Лабораторный БП на К143ЕН3А

Лабораторный БП на К143ЕН3А

Мой рабочий «лабораторный» блок питания служит уже более 20 лет. Неоднократно ремонтируя его после экстремальных нагрузок, я пришел к выводу, что необходима регулируемая токовая защита. Лет 5 назад я разработал схему блока питания на микросхеме К142ЕНЗА, и с тех пор забыл о его ремонте. Предлагаемая схема блока питания (БП) может служить как лабораторным источником напряжения с пределами регулировки напряжения 3. 30 В, так и зарядным устройством с регулировкой тока заряда аккумуляторной батареи (АБ).

Рис.1. Принципиальная схема БП

Микросхема К142ЕНЗА является регулируемым стабилизатором напряжения с системой защиты от перегрузки по току и позволяет получить выходное напряжения от 3 до 30 В при токе нагрузки до 1 А. Дополнив ее усилителем мощности на транзисторе VT1 и регулируемой схемой токовой защиты, получим универсальный надежный БП.

Транзистор VT1 является «умощнителем» выходного транзистора микросхемы и позволяет получить выходной ток до 15 А при рассеиваемой на нем мощности до 100 Вт. Для этого его устанавливают на радиатор площадью не менее 200 см 2 с хорошей вентиляцией. Желателен принудительный обдув вентилятором.

Схема регулировки тока работает следующим образом. При протекании тока через резистор R2, падение напряжения на нем через делитель напряжения R3-R4 и эмиттерный повторитель VT2 воздействует на вход схемы защиты DA1. Резистор R3 ограничивает максимальный ток срабатывания защиты. Уменьшая R3, увеличиваем максимальную величину тока, при котором срабатывает защита. Резистором R4 устанавливается предел срабатывания защиты.

Если БП предлагается использовать как лабораторный, входное напряжение желательно выбрать около 40 В. При этом на выходе БП диапазон регулировки напряжения составляет от 3 до 30 В. Необходимо учитывать, что при больших токах нагрузки и малом выходном напряжении на транзисторе VT1 будет рассеиваться мощность, равная:
Р_р = (U_вх — U_вых) I_н (Вт).

Поэтому, если нет необходимости в высоких выходных напряжениях, входное напряжение желательно снизить до 20. 25 В.

Выходное напряжение контролируется по вольтметру. Для контроля тока можно включить амперметр. Резистор R4 стоит оснастить шкалой, отградуированной от минимума тока срабатывания защиты (у меня — 20 мА) до максимума. В качестве R4 можно использовать многооборотный, либо любой другой резистор с верньерным устройством.

При зарядке АБ порядок работы такой:
— движки резисторов R4 и R5 устанавливаются на минимум;
— АБ подключается согласно полярности;
— включается питание;
— регулятором напряжения (R5) устанавливается максимальное значение. Ток при этом отсутствует;
— регулятором тока (R4) плавно увеличивается ток до необходимого значения;
— регулятор напряжения выводится к минимуму, до тех пор пока ток не начнет снижаться;
— регулятором напряжения окончательно устанавливается требуемый зарядный ток.

Если данный БП снабдить таймером, отключающим его через время, необходимое для зарядки АБ, то получится автоматическое зарядное устройство.

Лабораторный БП + зарядное устройство на микросхеме L200C

В статье предложен лабораторный блок питания с выходным напряжением 2,8. 15 В на микросхеме L200C с функцией ограничения тока нагрузки 12. 600 мА. Это устройство также можно применять для зарядки аккумуляторов и аккумуляторных батарей.

Споры о том, какой стабилизатор напряжения, импульсный или линейный, лучше применить в лабораторном блоке питания (БП), наверное, не стихнут никогда. И тот и другой имеют свои преимущества, и ответ зачастую зависит от конкретных условий применения. Но кроме стабильного выходного напряжения, лабораторный БП должен обязательно иметь защиту по току или ограничитель тока нагрузки. Плавная установка тока ограничения в широком интервале имеет важное значение при налаживании маломощных устройств, например, на основе микроконтроллеров, и позволит предотвратить их выход из строя в аварийной ситуации.

Для построения несложного БП с ограничением выходного тока можно применить микросхему L200C, которая представляет собой управляемый комбинированный стабилизатор напряжения и тока [1]. В её состав входят элементы стабилизации выходного напряжения и тока, а также узлы защиты от превышения входного напряжения, выходного тока и перегрева. Максимальное входное напряжение микросхемы — 40 В, допустима подача напряжения 60 В в течение не более 10 мс. Максимальное напряжение между входом и выходом — 32 В. Минимальное напряжение между входом и выходом — 2. 2,5 В. Максимальный выходной ток — 2 А, ток замыкания выхода — 3,6 А. Собственный потребляемый ток — 4,2. 9,2 мА.

