可调电压和电流稳定器。方案、说明

可调电压和电流稳定器。无线电电子电气工程百科全书

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在业余无线电实践中进行实验工作时，经常需要手头有一个通用电源。如果我们总结一下模拟和数字器件的开发和调整对电源的要求的话，那么，除了对输出电压的质量要求高、调节范围宽之外，非常重要的是它结合高品质电流源和电压源的功能。我们提供此类设备的其中一个选项，以引起读者的注意。

建议的电源允许您将其用作电压源和直流源。除了多功能性之外，该模块的无可置疑的优点还包括“默认”存在针对负载短路的受控保护。

如图所示电路的电源可以满足无线电爱好者实验的大部分要求。三年多来（在此期间电源从未出现故障），作者一直在开发它，在实验中使用它并建立模拟和数字设备，最后为汽车电池充电。

（点击放大）

从功能上讲，电源单元由两个相互独立的电流和电压稳定单元组成，它们在公共输出信号控制元件上运行。

考虑所提议设备的元件的用途。二极管VD1-VD4上组装有整流器，电容器C1-C3上组装有电源电压平滑滤波器。晶体管VT1-VT4是控制输出电压和电流的强大调节元件。使用多个并联晶体管除了在它们之间共享负载电流之外，出于多种原因也是有意义的。首先，这种解决方案允许沿着散热器分布加热点，从而提高其效率，从而可以减小其尺寸。其次，可以使用最大允许集电极电流小于最大负载电流的廉价晶体管，而不会影响器件的工作可靠性。电阻器 R4-R7 是并联晶体管发射极电路的匹配元件，允许您在具有较大电气参数分布的晶体管之间平均分配总负载电流。晶体管VT5与调节元件的输入电阻以及输出晶体管VT6和VT7匹配。

在二极管VD5和VD6、齐纳二极管VD7、集成稳定器DA1和电容器C4-C7上组装有双极电压调节器，为控制单元供电。微电路DA2和DA3分别充当输出电压和电流控制单元的参考电压源。为此选择 KR142 系列集成稳压器是通过这些微电路的参数来解释的，这些参数对于实验室目的来说是足够的，例如小于 0,02%/°C 的电压温度系数和小于 30%/°C 的纹波平滑系数超过XNUMX分贝。并且顺序稳定的使用进一步改善了示例性电压源的参数。此外，电路实现的简单性和元件库的可用性也非常重要。

运算放大器 DA4.1 上的跟随器补偿输出电流传感器 R17R18 上的压降，并消除设置与可能流过这些电阻器的电压表 PV1 总电流（电阻分压器）相关的输出电流的误差。输出电压R14R15、参考电压源R11R12的输出分压器和电流消耗稳定器DA2。此外，使用非常强大的DA4.1运算放大器为选择参考电压源电路提供了充足的机会。然而，在这种情况下设置输出电流的误差是微不足道的并且小于20mA。如果此类错误不是根本性的，则可以通过排除 DA4.1 运算放大器并将导体连接到其输入来忽略它。当电流传感器上的误差电压变得明显时，在重新计算其他输出电压和电流的源（并因此重新计算电阻器 R17 和 R18 的电阻）的情况下，可能需要使用该运算放大器。

在运算放大器DA4.2和DA5.1上，分别组装了用于控制输出电压和电流的节点。此类节点在业余无线电文献中得到了很好的体现和讨论，并作为标准实现。来自它们的控制信号被馈送到级联连接的晶体管VT6和VT7。我们将使用电流稳定器的示例来考虑其工作原理。只要电源的输出电流小于可变电阻R12设定的电流（与电流传感器R17R18上的电压相比），该单元就处于稳压模式，因为VT7晶体管完全打开并且不工作。影响操作。当您试图超过设定的电流水平时，输出电压会降低，因为运算放大器 DA5.1 进入控制模式，从而降低了晶体管 VT7 的基极电流。在这种情况下，运算放大器DA4.2从活动模式切换到比较器模式，打开晶体管VT6，从而将其与控制电路断开。

在运放DA5.2和LED HL1和HL2上，组装有用于指示电源工作模式的节点。根据运算放大器 DA4.2 和 DA5.1 输出端的电压电平，DA5.2 比较器切换输出电压，包括相应的 LED。由于随附的电源始终处于某种操作模式（如其中一个 LED 的发光所证明），因此无需开启指示灯。

所描述的电源的详细信息是针对作者可用的变压器进行计算和选择的。根据图中所示的元件底座，该装置可在 0 至 18 V 范围内调节输出电压，在 0 至 14 A 范围内调节负载电流。输出电压为 15 V，电流为 12 A 时，双纹波幅度不超过5毫伏。源的元素可以根据您自己的能力或愿望轻松地重新计算。

