Лабораторный блок питания 0-30В
со стабилизацией тока и высоким КПД
Не секрет, что одним из самых нужных приборов под рукой любого радиолюбителя является блок питания. От его характеристик, иногда, напрямую зависит работа самого устройства, поэтому он должен отвечать всем требованиям. Основные параметры любого блока питания это напряжение, ток(который может отдать без понижения напряжения на выходе), пульсации, шумы и гармоники, и КПД. В настоящее время стали популярные импульсные БП из-за высокого КПД(70-90%), но у них есть особенности — при изменении тока нагрузки или напряжения на выходе меняется частота/скважность что приводит к выбросу в эфир большого уровня шумов и гармоник. Их невсегда удается задавить фильтрами. У линейного с этими параметрами дела обстоят намного лучше, но у линейного проблема с КПД. КПД у линейного стабилизатора тем ниже, чем меньше напряжение на выходе при том же токе. Например на входе линейного стабилизатора 32В — задание на выходе 5В при токе 1А —
Т.к ток в цепи общий -КПД=5Вт/32Вт*100% = 15,6%
Т.е. означает что из 32Вт потребленной — 27Вт уйдут на обогрев и порчу стабилизатора.
Мне понадобился нормальный по все характеристикам блок питания, а именно:
- Защита от КЗ, а еще лучше стабилизация тока(можно заряжать аккумы и нетолько)
- Регулировка от 0В до максимума — 30В
- Возможность зделать его двухполярным или просто с независимыми каналами.
- Поменьше чтобы грелся при больших нагрузках
- Линейная стабилизация на выходе(всетаки лучше чем ШИМ)
- Простота сборки и наладки
Я занялся поиском схемы в интернете. Понравились 2-е схемы по отдельности — одна просто ШИМ(MC34063)-Линейник(LM317) а другая стабилизация тока для LM317. Решил их скомбинировать чтобы получить то что надо. Еще переделал смещение на LM317, тем самым увеличив диапазон регулировки от 0В, а не от 1,5В, как в родной схеме.
Схема 1. 
Принцип работы схемы:
1. Входное напряжение Uвх трансформируется ШИМ-преобразователем DA1 в промежуточное Uпр, которое, в свою очередь, является входным для аналогового стабилизатора DA2. Обратная связь через дифференциальный усилитель DA3 поддерживает необходимое для DA2 падение напряжения (для LM317 — 2,5 В), благодаря чему тепловые потери на DA2 минимальны.
и Схема 2.
Скомбинировав схемы в одну и просимулировав в Protus-e я получил — 
Добившись работы БП в САПРе я приступил к разработке печатной платы и ее изготовлению.
Я использую негативный фоторезист.
В Протеусе получилось:
Далее приступил к изготовлению негативного фотошаблона:
Т.к. я подозревал, что прийдется настравивать и подбирать значения резисторов и конденсаторов я решил использовать SMD — их легче монтировать/демонтировать.
Результат изготовления БП:
Транзисторы силовые при проектировке платы вынес в одну линию для установки на радиатор(естественно, что через изолирующие прокладки 🙂 ).
При сборке ничего необычного нет, дроссель — от 40 до 600 мкГн, единственное требование — он должен быть рассчитан на ток не менее 5А, а вот при настройке:
Настройка
Налаживание источника питания сводится к установке подстроечным резистором RV1 напряжения 2,5 В между выводами 2 и 3 U2 (при 50-процентной нагрузке). При правильной сборке это не должно вызвать затруднений. Номиналы подобраны. После настройки напряжений желаельно настроить токовую защиту MC34063 — она настраивается шунтовым резистором R1.
При напряжении на нем более 120 мВ (среднее значение, определенное опытным путем) вступает в действие внутренний ограничитель ширины импульсов микросхемы U1, превращая ее в источник тока. Этим свойством КР1156ЕУ5(MC34063) можно воспользоваться для ограничения максимального тока нагрузки. Так, например, при сопротивлении этого резистора, равном 0,1 Ом, источник способен выдавать в нагрузку ток до 1,2 А, а при R1 = 1 Ом — только до 120 мА.
Естественно до сборки прикиньте, какой ток хотите получить на выходе и из этого расчета пересчитывайте шунт и сетевой трансформатор. Не забывайте что при расчете сетевого трансформатора коэфф. на выпрямление Uвыпр=1.41*Uтранс(II) а ток наоборот при Iнагр = 5А вторичную обмотку трансформатора нужно делать 5*1,5 = 7,5А.
Транзистор Q1 можно заменить на IRF3205 — ему не нужен теплоотвод при токе до 1 А.(от автора — я не проверял).
Далее приступаем к настройке токоограничения — устанавливаем на максимум сопротивление RV3 а на минимум RV4, устанавливаем напряжение на выходе 4-10В. Подключаем нагрузку 3-4А(желательно с прибором, чтобы колибровать) Плавно увеличивая подстроечник выйти на порог включения светодиода D3. Это будет максимальный ток БП.Если это не настроить — при КЗ может выйти со строя LM317 и ее Q2(КТ818). Сопротивление резисторов RV3-RV4 может изменятся 20к-220К в зависимости от шунта R6. Если защита срабатывает слишком рано — нужно уменьшить R6(шунт) или увеличить RV3-RV4. Если вдруг появляется возбуждение при токоограничении — устанавливается и подбирается конденсатор С6(между 1и3 ногой LM317).
Регулировка напряжения — резистор RV2. Им и его обвязкой добиваются нужного диапазона напряжения. При отрицательном смещении ниже 0 все равно не опуститься, но до 0 дойти должен.
Скачать схему с Letitbit
Скачать схему с Filesonic
Оцените статью!