четверг, 4 февраля 2016 г.

Источник питания с регулируемым напряжением.

Используя простой регулируемый преобразователь постоянного напряжения можно "превратить" недорогой источник питания с каким либо одним напряжением на выходе в источник питания с регулируемым напряжением на выходе, причём некоторыми преобразователями можно регулировать напряжение как в меньшую так и в большую сторону по отношению к напряжению самого источника. Готовые лабораторные источники питания с ограничением тока, регулировкой напряжения, встроенными амперметром и вольтметром, как правило, стоят гораздо дороже источников питания с каким либо одним напряжением на выходе и имеющим какое либо одно предназначение, (например источник питания для светодиодных лент, ламп и т.д.) при одинаковой мощности. Ниже будет приведено 3 способа регулирования регулирования постоянного напряжения для источника на 12В 30А 360Вт для светодиодных лент (можно заказать по ссылке) (но также может подойти и другой аналогичный источник).


1. Линейный стабилизатор постоянного напряжения на LM317.

 Про такой стабилизатор и способ его изготовления написано в статье стабилизатор напряжения на LM317. Схема его приведена на рисунке:

Рисунок 1 - Линейный стабилизатор напряжения на микросхеме LM317

Рисунок 2 - Пример сборки стабилизатора на LM317

Регулировать напряжение можно потенциометром R2. Такой регулятор самый простой в изготовлении по сравнению со следующими, хорошо стабилизирует напряжение на выходе, имеет защиту от короткого замыкания, защита от холостого хода для него не нужна но
он: подходит только для маломощной нагрузки (иначе он перегревается и "уходит в защиту"), КПД его не велик т.к. для стабилизации напряжения используется активное сопротивление, напряжение на его выходе нельзя сделать больше напряжения на его входе т.е. он только уменьшает напряжение причём для его нормальной работы между напряжением источника и напряжением на выходе д.б. некоторый запас что снижает диапазон регулировки.

 2. Понижающий импульсный преобразователь постоянного напряжения.

Для регулировки напряжения на мощных нагрузках лучше использовать импульсные преобразователи, схема одного из таких преобразователей приведена на рисунке:
Рисунок 3 - Импульсный понижающий преобразователь постоянного напряжения

Работает схема так:
Мультивибратор на таймере 555 подаёт прямоугольные импульсы на затвор полевого транзистора VT1, скважность этих импульсов можно регулировать потенциометром R3. Когда напряжение на затворе VT1 высокого уровня этот транзистор открывается и ток от источника питания идёт через катушку, нагрузку (параллельно заряжая конденсатор C3), через транзистор. Катушка в этот момент заряжается. Когда на затворе импульс пропадает, транзистор закрывается и катушка разряжается через нагрузку и диод VD3 (конденсатор тоже разряжается через нагрузку). Если частота импульсов будет высокой то пульсации напряжения и тока на нагрузке будут очень слабыми. Изменяя скважность импульсов можно изменять напряжение на нагрузке. Если на выходе будет короткое замыкание то после открытия транзистора катушка будет заряжаться а нагрузкой будет активное сопротивление всей цепи по которой идёт ток, после закрытия транзистора катушка будет разряжаться через диод VD3. Транзистор IRF640 рассчитан на 12А а источник может выдать 30А, обмотка трансформатора ТВС-110ПЦ16 тоже не рассчитана на очень большой ток поэтому для постоянного использования на мощную нагрузку лучше подобрать более подходящие детали, но в целях эксперимента и для не очень мощных нагрузок можно использовать и такую схему. Транзистор и диод необходимо приделать на радиаторы.
Рисунок 4 - Пример разводки мультивибратора

Рисунок 5 - Пример разводки преобразователя

Для того чтобы напряжение на выходе можно было не только уменьшать но и увеличивать можно использовать:

3. Универсальный импульсный преобразователь напряжения.

Универсальный он по тому что напряжение на его выходе можно как уменьшать так и увеличивать относительно напряжения на выходе источника питания.
Рисунок 6 - Универсальный импульсный преобразователь напряжения

Для управления транзистором используется точно такой же мультивибратор как и в предыдущей схеме, но в целом данный преобразователь работает несколько иначе. Когда транзистор открыт ток идёт от источника через катушку и транзистор. Катушка в этот момент заряжается. Когда транзистор закрывается ток идёт через нагрузку, диод и катушку. Если на выходе такого преобразователя не будет нагрузки то в момент закрытия транзистора напряжение на катушке сильно возрастёт и транзистор VT1 перегорит поэтому для данного преобразователя обязательно нужна защита от холостого хода на выходе. Если на выходе будет короткое замыкание то через диод VD3 и катушку пойдёт большой ток и они перегорят поэтому для данного преобразователя обязательно нужна защита от короткого замыкания на выходе. При использовании тех же деталей что на схеме на рисунке 6 при длительном включении данного преобразователя с высоким напряжением на выходе транзистор сильно перегревается поэтому для постоянного использования схему желательно доработать но в целях эксперимента или при постоянной неотключаемой нагрузке с напряжением не более 100В данную схему можно использовать.
Рисунок 7 - пример разводки универсального преобразователя

Испытания данных преобразователей с источником  на 12В 30А 360Вт для светодиодных лент (можно заказать по ссылке) можно увидеть на видео:

1 комментарий: