Полезные статьи, радиосхемы, конструкции, разработки, рабочие и готовые к повторению
Стабилизатор напряжения с ШИМ на 15 вольт на компараторе, ОУ, повышающего типа
Известно, что эти устройства обладают хорошими техническими
характеристиками [1, 2] и могут обеспечить выходное напряжение большее,
чем входное. Наиболее широкое распространение получили стабилизаторы,
использующие широтно-импульсное регулирование. В выходном напряжении ШИ
стабилизатора значительно меньше уровень коммутационных помех [2].
Описываемый ниже стабилизатор (см. схему) состоит из генератора
пилообразного напряжения (VT1, С1, VT2, DD1), узла сравнения (DA1),
усилителя сигнала обратной связи (DA2), коммутационного транзистора VT3
и выходного LC-фильтра (L2, СЮ, С12, С13).
Основные технические характеристики:
Напряжение питания, В 10...15
Номинальное выходное напряжение, В . 15
Номинальный ток нагрузки, А..... 1
Нестабильность выходного напряжения при изменении напряжения питания от
10 до 15 В, %, не более . . 0,08
Размах напряжения пульсации выходного напряжения, мВ ... 10 КПД, %, при
напряжении питания 10 В..........85 при 15 в 89
Генератор пилообразного напряжения состоит из стабилизатора тока (VT1), ключа (VT2), зарядно-разрядного конденсатора (С1), мультивибратора (DD1 .1, DD1.2), который вырабатывает сигнал прямоугольной формы со скважностью 2 и частотой около 20 кГц, формирователя коротких - 2...3 мкс - импульсов (DD1.3 - DD1.5). Когда транзистор VT2 закрыт, конденсатор С1 заряжается от стабилизатора тока и на нем формируется пилообразное напряжение. Так как напряжение сигнала обратной связи, поступающее на инвертирующий вход компаратора DA1, имеет определенный постоянный уровень, то пилообразное напряжение перед подачей на неинвертирующий вход нужно сложить с постоянным напряжением примерно такого же значения. Эту задачу выполняет делитель напряжения R7R8.
Для облегчения запуска стабилизатора и повышения устойчивости работы
в цепь инвертирующего входа компаратора DA1 включен конденсатор С7.
Поэтому в первый момент после включения питания напряжение на этом входе
равно нулю, а на другом входе - больше нуля, следовательно, на выходе
компаратора будет сигнал низкого уровня и транзистор VT3 будет закрыт. В
момент, когда напряжение на инвертирующем входе компаратора станет
больше, чем на неинвертирующем, на выходе будет сигнал высокого уровня,
транзистор VT3 откроется и стабилизатор начнет работать в импульсном
режиме. Из-за сравнительно большой постоянной времени зарядки
конденсатора С1 переход стабилизатора в импульсный режим будет плавным.
Однако подключение конденсатора С7 к входу компаратора DA1 ведет к тому,
что после случайного нарушения цепи питания на короткое время (меньшего,
чем время полной разрядки этого конденсатора) стабилизатор выйдет из
импульсного режима и источник питания окажется замкнутым через открытый
транзистор VT3. Для того чтобы этого не произошло, конденсатор С7 для
ускорения разрядки соединен через диод VD2 с выходом стабилизатора, а в
цепь делителя R7R8 включены конденсатор С8 и диод VD3. Теперь при
случайном нарушении соединения стабилизатора с источником питания
напряжение на инвертирующем входе компаратора DA1 будет убывать быстрее,
чем на неинвертирующем. Поэтому после восстановления контакта
стабилизатор плавно войдет в импульсный режим.
Благодаря применению в цепи обратной связи ОУ (DA2) и
термостабилизированного стабилитрона (VD4) устройство мало чувствительно
к изменению температуры окружающей среды и обладает высокой
стабильностью выходного напряжения. Максимальный ток нагрузки
стабилизатора - 2 А, минимальный - 0,5 А (при меньшем токе выходное
напряжение может превышать установленный уровень). Однако эти пределы
можно расширить. Для этого надо изменить индуктивность дросселя L1,
причем чем больше ток нагрузки, тем меньше должна быть индуктивность.
В каждом цикле работы устройства ток от источника питания протекает
через дроссель L1 и открытый транзистор VT3, создавая в дросселе запас
магнитной энергии. После закрывания транзистора VT3 дроссель отдает в
нагрузку запасенную энергию, поддерживая выходное напряжение с заданной
точностью. Для подавления пульсаций на выходе стабилизатора включен
фильтр L2C10C12C13.
При изменении частоты задающего мультивибратора от 18 до 22 кГц КПД
стабилизатора практически не меняется.
Благодаря применению в цепи обратной связи ОУ (DA2) и
термостабилизированного стабилитрона (VD4) устройство мало чувствительно
к изменению температуры окружающей среды и обладает высокой
стабильностью выходного напряжения. Максимальный ток нагрузки
стабилизатора — 2 А, минимальный — 0,5 А (при меньшем токе выходное
напряжение может превышать установленный уровень). Однако эти пределы
можно расширить. Для этого надо изменить индуктивность дросселя L1,
причем чем больше ток нагрузки, тем меньше должна быть индуктивность.
Подстроенным резистором R20 можно изменять выходное напряжение,
например, увеличить до 18 В при напряжении источника питания 10...15 В,
однако КПД при этом уменьшается. Диапазон регулировки можно расширить,
увеличив сопротивление этого резистора.
Микросхему К140УД14 можно заменить на К153УД5А, К153УД5Б, а транзистор
КП303Б на любой из этой серии. Вместо транзистора КТ603А можно
использовать КТ603Б - КТ603Е, КТ616А, КТ616Б. Стабилитрон КС191Ф можно
заменить на Д818Д, Д818Е, а микросхему K561ЛH2-на К561ЛН2. Подстроенные
резисторы - СПЗ-19 или СП5-16.
Дроссели изготовляют самостоятельно. Каждый намотан на пластмассовом
каркасе и помещен в магнитопровод Б22 из феррита 2000НМ1. В дросселе L1
между чашками магнитопровода вложена прокладка толщиной 0,1...0,5 мм,
вырезанная из слюды, электрокартона, текстолита. Дроссель L1 содержит 25
витков провода ПЭВ-1 0,8. Дроссель L2 выполнен без зазора и содержит 10
витков того же провода. Индуктивность дросселя L2 некритична.
Для налаживания стабилизатор а движки резисторов R3 и R20 устанавливают
в среднее положение и к выходу подключают нагрузку - резистор
сопротивлением 15 Ом и мощностью не менее 15 Вт. Включают источник
питания и, изменяя сопротивление резистора R3, устанавливают амплитуду
пилообразного напряжения на конденсаторе С1 в пределах 0,8...1 В.
Контролируют амплитуду по осциллографу. Затем резистором R20
устанавливают номинальное выходное напряжение.
По материалам журнала радио 1989 г март месяц.
Читать про стабилизаторы серии к142, к1114, к1145, к1168, 286
На предыдущую страницу На главную страницу На следующую страницу