Стандартная схема включения микросхемы L200C показана на рис. 1. Выходное напряжение U_вых можно установить подборкой резисторов R1 и R2: U_вых = 2,8(1+R2/R1). В режиме стабилизации тока его значение 1ст можно установить подборкой резистора R3: I_ст = 0,45/R3.

Рис. 1. Схема включения микросхемы L200C

Эту микросхему можно с успехом применить в простом лабораторном БП, который к тому же будет выполнять функции зарядного устройства различных аккумуляторов и аккумуляторных батарей. Схема БП показана на рис. 2. Сетевое напряжение поступает на первичную обмотку трансформатора Т1 через выключатель питания SA1 и плавкую вставку FU1. Варистор RU1 совместно с плавкой вставкой FU1 защищают трансформатор и остальные элементы БП от повышенного сетевого напряжения. Напряжение вторичной обмотки выпрямляет диодный мост VD1, конденсаторы С1, С2 и С4 подавляют высокочастотные помехи, поступающие из сети. Конденсатор Сз сглаживает пульсации выпрямленного напряжения.

Схемавключения микросхемы DA2 — стандартная. Переменными резисторами R5 и R6 устанавливают ток стабилизации (или ток ограничения) в интервале от 12 до 600 мА. В данном случае этот ток ограничен возможностями сетевого понижающего трансформатора. Оси этих резисторов выведены на переднюю панель и снабжены ручками со шкалами, с помощью которых можно приближённо установить ток стабилизации. Точное значение индицирует цифровой амперметр.

Поскольку сопротивления переменных резисторов R5 и R6 отличаются в десять раз, преимуществом в задании тока обладает резистор R6, поэтому установку тока ограничения проводят в следующей последовательности. Переместив движок резистора R5 в положение "120 мА", резистором R6 можно проводить установку тока в интервале 12. 120 мА. Если же движок переменного резистора R6 переместить в положение "120 мА", резистором R5 можно задать ток ограничения в интервале 120. 600 мА.

Выходное напряжение устанавливают переменным резистором R3. От его сопротивления зависит максимальное выходное напряжение. Минимальное выходное напряжение определяется встроенным в микросхему источником образцового напряжения, оно приблизительно равно 2,8 В. Резистор R3 размещен на передней панели устройства и шкалой не снабжен, поскольку выходное напряжение индицирует встроенный цифровой вольтметр.

На микросхеме DA1 и светодиодах HL1, HL2 собран индикатор режима работы БП. В режиме стабилизации напряжения на входе VR (вывод 4) микросхемы DA2 поддерживается постоянное напряжение около 2,8 В. При этом напряжение на движке подстроечного резистора R2 оказывается немногим более 2,5 В, поэтому микросхема DA1 открыта и через неё протекает ток, приводящий к свечению зелёного светодиода HL1 "Напряжение".

Когда ток нагрузки достигнет значения, установленного резисторами R5 и R6, устройство перейдёт в режим стабилизации тока. При этом напряжение на резисторе R2 уменьшится, на его движке напряжение станет менее 2,5 В, поэтому микросхема DA1 станет закрываться, а светодиод HL1 — гаснуть. В этом случае станет светить красный светодиод HL2 "Ток".

Для работы в режиме зарядного устройства необходимо сначала установить конечное напряжение U_a, до которого следует зарядить аккумулятор, а затем — ток зарядки I_з. При подключении разряженного аккумулятора устройство должно перейти в режим стабилизации тока, а амперметр — индицировать ток зарядки. Резисторами R5 и R6 устанавливают его точное значение. По мере зарядки аккумулятора (или батареи аккумуляторов) напряжение на нём увеличивается, а зарядный ток постепенно уменьшается. Когда напряжение на аккумуляторе приблизится к напряжению Ua, устройство перейдёт в режим стабилизации напряжения, светодиод HL2 погаснет, а светодиод HL1 загорится. Переключение светодиодов происходит не скачком, а плавно, поэтому некоторое время они могут светить вместе.

