Схема двухполярный стабилизатор напряжения 15в – Мощный регулируемый двуполярный стабилизатор напряжения с защитой по току (от 0 до 100 В — 2х50 В – 5 А) — Стабилизаторы — Источники питания

Схема двухполярного блока питания на 15 вольт

В этом обзоре канала «Обзоры посылок и самоделки от jakson» о простой схеме двухполярного блока питания с выходным напряжением на выходе 15 вольт. Cхема, которую будем собирать, не требует много деталей. Главное — найти то 2 регулятора 7815 и 7915. Их можно заказать в Китае.

Радиодетали, платы можно купить с бесплатной доставкой в этом китайском магазине.

Схема двухполярного блока питания

В итоге на выходе должно получиться плюс 15 и минус 15 вольт двухполярного питания. Для этого нам понадобится специальный трансформатор, на выходе из которого сможем получить двухполярное питание со средней точкой.

Этого может добиться двумя методами. Например, если трансформатор построен так, что между двумя его контактами (в нашем случае +15 и -15) есть средняя точка, которая является контактом середины вторичной обмотки. Напряжение между средним и первым контактом будет 15 вольт, а между средним и последним тоже по 15. Между первым и последним — 30 вольт.

Если в конструкции трансформатора не предусмотрена нужная нам точка, можно взять две вторичные обмотки с одинаковым напряжением. Серединная точка между ними будет средней точкой нашего 2-полярного питания. Так и сделаем. Будут не 2 обмотки, а 4, поскольку много вторичных обмоток в этом трансформаторе, соединим несколько, чтобы получить необходимое напряжение.

Будет использован старый советский военный трансформатор, которому уже более 30 лет. Несмотря на это, он отлично работает и по сути тут нечему ломаться, так как полностью залитый, он герметичный. Возможно его качество будет даже лучше, чем у современных китайских трансформаторов. Но его мощность всего лишь 60 ватт.

Сборка блока будет реализована на макетной печатной плате хорошего качества. В диодном мосту диоды IN 5408. Их хватит с запасом. Также нам понадобится четыре электролитических конденсатора.  Два из них на 2200 микрофарад, 25 вольт и другие на 100 микрофарад, 35 вольт. Два конденсатора на 0,1 мкф. Также регуляторы, о которых речь шла выше. При пайке регуляторов будьте внимательны, так как распиновка у них разная.

В схеме блока два светодида — индикаторы, в которых нет особой нужды, их можно не ставить.

Далее подробности на видео:

izobreteniya.net

LM317, LM337, TL431, КР142ЕН15 Стабилизированные двухполярные блоки питания ±15В для предварительных усилителей

Автор: mugs@mail.ru
Представлены 3 схемы высококачественных стабилизированных двухполярных блоков питания ±15В для предварительных усилителей. Применены микросхемы LM317+LM337, TL431, КР142ЕН15. Все конструкции с печатными платами.

Стабилизированный двухполярный БП на LM317/LM337 (±15В, 2×1.5А)

Схема:

Печатка (размер 65 мм x 40 мм):

Расположение деталей:

Стабилизированный двухполярный БП на TL431 (±15В, 2×30 мА)

Схема:

Печатка (размер 65 мм x 40 мм):

Расположение деталей:

Стабилизированный двухполярный БП на ИМС КР142ЕН15 ±15В, 2×200 мА)

Схема:

Печатка (размер 65 мм x 40 мм):

Расположение деталей:

Игорь Котов (Datagor)

Россия, Сибирь, г.Новокузнецк

Основатель, владелец и главный редактор Журнала практической электроники datagor.ru.
Founder, owner and chief editor of datagor.ru.

 

datagor.ru

Двухполярные стабилизаторы напряжения | Техника и Программы

   Если имеются стабилизаторы положительного напряжения, то по логике вещей должны быть и стабилизаторы отрицательного напряжения. Строятся они по комплементарным симметричным схемам, т.е. с другой структурой проводимости транзисторов и с противоположной полярностью включения диодов, стабилитронов, электролитических конденсаторов.

   Классификация стабилизаторов отрицательного и положительного напряжения одинакова: параметрические на стабилитронах и компенсационные на интегральных микросхемах. В последнем случае выручает схожесть названий. Например, эквивалентом для «положительной» серии 78хх является «отрицательная» серия 79хх.

