21 Январь 2019  
Мощный двухканальный лабораторный блок питания

Давно возникла необходимость обновить свой лабораторный блок питания (ЛБП), верой и правдой прослуживший не один десяток лет. Его схема была опубликована еще в 80-е года прошлого века в "Радиоежегоднике" и представлет собой классический двухполярный ЛБП с регулируемым от 0 до 30В напряжением и максимальным током в 3-5А.

Недостатки схемы в виде крайне низкого КПД при большом токе и малом выходном напряжении вполне можно было проигнорировать, оправдывая простотой схемы и хорошим коэффициентом стабилизации.

Однако, время не стоит на месте, развитие элементной базы и схемотехники позволили решить многие проблемы таких ЛБП. В частности, весьма популярной стала схема источника питания с широким диапазоном выходных напряжений состоящим из двух, связанных обратной связью стабилизаторов, первый из который импульсный, обеспечивающий предварительную стабилизацию и минимально необходимое напряжение для второго, линейного стабилизатора. Такая связка позволяет получить высокий КПД, коэффициент стабилизации, большой ток нагрузки в течении длительного времени и малый уровень импульсных и прочих помех на выходе стабилизатора.

 Есть немало опубликованных схем, однако после тщательного анализа было решено разработать свой вариант ЛБП. Причин было несколько, во-первых, и это главное, нужен был ЛБП с регулируемым, или переключаемым током защиты - а это оказалось довольно редким явлением, ввод же такой функции в уже имеющиеся схемы усложнял и не гарантировал устойчивой работы. Во-вторых, хотелось использовать определенный набор комплектующих, которые уже были. В результате был собран этот ЛБП.

Данный ЛБП представляет собой двухканальный (не путать с двухполярным) лабораторный блок питания, два канала которого полностью гальванически развязаны. Выходное напряжение каждого канала регулируется от 0 до 30В. Ток защиты переключается, от 50мА до 10А. Причем на всех режимах ЛБП может работать неограниченно долго.

Статья не предполагает детального описания, все данные для самостоятельной сборки будут размещены и предполагают определенную квалификацию радиолюбителя.

Схема ЛБП состоит из нескольких отдельных блоков. Схемотехнически каждое плечо включает в себя три источника - общий для обеих плеч нестабилизированный импульсный преобразователь AC-DC, 220В  в 2х45В  гальванически развязанных, а также два стабилизатора с ОС - импульсный и линейный. Кроме того, есть пара маломощных преобразователей инверторов отрицательного напряжения, без чего невозможно получить на выходе напряжение равное нулю и воспомогательные стабилизаторы небольшой мощности с питанием от маломощного трансформатора. Это позволило не перегружать дополнительными обмотками AC-DC преобразователь.

AC-DC преобразователь и маломощный воспомогательный ИП

Плечо ЛБП, связка из импульсного и линейного стабилизатора и стабилизатора питания контроллера ШИМ.

Инверторы отрицательного напряжения и стабилизаторы. По этой схеме нужно сделать некоторые пояснения. Изначально планировалось в качестве переключателей токозадающих резисторов использовать реле. Именно для них и были предназначены сравнительно мощные стабилизаторы на полевых транзисторах. Однако, испытание такого варинта ЛБП показало, что даже мощные реле с токами 15-30А имеют довольно нестабильное переходное сопротивление контактов. Ток защиты с такими реле "плавал" совершенно непредсказуемо. Были опробованы самые разные реле, в результате этих экспериментов пришел к выводу, что они непригодны для данной схемы.  Но поскольку стабилизаторы уже были собраны, то убирать их не было смысла - от них запитаны цифровые измерители тока и напряжения. При самостоятельном повторении, для этой цели можно конечно применить маломощные интегральные стабилизаторы. Нужно только помнить о довольно высоком входном напряжении.

Учитывая результаты опытов с реле, а именно, влияние стабильности переходного контакта переключателя на ток защиты, было решено использовать самодельные переключателя. Ротор сделан из серебрянных контактов, статорные контакты из посеребренной латуни.

Вид на монтаж внутри (сорри за качество)

Статья не планировалась как детальное пособие для сборки начинающими, поэтому при повторении подразумевается что радиолюбитель имеет некоторый опыт сборки и налаживания импульсных источников питания, в том числе сетевых.

Рисунки печатных плат в формате лайоут можно взять здесь, а любители погонять схему в симуляторе могут взять здесь  файл asc для LTspice.

В целом, получился мощный и надежный лабораторный блок питания, который как я надеюсь, прослужит не хуже своего предшественника.

Рейтинги
Рейтинг доступен только для пользователей.

Пожалуйста, авторизуйтесь для голосования.

Нет данных для оценки.
Время загрузки: 0.02 секунд - 14 Запросов 344,895 уникальных посетителей