Лабораторный блок питания

Двухполярный лабораторный блок питания (см. рисунок ниже) отличается простотой и высокой надежностью. Он обеспечивает независимую регулировку выходного напряжения каждого источника от нуля до 20 В при токе нагрузки до 1 А. Каждое плечо источников питания имеет защиту от перегрузок.

Кроме того, двухполярный маломощный источник питания используется как источник образцового опорного напряжения регулируемых стабилизаторов. Опорное напряжение отрицательной полярности (-15 В) применяется в регулируемом источнике положительной полярности, а положительное (+15 В) — в регулируемом плече положительной полярности.

По схемотехнике оба плеча блока питания симметричны, поэтому подробно рассмотрим работу лишь одного из них — положительного. Операционный усилитель DA1 включен по схеме инвертирующего усилителя. Последовательно с ОУ включены усилительные каскады на транзисторах VT1, VT3 и VT4, необходимые для нормальной работы операционного усилителя по постоянному току. Каскад на транзисторе VT4 — инвертирующий усилитель, включенный по схеме с общим эмиттером, а транзисторы VT1, VT3 образуют силовой регулирующий элемент. Применение инвертирующего усилительного каскада привело к тому, что входы ОУ «поменялись» местами. Вывод 2 ОУ стал неинвертирующим, а вывод 3 — инвертирующим. Транзистор VT7 следит за фактическим выходным током регулирующего элемента по падению напряжения на резисторе R11. Если падение напряжения на резисторе R11 превысит величину 0,6...0,7 В, транзистор VT7 откроется и предотвратит дальнейшее увеличение тока базы регулирующего транзистора VT3. Операционный усилитель DA1 питается стабилизированными напряжениями, поступающими с выходов двухполярного источника питания на микросхемах DA3, DA4. Конденсаторы С4, С6 и С8…С11 служат для обеспечения устойчивой работы схемы.

Для измерения выходных напряжений лабораторного блока питания и потребляемых токов использован микроамперметр РА1 (см. рисунок ниже). Коммутация режима работы (напряжение или ток) осуществляется с помощью переключателя SA2, а подключение измерительной схемы к источнику положительной или отрицательной полярности — с помощью переключателя SA3. Контроль потребляемых токов ведется по падению напряжения на резисторах R11 и R12; для согласования шкал прибора желательно подобрать их в пару с точностью 1...2%.

При необходимости источники питания можно сделать зависимыми (симметричным), для чего вместо переменных резисторов R19 и R20 включают постоянный, сопротивлением 7,5 кОм, а в качестве источника образцового напряжения используют выход положительного регулируемого источника питания (см. рисунок ниже).

В лабораторном блоке питания применены распространенные детали. Операционные усилители могут быть КР140УД608, КР140УД708, а также их аналоги в металлокерамических корпусах.

Транзисторы с напряжением коллектор-эмиттер не менее 40 В Мощные транзисторы VT1 и VT2 снабжены радиаторами с эффективной площадью рассеяния около 200 см2. Радиаторы тщательно изолируют от корпуса прибора. Вполне возможно разместить транзисторы на общем радиаторе вдвое большей площади, установив их через слюдяные прокладки.

Переменные резисторы R15, R16, R19 и R20 типа ППБ, подстроенные R22 и R23 - многооборотные СП5-2, СП5-39; R11 и R12 - С5-16, остальные MЛT, С1-4, С2-10, С2-14, мощностью, указанной на схемах.

Оксидные конденсаторы К50-35, остальные К78-2-1000В (С1), К10, КМ, КТ (С4, С5) и К73 (С8…С11).

Трансформатор блока питания ТПП269, можно применить любой другой мощностью не менее 60 Вт с напряжением на вторичных обмотках 2 х 20 В.

Переключатель SA1 типа ПКн-41; SA2 и SA3 типа П2К соответственно на четыре и две группы контактов.

Налаживание источника питания начинают с проверки правильности монтажа. Далее включают устройство в сеть и измеряют относительно общего провода напряжение на конденсаторах С2 и СЗ. Оно должно составлять +26 и -26 В соответственно. Подбором резисторов R17 и R18 устанавливают верхний предел выходных напряжений регулируемого источника, при этом резисторы R15 и R20 должны находиться в положении максимального значения сопротивления, a R16 и R19 — в среднем положении.

К выходу одного из плеч стабилизатора (для определенности, положительного плеча) подключают нагрузку — мощный (10...20 Вт) резистор сопротивлением 10...20 Ом. Последовательно с нагрузкой включают амперметр и с помощью резисторов R15 и R16 устанавливают ток через нагрузку 1 А. Переключатель SA2 устанавливают в положение измерения тока («I вых»), S3 в верхнее по схеме положение («Полож»). Подбором резистора R25 (рис. 3.12) добиваются отклонения стрелки прибора РА1 на полную шкалу. Затем подключают нагрузку к отрицательному каналу источника питания, резисторами R19 и R20 устанавливают ток 1 А и убеждаются в правильности градуировки РА1. Обычно эта операция не вызывает трудностей при условии предварительного подбора в пару резисторов R11 и R12.

Далее к выходу положительного плеча подключают цифровой вольтметр (мультиметр) и подстройкой резистором R22 добиваются совпадения показаний РА1 с образцовым вольтметром. Такую же градуировку выполняют и для отрицательного плеча резистором R23.

Основная часть деталей лабораторного блока питания размещена на печатной плате из одностороннего фольгированного стеклотекстолита размером 80 х 120 мм. Силовой трансформатор, печатная плата и радиаторы мощных транзисторов блока питания размещены в корпусе подходящих размеров с отверстиями для вентиляции. Все элементы и органы управления блоком, а также микроамперметр РА1 и гнезда для подключения нагрузок вынесены на лицевую панель корпуса. Для индикации включения блока питания в сеть на переднюю панель выведен светодиод АЛ307Б, подключенный через резистор сопротивлением 1,5 кОм к выходу маломощного источника питания на микросхеме DA4 (на схеме не показан).