рисунок 14.

Рисунок 14 – Шаблон для задней панели.

Сетевой шнур к задней панели прикрепил, используя небольшой хомут – рисунок 15.

Рисунок 15 – Крепление сетевого шнура к задней панели.

На передней панели лабораторного блока питания закрепил индикатор, переменный резистор, клеммы для проводов питания, кнопку включения сети и светодиод. Рисунки 16-18.

Рисунок 16 – Крепление индикатора на передней панели.

Рисунок 17 – Крепление индикатора на передней панели.

Рисунок 18 – Крепление сетевого выключателя и светодиода.

Внешний вид передней панели – рисунок 19.

Рисунок 19 – Внешний вид передней панели лабораторного блока питания.

Ко дну корпуса прикрутил резиновые ножки, чтоб не скользил по столу – рисунок 20.

Рисунок 20 – Резиновые ножки, чтоб блок питания не скользил.

Фото готового лабораторного блока питания можно посмотреть на рисунках 21, 22

Рисунок 21 – Готовый лабораторный блок питания.

Рисунок 22 – Готовый лабораторный блок питания.

Блок индикации источника питания

  • Вы здесь:
  • Главная
  • Схемы
  • Схемы
  • Источники питания
  • Блок питания 0…30в/5А с цифровой индикацией напряжения и тока

Блок питания 0…30в/5А с цифровой индикацией напряжения и тока

Блок питания 0…30в/5А с цифровой индикацией напряжения и тока

Описываемый блок питания предназначен для использования в радиолюбительской лаборатории. Несмотря на то, что в радиолюбительской литературе печаталось множество схем подобных устройств, данный блок питания не требователен к специализированным микросхемам и импортным элементам. В настоящее время вопрос приобретения микросхем по-прежнему актуален и в некоторых регионах, доставать их проблематично. Данный блок питания является модернизацией блока питания, описанным в ( II ). Блок питания собран только из доступных деталей.

Характеристики блока питания:
Выходное напряжение регулируется от 0 до 30 В.
Выходной ток 5 А.
Падение напряжения при токе от 1 А до 6 А ничтожно мало и на выходных показателях не отражается.

Схема блока питания показана на рис.1 ниже

Данный блок питания содержит три основных узла: внутренний сетевой узел питания VD 1- VD 4, C 1- C 7, DA 1, DA 2, узел защиты от перегрузки и КЗ VS 1, R 1- R 4, VD 3 и основной узел – регулируемый стабилизатор напряжения VT 2- VT 7, VD 4- VD 5, R 4- R 14, C 8.

А так же к блоку питания добавляется цифровая панель, т.е. блок индикации, который показан на рис.5.

Внутренний сетевой узел питания построен по традиционной схеме с сетевым трансформатором Т1.

Узел защиты особенностей не имеет. Датчик тока рассчитывался на ток 3А, но можно его рассчитать и на 5А. Длительное время блок питания эксплуатировался с током 5А. Никаких сбоев в его работе не наблюдалось. Диод HL 1 индицирует перегрузку по току или КЗ в нагрузке.

Основной узел – регулируемый стабилизатор напряжения компенсационного типа. Он содержит входную дифференциальную ступень на транзисторах VT 5, VT 7, две ступени усиления на транзисторах VT 3 и VT 2, и регулирующий транзистор VT 1. Элементы VT 4, VT 6, VD 4, VD 5, R 5 – R 8, R 10 образуют стабилизаторы тока. Конденсатор С8 предотвращает самовозбуждение блока. Т.к. транзисторы VT 5 и VT 7 не подбирались одинаковыми, то имеется определенное «смещение нуля» этого каскада, которое и является минимальным напряжением блока питания. В небольших пределах оно регулируется с помощью подстроечного резистора R 7 и, в авторском варианте достигало на выходе блока питания приблизительно 47 m V . Выходное напряжение регулируется резистором R 13. Верхняя граница напряжения – подстроечным резистором R 14.

Конструкция и детали. Мощность трансформатора Т1 должна быть не менее 100 – 160вт, ток обмотки II – не менее 4 – 6А. Ток обмотки III – не менее 1…2А. Диодную сборку RS 602 можно заменить на сборку RS 603 или диодами, рассчитанными на ток 10А. Диодный мост VD 2 можно заменить на любой из серии КЦ402 – КЦ405, которые приклеиваются со стороны печатных дорожек, зеркально конденсатору С1 и соединяются гибкими проводниками с контактными площадками VD 2 на плате. Транзистор VT 1 следует устанавливать на теплоотводе площадью не менее 1500см 2 . Площадь радиатора рассчитывается по формуле S = 10 I n ( U вх. – U вых. ), где S – площадь поверхности радиатора (см 2 ); I n – максимальный ток, потребляемый нагрузкой; U вх. – входное напряжение (В); U вых. – выходное напряжение (В).

Транзистор КТ825А – составной. Его можно заменить парой транзисторов, как показано на рисунке 2.