装置的所有部件，除了电源变压器 T1、整流二极管 VD1-VD4、调节元件 VT1-VT4 和 VT5 的晶体管、用于指示稳定模式 HL1 和 HL2 的 LED、可变电阻器 R10 和 R12、电流调节电阻器R4-R7和滤波电容器C1-C3，安装在尺寸为100x80毫米的印刷电路板上，该印刷电路板由2毫米厚的双面箔玻璃纤维制成。原电源中VT1-VT5晶体管和VD1-VD4二极管的散热器采用1,8毫米厚铝板制成的器件外壳。外壳呈U型，带有顶盖。其尺寸为 190x170x350 毫米。晶体管和二极管通过0,05毫米厚的绝缘云母垫片固定在其后壁上，预先用KPT-8导热膏润滑。电流均衡电阻器 R4-R7 通过表面安装安装在与器件外壳隔离的安装位置上，靠近晶体管。前面板上有电源开关SA1、保险丝FU1和FU2、电流表PA1和电压表PV1，其上方分别安装有发光二极管HL1和HL2。在测量仪器下方，安装了输出电流和电压稳定器的调节器——可变电阻器R12和R10。电源变压器T1和滤波电容C1-C3安装在电源机箱上。

网络变压器 T1 - 工厂制造，序列号 4.540.176。变压器的磁芯由 W 形板 PB 40-80 组装而成。初级绕组采用 PEV-2 1,25 线绕制，匝数为 296 匝。次级绕组II采用铜母线PSD 1,8x5，由两个相同的14匝绕组串联组成。绕组 III 包含 17 匝 PEV-2 1,0 线。计算自制变压器的负载消耗的最大功率，加上控制节点的四瓦。需要注意的是，在空闲模式下，绕组III的输出电压必须在12,6至14V范围内，并在负载下提供上述功率（4W）。

整流二极管VD1-VD4的最大允许正向电流必须超过最大负载电流。当电流降至10A以下时，可以使用KD213、KD243系列任何字母索引的二极管。氧化物滤波电容器 C1-C3 - K50-18，但其他更现代的电容器也可以接受。这些电容器的高电容是由于极高的负载电流能力。它们的电容可以与该电流成比例地改变。

调节元件 KT819AM 的晶体管可与 KT808 或类似晶体管互换，允许集电极电流为 10 A，并且具有足够的功耗。晶体管KT818AM（VT5）可以由KT816系列中的任何一个替代，KT817V（VT6、VT7）可以由KT815、KT807系列中的任何一个替代。与二极管 KD212A（VD5、VD6）一起，允许使用具有任何字母索引或类似索引的 KD226。电容器 C4-C7、C10 - K50-35、C8、C9 -K50-16、C11-C15 - 额定电压至少为 25 V 的任何合适容量。

选择K157UD2（DA4 DA5）微电路是因为其允许输出电流较大，这对于DA4.1运放尤其重要，因为DA2稳定器和R14R15电阻分压器的电流流过它。如果微电路的数量不受限制，可以用带有相应校正电路的K553UD2来代替这些微电路。重要的是，除了允许至少 20 mA 的输出电流外，微电路还具有频率校正电路。这是由于CNF电路中相移较大，需要降低截止频率以增加稳定裕度。

电流均衡电阻器 R4-R7 和电流传感器 R17、R18 - 导线 C5-16M，变量 R10 和 R12 - SP-1 或任何其他方便安装在电源前面板上的电阻器。测量仪器 PV1 和 RA1 - 总偏差电流为 0,05 至 1 mA 且具有方便的刻度的任何仪器。在作者的版本中，使用了总偏差电流为4248.3mA的M0,1测量头。

建立一个由已知良好部件组装而成的设备主要是为了检查安装是否正确。之后，根据图示将可变电阻器R10和R12的引擎设置到较低位置，并检查该装置在运算放大器DA4.2和DA5.1的输出端是否存在自激。如果发生这种情况，可以通过选择电容器C12和C13以增加其电容的方向来消除它。此外，使用示例性电压表和电流表，电阻器R9和R11设置电压和电流调节的上限，电阻器R13和R16校准电压表PV1和电流表PA1。还必须确保在各种允许的操作模式下负载上不会产生电流。

该器件可承受负载短路，但您不应在限制接近最大值的电流时滥用此功能。需要注意的是，调节元件的晶体管上释放的功率与二极管电桥VD1-VD4输出处的电压与电源输出处的电压之差（调节元件两端的电压降）成正比。元件）和负载电流。如果输出电压较低且电流接近最大值，则散热器上会释放约 300 瓦的功率。为了防止过热（当外壳尺寸不足以实现良好冷却时），应提供一个额外的装置来断开电源与主电源的连接。这可以是简单的电子设备或机电（基于双金属板的热继电器）设备。

作者：G. Fedusov，下诺夫哥罗德

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