Универсальный источник питания 0-30 В с регулировкой тока от 0-3 А

Представляю схему универсального источника питания, который обеспечивает на выходе регулируемое напряжение от 0 до 30 В, с возможностью ограничения тока в нагрузке в пределах 0…3 А. Такие источники питания ещё принято называть лабораторными.

Без него не обходится радиолюбительская практика и ремонтные работы, связанные с электроникой. Кто-то может подумать, а зачем? Ведь есть LM317 и 338, где всё намного проще…
Приведу пример. Допустим, вы занимаетесь ремонтом некоего устройства, и после замены вышедших из строя деталей пришло время первого включения. Устройство питается, скажем, напряжением 12 В потребляя 300 мА. Существует вероятность, что после ремонта остались скрытые дефекты, и, если его сразу подключить к блоку питания на 12 В…, скачок тока и «бах». А применив рассматриваемый блок питания методика включения будет следующая: выставляем на источнике 12 В в холостом режиме, ручку ограничения тока выкручиваем в нуль, подключаем устройство и плавно прибавляем ток, отслеживаем показания амперметра. Т.е. таким образом можно вовремя остановится, видя верхний предел потребления и тем самым не проделывать двойную работу по ремонту.

Данный источник питания можно использовать и в качестве зарядного устройства, правда придётся вручную отслеживать зарядный ток и отключать батарею.

Простота и гибкость делают эту схему поистине универсальной. Заявленные диапазоны напряжения и тока легко меняются в обе стороны, причём без изменения схемного решения, заменой транзисторов, датчика-резистора, входного и опорного напряжения.

Входное напряжение для схемы обеспечивают трансформатор на 24 В Т1, диодный мост VD1 и конденсаторы С1, С2. Напряжение для питания счетверённого ОУ DA1 LM324, берётся с регулируемого стабилизатора VD2. При указанных значениях R2 и R3 оно равно 10,7 В. Это же напряжение учувствует для формирования значений регулировки.

Силовой регулирующий элемент — составной транзистор VT1 структуры pnp TIP126. В зависимости от сопротивления между его базой и общим проводом, он может находится в разных состояниях: полностью открыт — максимальное напряжение на выходе, полностью закрыт — нуль на выходе, и обладать определённым сопротивлением, чем и обеспечивается регулировка.

Сопротивление между базой VT1 и GND — резистор R7 и npn переход транзистора VT2. Транзистором VT2 BD139 управляют две независимые схемы — регулировка выходного напряжения и ограничения тока через нагрузку.

Регулировка выходного напряжения осуществляется переменным резистором R5, который вместе с R4 образует делитель напряжения со стабилизатора VD2. Это напряжение подаётся на положительный вход (3) DA1.1. На отрицательный вход (2) DA1.1 приходит напряжение с выхода схемы через делитель R9, R10. Какое бы значение напряжения мы бы не подали на вход 3 (изменяя сопротивление R5) выход (1) будет открывать/закрывать транзистор VT2, а значит и менять сопротивление в цепи базы VT1 таким образом, чтобы значения на входах 3 и 2 сравнялись. Этим и осуществляется регулировка выходного напряжения.

Регулировка ограничения тока
Датчиком тока в схеме является резистор R20, падение напряжения на котором будет зависеть от протекающего тока через нагрузку. Это падение напряжения приходит на вход 5 DA1.2. Вход 6 (отрицательный) подключен через R18 к общему проводу. Этот каскад с ООС работает в качестве усилителя напряжения.

Установка тока ограничения производится переменным резистором R14, напряжение с которого поступает на вход 9 DA1.3. На положительный вход 10 приходит напряжение с DA1.2. В нормальном режиме (нет ограничения) на выходе 8 DA1.3 действуют отрицательные значения напряжения в мВ, которые через каскад на DA1.4 поступают на базу VT3. В таком режиме VT3 заперт и не оказывает влияния на работу схемы регулировки напряжения.

Как только падение напряжения на R20 превысит заданный порог, выход DA1.4 станет положительным и в работу вступает VT3. Сопротивление перехода VT3 подключает базу транзистора VT2 к общему проводу, тем самым прикрывая его, следовательно, напряжение на выходе будет падать до значения (в зависимости от величины перегрузки) равновесия регулировочных каскадов.

Печатная плата показана на рисунке сверху. В схеме я не стал указывать амперметр и вольтметр, т.к. при нынешнем изобилии приборов давать конкретные рекомендации не имеет смысла. Переменные резисторы можно использовать с запайкой на плату или выносные. Радиатор для охлаждения VT1 в пассивном режиме должен иметь площадь не менее 400 см2, т.к. в «тяжёлых» режимах (малое выходное напряжение и большой ток) на нём выделяется значительная тепловая энергия. Как я уже сказал, понимая принцип работы этой схемы, её можно адаптировать практически под любые напряжения и токи.

Как вам статья?