   Сам по себе стабилизатор отрицательного напряжения интереса не представляет (всё в мире относительно!). Эффект от его применения наблюдается только при двухполярном питании. Такая необходимость возникает, в частности, если в устройстве кроме МК используются внешние ОУ, коммутаторы, АЦП.

   На выходах стабилизаторов положительного и отрицательного напряжения ставят сглаживающие электролитические конденсаторы. В малогабаритной аппаратуре удобно применять «SMD-столбики» ёмкостью 1…10000 мкФ, рассчитанные на рабочее напряжение 6.3… 100 В. Кроме того, при выборе типа электролитического конденсатора надо учитывать динамические параметры. Наиболее показательными из них являются предельный ток пульсаций RIPPLE (Ripple Current) — чем он больше, тем лучше, а также эквивалентное последовательное сопротивление ESR (Equivalent Series Resistance, по-русски ЭПС) — чем оно меньше, тем лучше. Динамические параметры для зарубежных конденсаторов нормируются на частоте 120 Гц или в диапазоне 100…300 кГц.

   Конденсатор, рассчитанный на большее напряжение, имеет меньшее сопротивление ESR. Например, у конденсатора 1000 мкФхб.З В по даташиту ESR = 53 мОм, а у конденсатора 1000 мкФх1б В по даташиту ESR = 23 мОм. Дальнейшее увеличение напряжения с 16 В до 35… 100 В не приводит к заметному снижению ESR. Следовательно, при питании МК от 5 В лучше поставить между Усс и GND конденсаторы с напряжением 16 В, а не на 6.3 В (заодно повышается надёжность работы).

   

   ESR одного «большого» конденсатора обычно выше, чем ESR двух параллельных конденсаторов вдвое меньшей ёмкости, что видно из Табл. 6.4, поэтому выгодно по питанию запаять много «мелких» конденсаторов, равномерно распределяя их на печатной плате.

   На Рис. 6.7, а…е показаны схемы параметрических, а Рис. 6.8, а…г — компенсационных двухполярных стабилизаторов напряжения.

   

   Рис. 6.7. Схемы параметрических двухполярных стабилизаторов напряжения {начало)’.

   а) два однополупериодных выпрямителя на элементах VDI, C1 и VD2, С2обеспечивают двух-полярное питание. Одинаковые стабилитроны VD3, VD4 создают примерно равную нагрузку на трансформатор 77 при положительной и отрицательной полуволнах сетевого напряжения. Это необходимо для устранения подмагничивания сердечника трансформатора 77. С той же целью применяется двухцветный (а не одноцветный) индикатор питания HL1, который проводит ток попеременно в обоих направлениях и светится суммарным жёлтым цветом;

   б) двухполупериодный мостовой выпрямитель со средней точкой во вторичной обмотке трансформатора 77. Два стабилизатора напряжения выполнены по симметричным схемам. Они содержат стабилитроны VD2, VD3 и усилители тока на транзисторах VTI, VT2. Частота пульсаций двухполупериодной схемы — 100 Гц, что пригодится при расчёте необходимой ёмкости конденсаторов С1…С4

   в) источник несимметричного двухполярного питания на батареях GBI, GB2. Эффект стабилизации создают сами батареи, поскольку они длительное время поддерживают на своих зажимах почти не изменяющееся напряжение; О

   

   Рис. 6.7. Схемы параметрических двухполярных стабилизаторов напряжения (окончание):

   г) получение двухполярного стабилизированного напряжения от трёхфазной сети 380 В. Конденсаторы C1…СЗбалластные. Снижение пульсаций на входе осуществляется фильтрами L1, С4, L2, С5, а на выходе — конденсаторами С6, С7. Транзисторы VTI, VT2 применяются одинаковой проводимости, поскольку не существует трёхвыводных стабилитронов VD7, VD8 обратной, т.е. «отрицательной», полярности. Аналогичную схемотехнику можно использовать и в сети 220 В, подавая переменное напряжение с диодного моста прямо на катушки индуктивности L1, L2. Ёмкости всех электролитических конденсаторов фильтра придётся увеличить, поскольку в трёхфазном выпрямителе частота пульсаций выше;

   д) двухполярное питание от батареи GB1 с искусственной средней точкой на низкоомном делителе RI, R2. Собственно стабилизатором является сама батарея, которая поддерживает мало изменяющееся напряжение на своих зажимах вплоть до момента полного разряда. Конденсаторы C1…С5 снижают импеданс источника питания на низких и высоких частотах. Все электро-литтические конденсаторы в целях унификации можно выбрать одинаковыми на 16 В, несмотря на то, что рабочее напряжение конденсаторов С2, СЗ может быть меньше, чем у C1;

   е) двухполярное питание обеспечивают два трёхвыводных стабилитрона VDI, VD2. Если не требуется двухполярное питание, то можно использовать однополярное 5 В, подключив общий провод GND к цепи -2.5 В, а положительный вывод Vcc — к цепи +2.5 В.

   

   Рис. 6.8. Схемы компенсационных двухполярных стабилизаторов напряжения:

   а) организация искусственной средней точки от одного источника питания. Компенсационный стабилизатор DA 1 находится в канале положительного напряжения, а параметрический стабилизатор на диодах VD2… VD4 — в канале отрицательного напряжения;

   б) микросхема DAJ понижает входное напряжение до +5 В, а преобразователь DA2 (фирма Calogic Corporation) инвертирует полярность с сохранением абсолютного значения. Суммарный ток нагрузки по цепям +5 и -5 В не должен превышать 100 мА (максимально допустимый ток для DA1). Напряжение в канале -5 В зависит оттока нагрузки больше, чем в канале +5 В;

   в)двухполярный стабилизатор напряжения на комплементарных микросхемах DAI, DA2. Диоды VD2, VD3 защищают радиоэлементы в каналах +5 и -5 В от подачи обратного напряжения. Такое может случиться при аварии или переходных процессах, когда одно из напряжений временно отсутствует. Если сопротивление Rn очень велико, то диоды VD2, VD3 не нужны;

   г) стабилизаторы DAI, DA2 такого же типа, но в «перевёрнутом» включении.

   

Источник:
Рюмик С.М. 1000 и одна микроконтроллерная схема.

nauchebe.net

Мощный стабилизатор двухполярного напряжения для УМЗЧ

Электропитание

Главная  Радиолюбителю  Электропитание


Автор предлагает двухполярныи стабилизатор напряжения питания, пригодный для усилителей мощностью до 50- 100 Вт на канал. Устройство выполнено на мощных полевых транзисторах, способных работать при многократных кратковременных перегрузках по току. Применение таких стабилизаторов в значительной степени оправдано в усилителях с высокой чувствительностью к изменению и пульсациям питающего напряжения, что особенно присуще несложным усилителям без общей обратной связи.

Как известно, для питания мощного выходного каскада УМЗЧ в ряде конструкций используется отдельный источник питания, а остальная часть усилителя питается от стабилизатора напряжения. Большинство таких источников питания — нестабилизированные и представляют собой два двухполупе-риодных выпрямителя (на напряжения положительной и отрицательной полярности) со средней точкой со сглаживающими конденсаторами. Это нестабили-зированное напряжение не используется остальной частью усилителя, если в нём есть дополнительные узлы и коммутатор источников сигнала (полный, «интегральный» усилитель). Кроме того, общая обратная связь, применяемая в большинстве УМЗЧ, существенно снижает чувствительность к пульсациям напряжения питания. А если глубина общей ООС невелика или её совсем нет, пульсации питающего напряжения могут прослушиваться через акустические системы.

Кардинальным способом подавления пульсации и нестабильности является питание выходных каскадов усилителя стабилизированным напряжением, однако применение интегральных стабилизаторов тоже наталкивается на ряд проблем. Дело в том, что такие стабилизаторы имеют относительно большое падение напряжения. Кроме того, в них, как правило, встроены ограничители по току и мощности, которые вообще могут свести на нет достоинства стабилизатора. Можно, конечно, применить интегральный стабилизатор большой мощности (например, с выходным током в 10 А), однако его стоимость, на мой взгляд, неприемлема.

Альтернативой при решении этой задачи может быть использование в стабилизаторе напряжения питания мощных полевых транзисторов. Эти транзисторы, кстати, недороги и имеют малое сопротивление открытого канала (сотые доли ома) и максимальный ток до 70… 100 А, что позволяет конструировать стабилизаторы с очень малым падением напряжения (не более 0,25 В) при токе до 20 А.

Параметры описываемого стабилизатора следующие. При выходном напряжении в 27 В его максимальный ток достигает 4,5 А. При таком токе нагрузки минимальное рабочее напряжение между входом и выходом не превышает 0,25 В. Разница между выходным напряжением стабилизатора без нагрузки и напряжением при токе нагрузки в 4,5 А составляет не более 0,15 В, при токе в 6 А эта разница не превышает 0,16 В.