Для индикации выходных напряжения и тока можно применить самые различные встраиваемые вольтметры- амперметры как с жидкокристаллическим, так и со светодиодными индикаторами, которые можно недорого приобрести через Интернет. Поскольку в наличии оказалось такое доработанное устройство [2], оно и встроено в этот БП. Схема его подключения к стабилизатору на микросхеме L200C показана на рис. 2 цветом. Преимуществами этого вольтметра-амперметра является то, что датчик тока включён в плюсовую линию питания, а его сопротивление мало, и кроме того, можно скорректировать показания амперметра, устранив индикацию тока, потребляемого самим стабилизатором. Для других индикаторов схема включения может быть другой, обычно её приводят в описании конкретного вольтметра-амперметра.

Рис. 3. Печатная плата блока питания и размещение элементов на ней

Часть элементов размещена на печатной плате из фольгированного с одной стороны стеклотекстолита толщиной 1,5 мм, чертёж которой показан на рис. 3. В устройстве применены постоянные резисторы МЛТ, С2-23, Р1-4, переменный R3 — СП4-1, СПО, переменные R5 и R6 — проволочные ППБ, подстроечный R2 — СП3-19. Оксидные конденсаторы — импортные, остальные — плёночные импортные или отечественные серии К73. Стабилитрон КС156А можно заменить любым маломощным с напряжением стабилизации 3,3. 6,2 В. Светодиоды — маломощные любых, но разных цветов свечения с диаметром корпуса 3. 5 мм. Интервал выходных напряжений и максимальный выходной ток зависят от применённого трансформатора, но при этом следует учесть предельные параметры микросхемы L200C и возможности теплоотвода. В авторском варианте применён сетевой трансформатор от импортного блока питания с напряжением холостого хода на вторичной обмотке 15 В и максимальным током нагрузки 600 мА. Внешний вид смонтированной платы показан на рис. 4.

Рис. 4. Внешний вид смонтированной платы

Устройство размещено в металлическом корпусе размерами 150x90x55 мм
от переключателя цифровых данных Data Switch. На задней панели установлены ребристый теплоотвод размерами 57x52x33 мм от процессора персонального компьютера и держатель плавкой вставки. На передней панели размещены переменные резисторы, переключатель, выключатель питания, светодиоды и выходные гнёзда. Внешний вид устройства показан на рис. 5.

Рис.5. Внешний вид устройства

Рис. 6. Вариант совмещённой шкалы для резисторов R5 и R6

Налаживание сводится к установке максимального выходного тока подборкой резистора R4, максимальное значение выходного напряжения зависит от сопротивления резистора R3. Вариант совмещённой шкалы для резисторов R5 и R6 показан на рис. 6 в натуральную величину. Яркость свечения светодиодов можно изменить подборкой резистора R1.

1. L200 ADJUSTABLE VOLTAGE AND CURRENT REGULATOR. — URL: http:// www.datasheet-pdf.com/PDF/L200CV-Datasheet-STMicroelectronics-69525 (25.10.19).

2. Нечаев И. Встраиваемый вольтметр- амперметр для регулируемого БП. — Радио, 2019, №3, с. 37-39.

Автор: И. Нечаев, г. Москва

Рекомендуем к данному материалу .

Мнения читателей

• Stepcuppy / 30.03.2020 — 11:24

Vomex purchase cialis online Propecia Infertilidad Efectos Secundarios cialis without prescription E.D Pills Online

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

Блок питания L200

Блок питания переменного напряжения с фиксированным регулированием тока, выполненный на регуляторе L200C. Есть устройства, в которых важно, чтобы напряжение питания в значительной степени не зависело от уровня выходного тока, что, конечно, особенно важно в случае переменных нагрузок.

Когда нагрузка связана с источником питания относительно короткими проводами, хороший источник поддерживает выходное напряжение практически на постоянном уровне. К сожалению, на практике эти провода могут быть довольно длинными, и, поскольку они имеют сопротивление, на них возникает падение напряжения. Это мешает корректному регулированию; единственный способ избежать этой проблемы — подключить управляющую часть блока питания к нагрузке через отдельные силовые цепи.

Блок питания переменного напряжения

Показанный здесь блок питания, в состав которого входит универсальный 5-контактный стабилизатор L200C предлагает регулировку как напряжения, так и тока в одном корпусе. Микросхема также имеет функцию отключения, если температура превышает номинальное значение и защиту от перенапряжения на входе до 60 В постоянного тока.

В розничной торговле, также доступен комплект L200CV с прямыми контактами для установки на печатную плату. Вышеупомянутая схема имеет ограничение по току в 1 ампер, следовательно, Rsc = 0,45 Ом. Выходное напряжение можно регулировать от 2,85 В до 36 В.