Данные транзисторы, соединенные по схеме Дарлингтона. Резистор R 4 подбирают экспериментально, по току срабатывания защиты. Резисторы R 7 и R 14 – многооборотные СП5-2. Резистор – R 13 любой переменный с линейной функциональной характеристикой (А). В авторском варианте применен переменный резистор ППБ-3А на 2,2К – 5% . Микросхемы DA 1 и DA 2 можно заменить аналогичными отечественными КР142ЕН5А и КР1162ЕН5А. Их мощность позволяет стабилизированное напряжение ± 5 В для питания внешних нагрузок с током потребления до 1А. Данной нагрузкой является цифровая панель, которая используется для цифровой индикации напряжения и тока в блоках питания. Если не использовать цифровую панель, то микросхемы DA 1 и DA 2 можно заменить микросхемами 78 L 05 и 79 L 05.

Печатная плата блока питания показана на рис.3 и рис.4.

Налаживание. Так как конструкция расположена на двух печатных платах, сначала настраивают блок питания, затем блок цифровой индикации.

Блок питания. При исправных деталях и отсутствие ошибок в монтаже устройство начинает работать сразу после включения. Его налаживание заключается в установлении необходимых пределов изменения выходного напряжения и тока срабатывания защиты. Движки резисторов R 7 и R 13 должны находиться в среднем положении. Резистором R 14 по вольтметру добиваются показания 15 вольт. Затем движок резистора R 13 переводят в минимальное положение и по вольтметру резистором R 7 устанавливают 0 вольт. Теперь движок резистора R 13 переводят в максимальное положение и резистором R 14 по вольтметру устанавливают напряжение 30 вольт. Резистор R 14 можно заменить постоянным, для этого в плате предусмотрено место – резистор R 15. В авторском варианте это резистор 360 Ом. Размер печатной платы блока питания 110 х 75 мм . Диоды VD 3 – VD 5 можно заменить на диоды КД522Б.

Цифровая панель состоит из входного делителя напряжения и тока, микросхемы КР572ПВ2А и индикации из четырех семисегментных светодиодных индикаторов, показанных на рис 5. Резистор R 4 цифровой панели состоит из двух отрезков константанового провода ? =1мм и длиной 50мм. Разница в номинале резистора должна превышать 15 – 20%. Резисторы R 2 и R 6 марки СП5-2 и СП5-16ВА. Переключатель режимов индикации напряжения и тока типа П2К. Микросхема КР572ПВ2А представляет собой преобразователь на 3,5 десятичных разрядов, работающий по принципу последовательного счета с двойным интегрированием, с автоматической коррекцией нуля и определением полярности входного сигнала.

Для индикации использовались импортные светодиодные семисегментные индикаторы KINGBRIGT DA 56 – 11 SRWA с общим анодом. Конденсаторы С2 – С4 желательно применять пленочные типа К73-17. Вместо импортных семисегментных светодиодов можно применить отечественные с общим анодом типа АЛС324Б.

Цифровая панель индикации напряжения и тока. После включения питания и безошибочном монтаже, при исправных деталях должны засветиться сегменты индикации HG 1- HG 3. По вольтметру резистором R 2 на ножке 36 микросхемы КР572ПВ2 выставляется напряжение 1 вольт. К ножкам (а) и ( b ) подключают блок питания. На выходе блока питания устанавливают напряжение 5 … 15 вольт и подбирают резистор R 10 (грубо), заменив его, на время, переменным. С помощью резистора R8 устанавливают более точное показание напряжения. После чего, к выходу блока питания подсоединяют переменный резистор мощностью 10 … 30 ватт, по амперметру выставляют ток равным 1А и резистором R 6 выставляют значение на индикаторе. Показание должно быть 1,00. При токе 500 мА – 0,50, при токе 50мА – 0,05. Таким образом, индикатор может индицировать ток от 10мА, т.е. 0,01. Максимальное значение индикации тока 9,99А.

Для большей разрядности индикации можно применить схему на КР572ПВ6. Размер печатной платы цифровой панели 80 х 50 мм ., рис.6 и рис.7. Контактные площадки U и I на печатной плате цифровой панели, с помощью гибких проводников подключаются к точкам соответствующих индикаторов HG 2 и HG 1. Микросхему КР572ПВ2А можно заменить на импортную микросхему ICL7107CPL.

Литература:

• Стабилизированный выпрямитель тока типа ТЭС 12 – 3 – НТ. г Горце Делчев. Болгария. 1984г.
• А.Патрин Лабораторный блок питания 0…30 В. РАДИО №10 2004г., стр.31.
• Импульсный блок питания на базе ПК. С.Митюрев. РАДИО №10 2004г. стр.33.
• Ануфриев А. Сетевой блок пита­ ния для домашней лаборатории. — Радио, 1992, N 5, С.39-40.
• Стабилизатор напряжения с двойной защитой Ю. КУРБАКОВ , РАДИО февраль 2004г. стр.39.
• Бирюков С. Портативный цифровой мультиметр. – В помощь радиолюбителю, вып. 100 – ДОСААФ, 1988. с. 71-90.
• Бирюков С. Цифровые устройства на МОП интегральных микросхемах. – М.: Радио и связь, 1990:1996 (второе издание).
• Радио N 8 1998г. с.61-65

BRIGHT LED ELECTRONICS CORP.

©2000 BRIGHT LED ELECTRONICS CORP. Specifications subject to change without notice. www.brightled.com.tw

XI . С.Митюрев Импульсный блок питания на базе БП ПК.

Радио №10 2004г. с.33

Автор: А.Патрин г.Кирсанов Тамбовской обл.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Загрузка ...
Adblock
detector