Такие параметры стабилизатора обеспечивают применённые в нём мощные полевые транзисторы — IRF4905 (р-канальный) с максимальным током стока 74 А и сопротивлением открытого канала в 0,02 Ом и IRL2505 (п-канальный), с соответствующими током 104 А и сопротивлением 0,008 Ом.

Рис. 1

Двухполярный стабилизатор состоит из двух независимых источников напряжения положительной и отрицательной полярности (рис. 1). Верхняя часть схемы относится к стабилизатору положительной полярности, а нижняя — отрицательной полярности. Для удобства сравнения нумерация соответствующих элементов различается лишь префиксами 1 и 2.

Вначале о некоторых особенностях стабилизатора. В нём имеются три критических элемента — это конденсаторы С2 и СЗ и стабилитрон VD1.

Указанные на схеме значения ёмкости конденсаторов С2 и СЗ являются в некотором смысле компромиссом: при их уменьшении возникает вероятность самовозбуждения стабилизатора. Увеличение их ёмкости до 1 мкФ приводит к тому, что на выход стабилизатора проникают пульсации, которые всегда имеются в выпрямленном напряжении.

Теперь несколько слов о том, почему был выбран стабилитрон VD1 (BZX55-C7V5) с напряжением стабилизации 7,5 В. Целесообразно выбрать такой стабилитрон, у которого дифференциальное сопротивление минимально (оно влияет на свойства всего стабилизатора). Из всех стабилитронов серии BZX55 наименьшее дифференциальное сопротивление (7 Ом) имеют стабилитроны BZX55-C7V5 и BZX55-C8V2. Если входное напряжение стабилизатора менее 20…25 В, целесообразно использовать стабилитрон на напряжение не более 3,3 В (например, BZX55-C3V3).

Схема стабилизатора отрицательной полярности с небольшими изменениями позаимствована из [1] и уже однажды была применена мной для регулятора скорости вращения дрели (с запасом по току 20…30 А). По сравнению со схемой из [1] в схеме на рис. 1 изменены номиналы некоторых конденсаторов, резисторов, добавлен стабилитрон VD2 для защиты затвора VT2 от пробоя и использован стабилитрон (VD1) на другое напряжение стабилизации (7,5 В).

Схема стабилизатора положительной полярности является зеркальным отражением схемы стабилизатора отрицательной полярности Вместо n-ка-нального в нём использован р-ка-нальный полевой транзистор IRF4905 в корпусе ТО-220 (VT2), вместо биполярного транзистора структуры р-п-р — транзистор структуры n-p-n ВС337-40 или КТ503Б (VT1), а нагрузка параллельного стабилизатора DA1 (TL431CZ в корпусе ТО-92) включена в его анодную цепь Хотя такое включение нагрузки менее известно, оно наиболее распространено в импульсных источниках питания компьютеров.

Несколько замечаний о том, как описываемый стабилизатор можно доработать для использования при напряжении питания +/-35…45 В. В этом случае сопротивление резистора R4 (620 Ом) нужно увеличить до 0,9.. 1 кОм, чтобы ток через стабилизатор DA1 (TL431CZ) не превышал половину его максимального тока 50 мА. Вместо комплементарной пары транзисторов ВС327/ВС337 (Uкэ max = 45 В, Iктах = 0,8 А, РКmax = 0,6 Вт) следует использовать пару с неСКОЛЬКО бОЛЬШИМ напряжением иКэ max.

например, 2SA1284/2SC3244 (UK3max = 100 В, lKmax = 0,5 А, РКmах = 0,9 Вт). Полевые транзисторы желательно установить на теплоотводы с большой площадью охлаждения Необходимо также добавить, что для установки нужного напряжения стабилизации потребуется изменение номиналов резисторов R5, R6 и R7. Стабилитрон желательно использовать на напряжение стабилизации 7,5 В (BZX55-C7V5). Микросхему TL431CZ рекомендую приобретать производства National Semiconductor, Texas Instruments, Vishay, Motorola.

Все резисторы, кроме подстроечно-го R6 (СПЗ-19А) имеют мощность 0,25 Вт, керамические конденсаторы — нанапряжение 50 В.

