Приветствую, радиолюбители-самоделкины!
Немаловажное направление в электронике — построение различных блоков питания, в частности, лабораторных, которые позволяют регулировать выходное напряжение в широких пределах, ограничивать ток при необходимости, защищать от коротких замыканий, а также показывать текущее напряжение на выходе и ток, который потребляет нагрузка. Ни один бывалый радиолюбитель не обходится без собственного лабораторного блока питания, ведь любую схему после сборки нужно протестировать, подав напряжение, контролируя при этом так, а иногда требуется контроль и при разных питающих напряжениях — например, как поведёт себя устройство при снижении напряжения на питающем аккумуляторе. По этой причине в сети представлено довольно большое количество различных схем блоков питания, они могут быть как самыми примитивными, например, на микросхеме LM317, позволяющие регулировать только выходное напряжение, так и более продвинутые, в том числе с применением высокоточных амперметров-вольтметров, различным набором полезных функций. Чаще всего используются обычные однополярные блоки питания — на их выходе имеется два контакта, плюс и минус, ведь большинство электронных схем питаются также от однополярного напряжения. Но есть также схемы, которые требуют двуполярного напряжения — выглядит оно следующим образом: имеется некая средняя точка (земля), относительно неё есть положительный потенциал (напряжение), и отрицательный. Можно представить это как два однополярных источника напряжения, например, батарейки, включенные последовательно — точка их соединения будет землёй, относительно этой точки будет и положительное плечо, и отрицательное, общий размах напряжений будет равен сумме двух источников, на выходе такого блока питания будет уже три контакта — плюс, минус, и земля (средняя точка). Устройств, которые требуют для питания двуполярного напряжения, не так много, но, тем не менее, они существуют и иногда в них возникает потребность. Например, чаще всего от двуполярного напряжения питаются различные усилители, как мощные, так и слаботочные на операционных усилителях. Поэтому двуполярный блок питания хоть и не так часто используется, но обязательно должен быть столе продвинутого радиолюбителя, чтобы не задумываться, где взять такой источник, когда в этом возникнет потребность. Конечно, можно собрать такой блок питания с нуля и оформить в виде отдельного устройства — но это не всегда имеет смысл, особенно учитывая, что он не так часто используется. Зато всегда можно собрать небольшую приставку для обычного однополярного регулируемого блока питания, которая позволит получать двуполярное напряжение из однополярного с достаточной мощностью — запитать можно будет даже мощный усилитель. Схема такой приставки представлена ниже.
В левой части схемы в виде большого прямоугольного показан исходный обнополярный БП, в который будет добавлена приставка. На его вход подаётся напряжение из розетки 220В, с выхода снимается напряжение в диапазоне 0-30В, регулируется переменным резисторов — самый типичный блок питания, который наверняка каждый собирал. С выхода идут два провода — плюс и минус, которые затем поступают на специальную схему-преобразователь, с её выхода, как можно увидеть, идут уже три провода — плюс, минус, земля. Также вверху схемы имеется отвод напрямую от исходного блока питания — для того, чтобы конструкцию можно было использовать как в исходном варианте в виде обычного блока питания, так с и использованием двуполярного выхода. Переключение осуществляется с помощью выключателя S1, который просто прекращает подачу питания на схему-приставку. Таким образом, получится максимально универсальный источник питания, который подойдёт для проверки практически любых низковольтных устройств — выход одногополярного и двуполярного напряжения можно сделать как объединённый на одном разъёме, так и отдельно друг от друга.
Рассмотрим более подробно элементы схемы. Как можно увидеть, в схеме используется активный компонент — операционный усилитель, применить здесь можно практически любой, например, распространённые импортный TL071, TL081, содержащие как раз один канал, подойдут также и двухканальные TL072, TL082 в этом случае второй канал просто останется незадействованным. Сразу при подаче питания напряжение поступает на регулируемый делитель из резистора R1 и R2, последовательно с которым стоит подстроечный резистор — он служит для установки на выходе преобразователя половины от питающего напряжения. Весь принцип работы заключается именно в этом деление амплитуды входного напряжения пололам, при этом средняя точка исходного питающего напряжения становится землёй, а каждая половина — отдельным плечом. Поэтому нужно учитывать, что выходное напряжение двуполярного источника станет в два раза меньше, чем исходное однополярного — например, если на входе было 30В, то на выходе получим двуполярный источник на 15В, то есть два плеча по 15В каждое, суммарно те же 30Lentainform.com. Операционный резистор здесь выступает в роли компаратора, буквально «следя» за тем, чтобы уровни напряжений в каждом плече были одинаковы. Если к выходу подключена несимметричная нагрузка и одного плечо потребляет больший ток, то операционный усилитель компенсирует эту разницу, быстро выравнивая напряжение, происходит это за счёт открытия силовых транзисторов VT1 и VT2. На схеме можно увидеть, что транзисторы стоят параллельно по два — о каждый второй выделен зелёным цветом. Если схема будет использоваться с относительно небольшой нагрузкой и не планируется подключение к ней сильно несимметричной нагрузки — достаточно будет одной пары транзисторов, если же планируется работа с большой мощностью — желательно поставить дополнительную пару, которая примет на себя часть тока и тепловыделения. Особое внимание стоит уделить резисторам в эмиттерах транзисторов — если используется только одна пара, то эти резисторы можно заменить перемычками, если же транзисторы включены параллельно — то резисторы необходимы для выравнивания токов, сюда требуется установить мощные проволочные резисторы с сопротивлением 0,1 — 0,2 Ома, мощность 2-5Вт, в зависимости от мощности подключаемой нагрузки.
Транзисторы в схеме используются разной структуры — PNP и NPN, лучше всего применить комплиментарные пары, например, подойдут отечественные КТ805/КТ837, КТ819/КТ818, КТ827/КТ825. Важным параметром транзисторов в данном случае будет максимальный ток, который они выдерживают — чем он будет больше, тем надёжнее получится схема. Также нужно смотреть а допустимое рабочее напряжение, оно должно быть как минимум 50В. Диоды на выходе преобразователя нужны для того, чтобы транзисторы не шунтировали подключаемую нагрузку — использовать здесь также стоит мощные диоды, рассчитанные на большой ток, подойдут КД226, КД210, КД237 либо их импортные аналоги. Также важной частью схемы являются конденсаторы С1 и С2 — электролитические большой ёмкости, они служат для фильтрации пульсаций на выходе, экономить в данном случае на их ёмкости не стоит, на схеме указано минимально возможная ёмкость, не лишним будет также зашунтировать их небольшими керамическими/плёночными конденсаторами. Напряжение С1 и С2, в идеальном случае, должно быть не меньше, чем максимальное напряжение исходного однополярного блока питания.
Автор установил такую приставку в уже собранный готовый лабораторные БП, плата не занимает много места, но существенно расширяет функционал. Транзисторы нужно разместить на радиаторах, чем больше будет ток нагрузки — тем больше должны быть радиаторы.
Общий вид получившегося блока питания. На переднюю панель добавлен тумблер, который переключает выход и режим однополярного БП, либо двуполярного. Штатный регулятор по прежнему выполняет свою функцию и позволяет регулировать напряжение на выходе. Не лишним также будет предохранитель, установленный в отдельном отсеке сбоку корпуса. Удачной сборки! Все вопросы и дополнения пишите в комментарии.
Источник (Source)
Подборки: БП Схема Микросхема Электроника
Источник: