Проект представляет собой сборку схемы довольно серьёзного универсального блока питания средней степени сложности. Основные особенности конструкции – высокое качество напряжения за счет меньшего выходного тока:
- Напряжение выхода до 40 В с регулировкой от 0 В;
- Ток выхода до 1,5 А с регулировкой от 0 А;
- Внутреннее сопротивление выхода < 1 мОм;
- Стабильность выходного напряжения < 1 мВ
Принципиальная схема блока питания
Блок питания в 2-х обмоточной схеме трансформатора, основная обмотка 33 В и вспомогательная обмотка 11 В для питания операционных усилителей, опорного напряжения и управления исполнительным транзистором (+9В/-5В). Проще говоря, земля вспомогательного источника питания подключена к клемме плюс выходного напряжения.
Опорное напряжение +5 В собрано на основе высокостабильного источника опорного напряжения LT1021, вместе с резисторами R18/R19 и потенциометром P2 (многооборотный для точной настройки Uвых) определяет уровень выходного напряжения.
Схема переключения стабилизации напряжения на стабилизацию тока построена на ОУ. U4B, U4A управляет исполнительным каскадом T1, T4 с использованием источника тока на T2, D8. Дополнительная цепь Т3, D11 используется для раздельной сигнализации состояния ограничения/стабилизации тока выхода (точно так же, как и D9, который остается установленным рядом с операционным усилителем U4). Схема С24, D19, Т5 создает схему защиты от перенапряжения, исключает моментальное повышение выходного напряжения при отключении питания.
Питание на U7 (LM317) и датчик LM34 (10 мВ/1’F) – цепь контроля температуры и возможного охлаждения радиатора (вентиляция включается примерно при >50C, то есть 1,3 В). Дополнительный блок питания на LM7805(U5) используется для питания внешних панелей индикаторов LED (измерение Iout и Uout).
Операционный усилитель двойной OPA2227 — SR > 1 В/мкс, низкое U_io_offset <0,1 мВ, и самое главное, его очень низкий температурный и временной дрейф: 1 мкВ (может быть OP27 или другой, отвечающий вышеуказанным параметрам).
Резисторы R18/R19 и потенциометр Р2 существенно влияют на значения Uвых, поэтому целесообразно использовать резисторы с низким температурным коэффициентом и качественный потенциометр.
Радиатор должен быть способен получать минимум 60 Вт от транзистора Т1 – использовался радиатор ПК размерами 65 х 70 х 38 мм и вентилятор.
Конструкция источника питания
Для источника питания использовался адаптированный корпус от частотомера PFL-30. Адаптация корпуса заключалась в демонтаже существующей электроники, включая трансформатор, основную и заднюю панели, а затем в установке новых печатных плат, трансформатора, передней панели с клеммами и задней панели с выходом на сеть.
Печатные платы были смонтированы на предварительно вырезанной оригинальной плате (работает как несущая) – для большей жесткости всей конструкции. Радиатор и вентилятор установлены на текстолите. Датчик температуры LM34 стоит непосредственно между ребрами радиатора T1.
Кроме того, на фотографиях показаны 2 измерительные панели 4xLED (измерение Iout и Uout) с кабелями, выведенными на разъем DB-9 (передача измерений по RS232_9600).
Окончательные результаты измерений блока питания:
- Диапазон выходного напряжения Uвых – 0 – 40,17 В (реальное разрешение настройки: 2-3 мВ).
- Диапазон выходного тока Uвых – 0 – 1,5 А (1,92 А реально).
- Измерено R_internal (режим стабилизации напряжения) – 0,51 мОм.
- Постоянное напряжение (режим стабилизации напряжения) – 0,3 мВ.
- Измеренное R_internal (режим стабилизации тока) – 5 кОм (на пределе изменения режима).
- Измеренное R_internal (режим стабилизации тока) – 20 кОм (ниже предела изменения режима).
Для безопасного запаса работы блок питания работает до Imax = 1,5 А (увеличение радиатора и небольшое уменьшение R15 = 11,5 кОм позволяет работать до Imax = 2 А).