Рис. 2

Поскольку мне понадобилось две платы двухполярного стабилизатора (по одной на каждый канал УМЗЧ), с помощью программы Sprint Layout 5.0 я развёл печатный монтаж платы (рис. 2 распечатал её чертёж на кальке, предназначенной для печати лазерным принтером, и изготовил методом, описанным мной в [2, 3]. Внешний вид смонтированной платы показан на рис. 3

Рис. 3

Для тестирования работы стабилизатора я использовал три цифровых мультиметра, два из которых измеряли входное и выходное напряжения стабилизатора, а третий в режиме амперметра — его выходной ток. Здесь необходимо добавить, что схема на рис. 4 использована для тестирования стабилизатора положительного напряжения Подобным образом проверены свойства и стабилизатора отрицательного напряжения.

Рис. 4

В качестве нагрузки (R1) применён керамический резистор SQP мощностью 20 Вт сопротивлением 1 Ом, а в качестве R2 — резистор ПЭ-75 мощностью 75 Вт сопротивлением 5 Ом. Таким образом общее сопротивление нагрузки (6 Ом) стабилизатора соответствовало общей мощности 95 Вт. а ток — 4,5 А.

В качестве источника питания при тестировании стабилизатора мной использован доработанный стабилизированный блок питания Б5-47, в котором выходное напряжение (до 30 В) обеспечивается при токе нагрузки до 4 5 А (до 3 А без доработки). Для повышения предела ограничения тока до 4,59 А необходимо в разъеме дистанционного управления, расположенном на задней стенке блока установить перемычки между контактами 23, 24, 26 и 50, а на лицевой панели выставить максимальное значение тока 2,99 А

Результаты тестирования работы стабилизаторов полностью подтвердили их параметры. Стабилизаторы имеют значительный запас по току, а мощность в нагрузке каждого из стабилизаторов соответствует 121,5 Вт, что в сумме составляет 243 Вт.

Если мощность одного канала усилителя Р = 35 Вт, а сопротивление на-
грузки R = 4 Ом, то амплитуды напряжения сигнала U » 17 В и тока lm = 4,25 А. Это означает что, если стабилизатор двух-полярный и состоит из стабилизаторов положительной и отрицательной полярности, каждый из них должен обеспечивать максимальный ток 4,25 А.

Если выходное напряжение стабилизатора составляет 27 В и ток в нагрузке 4,25 А, то эквивалент нагрузки соответствует сопротивлению RэKB = 6,35 Ом. Вот поэтому и выбрано сопротивление нагрузки стабилизатора, равное 6 Ом.

При испытаниях использован также реальный выпрямитель источника питания с большим током и высоким уровнем пульсации (накопительный конденсатор емкостью 10000 мкФ и выпрямительные диоды DSS 60-0045В (Uoбp = 45 В, lmax = 60 А, Uпр = 0,35 В/10 А), включённые по мостовой схеме.

Описываемый стабилизатор устойчив и к кратковременным перегрузкам. Я использовал его для регулировки скорости вращения дрели, у которой пусковой ток двигателя достигает 20 А. Таким образом, стабилизатор имеет значительный запас по току, позволяющий использовать его с большими теп-лоотводами и в более мощных УМЗЧ Теперь несколько слов об установке и регулировке стабилизатора в усилителе

Прежде всего, необходимо оценить с помощью осциллографа минимальные значения питающего напряжения выходных каскадов УМЗЧ при максимальной нагрузке. Для этого к выходу УМЗЧ следует подключить резистор номиналом, равным сопротивлению АС (4 или 8 Ом) и мощностью, соответствующей максимальной для УМЗЧ На вход усилителя подать от генератора 34 сигнал частотой 20…30 Гц, а регулятором громкости установить уровень сигнала, соответствующего максимальной мощности усилителя.

Далее нужно определить минимальное абсолютное значение (с учётом амплитуды пульсаций) питающих напряжений и установить подстроечным резистором R6 напряжение стабилизации приблизительно на 1 В меньше этого минимального значения в каждом из стабилизаторов.

До установки двух плат таких стабилизаторов в каждый из каналов в усилитель («Кумир У-001») я заменил диоды КД208А (Unp = 1 В/1.5 А) в мостовых выпрямителях источников питания диодами Шотки MBR10100 (Unp = 0,45 В/1,5 А) и диоды КД209А в стабилизаторе напряжения 30 В диодами HER503. Кроме того ёмкость сглаживающих конденсаторов увеличил в два раза (как в выпрямителях выходных каскадов, так и в стабилизаторе 30 В).