Чтобы получить на выходе 36 В, входное переменное напряжение должно быть 40 В. Напряжение питания всегда должно быть на несколько вольт выше максимального выходного напряжения. Если вы хотите сделать блок питания на 9 вольт с ограничением по току, тогда входное напряжение должно быть минимум 12 В.

Максимальное рассеивание мощности

Стабилизатор L200 имеет внутреннее ограничение для уменьшения количества рассеиваемого тепла. Это срабатывает, когда температура внутреннего перехода достигает 150°C. В таблице данных есть график безопасной рабочей зоны, но при максимальном выходном токе 2 А входное напряжение минус разница выходных напряжений должны быть менее 20 вольт.

Характеристики:

• Входное напряжение постоянного тока: 40 В макс.
• Пиковое входное напряжение: 60 В макс. на 10 мс
• Диапазон выходного напряжения: от 2,85 до 36 В
• Диапазон выходного тока: от 0,1 до 2 А
• Ток покоя: 4,2 мА
• Выходной шум: 80 мкВ

Регулируемый линейный стабилизатор тока и напряжения L200 имеет множество версий; L200, L200C, L200CH, L200CV. По сути, это один и тот же регулятор. Основные различия между вариантами — это температура теплового перехода и распиновка.

Для L200 рабочая температура перехода составляет от -55 до 150°C.
Рабочая температура перехода L200C составляет от -25 до 150°C.

Буква V обозначает вертикальный и является наиболее распространенным видом корпуса; Доступен в пентаваттном корпусе, показан слева. Буква H обозначает горизонтальное положение, а контакты L200 согнуты под прямым углом для монтажа на печатной плате. Также доступны L200T и L200CT, но в корпусе TO3-4, распиновку для этого варианта можно посмотреть в таблице данных по ссылке ниже.

Техническая спецификация

Щелкните эту ссылку, чтобы загрузить техническое описание L200 в формате pdf.

Микросхема L200c. Технические характеристики, схема включения, datasheet

Интегральная схема L200c — это регулируемый линейный стабилизатор тока и напряжения. Ток регулируется в пределах до 2 ампер, и при этом напряжение на его выходе может составлять 2,85…40 вольт. Характерной чертой стабилизатора L200c является защита от возможного перегрева, защита от нежелательного перенапряжения на входе до 60 вольт, защита от случайного короткого замыкания, а так же небольшой ток потребления в ждущем режиме.

Технические характеристики L200c

• Рабочая температура: от -25 до 150°C
• Количество регуляторов: 1
• Падение напряжения: 2 вольта
• Входное напряжение: до 40 вольт
• Выходное напряжение: от 2,85 до 36 вольт
• Выходной ток: до 2А
• Потребляемый ток (вывод 3): менее 9,2 мА
• Опорное напряжение: 2,64..2,86 вольт
• Выходное напряжение шумов: около 80 мВ
• Топология регулятора: позитивный регулятор

Интегральный стабилизатор L200c выпускается в корпусе Pentawatt и TO-3:

Назначение выводов стабилизатора

Типовая схема включения L200c

Необходимый ток ограничения рассчитывается по формуле: Io(max)=(V_5-2)/R3, где V_5-2 = 0,45В (напряжение между выводами 5 и 2).

Для облегчения расчетов можно воспользоваться калькулятором для L200c:

Примеры использования

Все эти замечательные характеристики электронного стабилизатора L200c можно использовать в разнообразных электронных устройствах для сборки схем блоков питания стабильного напряжения и тока.

Один из примеров применения микросхемы L200c – применение ее в регулируемом стабилизаторе тока и напряжения. Фиксация определенной величины выходного тока выполняется потенциометром R2. Помимо этого, с данным резистором реализуется схема источника стабильного тока с ограничением max напряжения на подключенной нагрузке, который выполняет переменный резистор R5.

Следующий пример подключения L200c – использование данной микросхемы в зарядном устройстве со стабилизированным током.

Величина сопротивления резистора R3 (задающего выходной ток) выбирается в соответствии с нужным выходным током заряда аккумулятора. Данное сопротивление вычисляется по следующей формуле:

R=0,45/I

где I – необходимый ток заряда.

Диод VD1 препятствует процессу разрядки аккумулятора через выводы стабилизатора. Если при подключении заряжаемого аккумулятора к заряднику случится пере-полюсовка, то сопротивление R1 предотвратит увеличение обратного тока в стабилизаторе.