После установки стабилизаторов в корпус и включения усилителя необходимо проверить и подстроить баланс выходных каскадов по постоянному току, а затем ток покоя мощных транзисторов

Отрегулировав режимы работы транзисторов выходных каскадов УМЗЧ с установленными стабилизаторами, я обнаружил заметное снижение фона даже на максимальной чувствительности при отсутствии входного сигнала.

Литература

1 Нечаев И. Модуль мощного стабилизатора напряжения на полевом транзисторе. — Радио, 2005, № 2. с 30. 31

2 Кузьминов А. Метод фоторепродуцирования для изготовления фотошаблона печатных плат в домашних условиях. — Технологии в электронной промышленности, 2010 №5-7

3 Кузьминов А. Изготовление устройств на печатных платах с высоким разрешением в домашних условиях. — Технологии в электронной промышленности, 2010. № 8-10

Автор: А.Кузьминов, г. Москва

Дата публикации: 24.01.2013

Мнения читателей
  • Lazertok / 10.12.2015 — 02:10
    Добавлю На Веге создали также тему по этому стабу http://forum.vegalab.ru/showthread.php?t=73037&p=2140762#top
  • Lazertok / 10.12.2015 — 02:00
    Стаб хорош своей простотой. -тут отзыв и вариант собранного в железе с печаткой http://forum.cxem.net/index.php?showtopic=98565&st=20#entry1498562 а далее (там же постом ниже) моя усовершенствованная схема … — прогонялись все (в том числе авторская) в симуляторе — полученные результаты выше. — Всем удачи в творчестве…
  • Федор / 22.03.2015 — 19:19
    а если повысить все номиналы на раз можно будет питать с +-65 и на выход брать 56?
  • Федор / 08.02.2015 — 19:59
    Здравствуете здоровья вам и процветания! Был у вас на сайте есть у меня трансформатор двухполярный на 63в(63,5)после фильтра в районе 80-82вольт нужно питать аудио усилитель на+- 55в 6А помогите пожалуйста в конструкций двухполярного стабилизатора (схема и номиналы нужны) прошу сразу дать ответ поможете или нет! mail:tudordjсобакаmail.ru всего доброго!

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

www.radioradar.net

Двухполярный маломощный регулируемый стабилизатор / Силовая электроника / Сообщество EasyElectronics.ru

Это завершение одноименной темы на форуме, которую отдаю вашей критике.

Короче, появилось желание иметь подобный источник для моделирования/макетирования. Под руки попался корпус от некоего устройства со встроеным трансформатором. Публикую в надежде, что кому-то хоть отдельные части разработки пригодятся.

Итак повторю исходные условия.

Вторичка трансформатора 11+11В на х.х., импеданс полуобмотки 0,95 ом (получен экспериментально). При нагрузке 0,5А напряжение на выходе 2х 10,53В.

Хочу сделать регулируемый БП +/-2..12В с токоограничением 0,5А.
Анализ:

1. выпрямитель + сглаживающий фильтр

холостой ход: напряжение на фильтре = 11 х 1,41 — 0,6 = 14,9 В;

нагрузка 0,5А: пиковое напряжение = 10,53 х 1,41 — 0,8 = 13,8 В

при емкости фильтра 4700 µF мин. напряжение = 12,9 В

2. Проходной регулирующий элемент

LM317: мин. разница напряжений «вход-выход» ок. 3В — 12 вольт не достичь!

PNP(NPN)-транзистор: Uнас. эмиттер-коллектор ок. 0,6 В — должно получится!

Если применить в выпрямителе диоды Шоттки с малым падением (я взял STPS340U), тогда напряжение на фильтре под макс.нагрузкой (0,5А) выглядит так: пик = 15 В, мин.= 13,4 В. Ну это без учета возможного снижения сетевого напряжения.

Короче – выбор пал на вариант с Шоттки и биполярными транзисторами. Смакетировал и получил удовлетворительные результаты. Макетировать плечи пришлось по-отдельности ввиду отсутствия счетверенного ОУ (или двух сдвоенных) в выводном корпусе. В «железе» применен LM224D в SMD-корпусе – пожертвовала некоторая списанная плата.

Теперь – окончательная схема и ее разбор. Читабельная схема во-вложении.


Описывать буду положительное плечо, поскольку функционирование отрицательного аналогично.

Выпрямитель, фильтр и схема регулировки не представляют ничего нового, за исключением источника опорного напряжения — я не стал использовать стабилитрон с резистором или источником тока, поскольку 5-вольтовый стабилизатор все равно нужен для цифровой части прибора (здесь его описывать не буду) и его стабильности для этой цели достаточно.


Опорное напряжение на делителе R3/R3 составляет 1,42 В. Выбор его продиктован схемным решением и минимальным значением выходного напряжения всей схемы, а также наличием подходящих номиналов. Конденсатор С12 на выходе опорного напряжения дополнительно фильтрует возможные помехи от 5-вольтовых потребителей.

На резисторах R13/RP1/R14 собран регулируемый делитель цепи обратной связи. RP1 естественно переменный, а не подстроечный, как на схеме. Подстроечник выбран исключительно для проектирования платы и на его место впаяны штыри разъема. R13 у меня впаян на 68 ом, поскольку сопротивление переменника оказалось меньше заявленых 4,7кОм, которые заложены в расчете, и не позволяло достичь желаемых 12В. В результате этой доработки диапазон регулировки оказался 1,56 — 12 вольт.

Отрицательное плечо повторяет напряжение на положительном с точностью до наоборот (со сменой полярности) и особого описания, думаю, не требует. Это решение взято от Хоровица и Хилла.

Конденсаторы С5/С6 на плате не установлены, но место и разводка под них имеются. Они понадобились на макетке, поскольку схема возбуждалась, почему — сам толком не понял. Скорее всего от длинных связей и больших емкостей макетного монтажа.

Теперь об ограничении тока.


Для снижения влияния на проходное напряжение шунт выбран довольно низкоомным и реализован параллельным включением 4-х одноомных резисторов. Замечу, что вся конструкция разрабатывалась по-принципу «как можно меньше покупать», отсюда же и наборной шунт.

ОУ IC1A работает в режиме компаратора и для задания начального смещения на диф.входах выбран такой резистивно-диодный измерительный мост (во придумал название!). В момент срабатывания IC1A «фальсифицирует» напряжение ОС и заставляет регулирующий ОУ IC1B снижать базовый ток проходного транзистора Т1, что приводит к снижению тока коллектора и нагрузки вплоть до отключения. Диоды D5/D6 служат для развязки выходов ОУ.

Как же работает этот измерительный мост? Диод D7 создает начальное отрицательное смещение на входах ОУ IC1A через делитель на R6/R8 и удерживает его в «ждущем» режиме, пока напряжение на шунте не достигнет порогового значения, которое устанавливается подбором R6. Кроме того это схемное решение обеспечивает обратный наклон нагрузочной характеристики, поскольку чем меньше выходное напряжение, тем меньше и падение на D7, а значит и начальный сдвиг на входах IC1A.

Вот так выглядит зависимость вых.напряжения при указанном номинале R6:


Заметна разница реакции на различных напряжениях, вызваная изменяющимся смещением на D7. В приведенном графике отсутствует информация о поведении схемы при токах >0,6А. Выход «обваливался» уже при незначительном превышении этой границы. По-хорошему, надо было бы снимать значения чаще, чем через 100мА, но снимать их «вручную» — равносильно самоистязанию. Нет у меня возможности это автоматизировать (пока)! Прошу довольствоваться и этими данными 🙂

При превышении выходного тока напряжение на выходе просто скатывается до нуля. Ток нагрузки при этом снижается до прим. 0,2 А. Светодиод (индикатор перегрузки) и гасящий резистор R4 опциональны и имеют некоторые особенности: стандартный СД не светится, как ожидалось, — на макетке был применен сверхяркий и индицирует перегрузку приемлемо, однако при перегрузке отрицательного плеча светится слабее почему-то. Для меня это пока не составляет неудобства, когда надоест — доработаю схему и, возможно, поделюсь решением.

Поскольку перегрузка положительного плеча приведет к снижению и отрицательного напряжения, решил спроектировать так, что бы и перегрузка отрицательного плеча влияла одинаково на оба выхода.

Нагрузочная характеристика (предварительная) отрицательного плеча с указанным в схеме 5К6 для R7:


Как видно диод D8 создает смещение, отличное от D7, поэтому реальный резистор R7 у меня 6,8 кОм — «подогнан по месту». Окончательную характеристику отриц. плеча не привожу (есть во вложении) с целью экономии места в топике; она похожа на положительную.

Вместо BD140 у меня стоит BD138 — собственно на него-то и был расчет (дешевле!), но в моей библиотеке Орла его не оказалось, а лишние телодвижения делать было лень. И какя разница? Уверен, если кто будет повторять, то вряд ли будет слепо ставить элементы один-в-один. В конце-концов можно и КТ815/816 поставить, а операционники — хоть одинарные. Добавлю к вышесказанному, что для хорошей работы транзисторов (достижения глубокого насыщения) выход ОУ должен обеспечивать ток порядка 20мА.

Разводку печатной платы не предлагаю, она разработывалась под конкретный корпус и радиатор, да не очень-то удачно получилась, даже фото стыдно выкладывать 🙂

Надеюсь изложил доступно. Если что — спрашивайте :)

we.easyelectronics.ru

Двухполярное питание



Двухполярные источники питания


  В современной электронной технике широкое распространение получили операционные усилители. Данные электронные компоненты могут работать от однополярного напряжения, но более стабильная работа достигается применением двухполярного напряжения питания.


  Двухполярное напряжение необходимо так же для питания большинства схем УМЗЧ и некоторых других. Двухполярный источник питания – это источник питания, который имеет, как правило, два выходных канала, напряжения которых равны по абсолютному значению, но имеют противоположную полярность относительно общей точки. Двухполярное питание имеет большое количество вариантов схемотехнического решения, рассмотрим некоторые из них.


  На рис. 1. показан двухполярный нестабилизированный источник питания. Отличительной особенностью данного источника питания является наличие двух выходных напряжений 12 и 15 вольт. Источник питания состоит из понижающего трансформатора, вторичная обмотка которого имеет средний вывод; двухполупериодных выпрямителей с выводом нулевой точки. Хотя внешне выпрямитель напоминает мостовой, но здесь два двухполупериодных выпрямителя с выводом нулевой точки. Один из них обеспечивает положительное напряжение на выходе, соответственно, второй – отрицательное. Напряжение 12 вольт получается снижением основного напряжения 15 вольт при помощи резисторов R1 и R2.


  На рис.2. изображен простой двухполярный нестабилизированный источник питания. Отличие от схемы на рис. 1. в том, что в качестве трансформаторов применены ТВК110 – выходные трансформаторы кадровой развертки телевизоров.

Применение двух ТВК110 позволяет быстро решить проблему вывода средней точки. Вторичные обмотки соединены последовательно. Точка соединения является общим выводом. Выходное напряжение одной величины – 15 вольт.


  Схема на рис. 3. – это уже стабилизированный двухполярный источник питания. Главным отличием данной схемы от рассмотренных выше является наличие стабилизатора напряжения, точнее двух, так как схема двухполярная. Режимы работы регулирующего транзистора VT1 и стабилитрона VD2 задаются резистором R1. Транзисторы включены по схеме эммитерного повторителя. Напряжением пробоя стабилитрона VD2 задается потенциал базы транзистора VT1 относительно земли, что и определяет выходное напряжение. Аналогичным образом работает стабилизатор отрицательного напряжения. Единственное отличие данных стабилизаторов в проводимости транзисторов.


  Случаются ситуации, когда требуется возможность изменения выходного напряжения источника питания. Для этого применяют регулируемые двухполярные источники питания. Один из вариантов таких источников питания представлен схемой на рис.4. Особенностью данной схемы является не только возможность регулировки напряжений, но и то, что стабилизатор напряжения собран на интегральных микросхемах КР142ЕН12А и КР142ЕН18А. Микросхема КР142ЕН12А – это трехвыводной стабилизатор положительного напряжения с возможностью питания электронных устройств током до 1,5 ампера в диапазоне напряжений от 1.5 до 37 вольт. Микросхема КР142ЕН18А аналогична КР142ЕН12, только применяется для стабилизации отрицательных напряжений. Резисторы R1, R2 и R3, R4 являются регулируемыми делителями напряжения, применение которых позволяет регулировать выходное напряжение. Конденсаторы С3 и С6 необходимы для снижения уровня фона при минимальных выходных напряжениях.


  Иногда возникает необходимость в питании устройств от автономных двухполярных источников питания. Возможные схемы, для применения в таких случаях, показаны на рисунках 5 и 6. Два соединенных последовательно стабилитрона образуют делитель напряжения. Средняя точка этого делителя заземляется. Отличия схем в том, что в первой можно применить две батарейки типа «Крона», во второй применяется аккумулятор.


  Надеюсь, что теперь не будет секретом, как сделать двухполярное питание.

yag-dmitrij.narod.ru