实验室电源 5 ... 100 伏，200 毫安。方案、说明

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实验室电源 5...100 伏，200 毫安

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在业余无线电爱好者的实践中，有时需要稳定的直流电压，该电压超过用于为微电路设备供电的传统 5...15 V。在这种情况下，所描述的设备会有所帮助。

源规格

输出电压间隔，V......5...55, 50...100
最大输出电流，mA......200
输出电流限制水平，mA......250
输出电压纹波，mV，不超过......10
网络电压在190...240 V范围内变化，输出电流在0...200 mA范围内变化时，输出电压不稳定性，%，不大于......0,1

使用KR142EN19A[1]微电路作为参考电压源和失配信号放大器，确保了高稳定性。

电源电路如图所示。 1. 其整流器按照二极管VD1和VD2加倍电压的电路组装，并通过电容器C1和C2并联，以降低开关噪声水平。为了减少稳定器晶体管消耗的功率，当在 5...55 V 范围内工作时，请使用开关 SA1 关闭变压器 T2 的部分次级绕组。

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晶体管VT2用作电流发生器。其基极电压由 LED HL1 稳定，集电极电流值 (8...9 mA) 由电阻器 R2 设置。通过电阻器 R4-R8 的分压器，稳定器的部分输出电压提供给 DA1 微电路的控制输入。如果这里的电压小于2,5V，则微电路的阳极电流和晶体管VT1的集电极电流不超过0,4mA。由于该晶体管按照共基极电路连接，DA1微电路的阳极电压不超过3,3V，并且其消耗的功率不超过允许值。

在这种模式下，晶体管VT2的几乎全部集电极电流都流入晶体管VT4的基极，使后者打开。稳定器输出端和 DA1 芯片控制输入端的电压不断增大。当后者达到2,5V时，阳极电流DA1以及晶体管VT1的集电极电流将急剧增加，晶体管VT4的基极电流将减小，源极输出端的电压将稳定在由电阻器R4-R8的电阻之比。输出电压由可变电阻R5平滑调节，调节间隔由开关SA2选择。

晶体管VT3常闭。但当晶体管VT4的负载电流和集电极电流增加到约250mA时，电阻器R10两端的压降达到晶体管VT3打开的值，从而分流LED HL1。这导致晶体管VT2和VT4的集电极电流减小。结果，稳定器的输出电流被限制在上述值。限流器的工作可以通过LED亮度的降低来判断。

当由于限幅器的作用，稳定器输出端的电压降低至约2,7V时，流经HL1R1电路的电流将通过开路的二极管VD4流向负载，从而略微增加流过的总电流通过它。如果不存在二极管VD4，则由于改变所施加电压的极性，晶体管VT1的集电极结将打开并且流过R1的电流将被引导至晶体管VT4的基极。由于晶体管VT4的放大作用，负载电流的增加会更大。

使用连接到将晶体管VT1的集电极连接到晶体管VT4的基极和晶体管VT2的集电极的开路的二极管，可以完全消除增加电流的影响。但在这种情况下，晶体管VT1和VT2不能安装在没有绝缘垫片的共用散热器上。

你应该谈谈二极管VD5和VD6的用途。假设开关 SA2 位于“50...100 V”位置，并且在输出处设置最小电压（可变电阻器 R5 滑块位于图中的上部位置）。将开关 SA2 移至“5...55 V”位置后，电容器 C50 充电的 7 V 电压加到电阻器 R6-R9 上，其中一半以上（约 30 V）被释放。到DA1微电路的控制输入。后者不会失效，但通过微电路的内部电路，该电压将流向其阳极和晶体管 VT1 的发射极，从而关闭后者。结果，晶体管VT2的全部集电极电流将流向晶体管VT4的基极，并且最大可能的电压将出现在稳定器的输出端。不幸的是，这种状态是稳定的，稳定器无法自行摆脱这种状态。

二极管VD5的作用就是消除这种危急情况。通过打开，它将 DA1 芯片输入端的电压限制在可接受的值。正确选择稳压二极管VD3的稳定电压以及电阻器R7和R8的值可以确保在正常工作模式下二极管VD5保持闭合并且不影响稳定器的工作。

当控制位置急剧变化以降低输出电压时，由于电容器 C7 缓慢放电，晶体管 VT4 发射极处的电压“跟不上”电压的情况是可能的。在它的基地。晶体管的发射极结存在被沿相反方向施加的电压击穿的危险。二极管 VD6 可防止这种可逆但不需要的击穿。电容器C7通过电路VD6、VT1、R3、DA1放电。由于电阻R3的存在，放电电流不会超过100mA。

电源采用统一变压器TPP271-127/220-50[2]，整体功率60W。这种较低功率的变压器具有太大的绕组电阻而无法在所提出的设备中运行。为了稍微降低变压器次级绕组上的电压，其初级绕组的端子以非标准方式连接。自己制作变压器时，应遵循图 1 所示的指导。 1.次级绕组的空载电压。绕组线的横截面必须足够大，以便绕组的电阻与指定变压器的电阻大致相同：9-56 - 13 欧姆、16-2,3 -17 欧姆、18-1,3 -XNUMX 欧姆。

器件中所有固定电阻均为适当功率的C2-23或MLT，R5-PPZ-40。电容器C1和C2是陶瓷电容器，电压至少为160V，例如TKE组的KM-5不比M1500差。 C3、C4、C7 - K50-35 的进口类似物，C6 - KM-5 或 KM-6、C5 和 C8 - K73-17，电压为 250 V。二极管 1N4007 有国产类似物 - KD243Zh，您可以使用任何二极管的电压至少为 200 V，电流至少为 300 mA。您可以安装允许脉冲电流至少为 509 mA 的任何二极管来代替 KD300A。

所有功率晶体管的电流传输系数h21e必须至少为30，并且晶体管VT4的该参数应在集电极电流为200mA时检查。选择的替换晶体管 VT1、VT2 和 VT4 的最大集电极-发射极电压必须至少为 160 V，允许的集电极电流至少为 100 mA（VT1 和 VT2）和 1 A（VT4）。晶体管VT3——任何低功耗硅pnp结构。 LED HL1 - 任何可见光。当安装绿色或黄色LED HL2时，为了保持晶体管VT1的集电极电流不变，您可能需要稍微增加电阻R2的值。 KR142EN19A芯片可用进口模拟TL431代替。

电源部件的主要部分放置在尺寸为 50x75 mm 的印刷电路板上，该印刷电路板由厚度为 1,5 mm 的玻璃纤维制成（图 2，从印刷导体侧面看）。它还包含一个用于晶体管 VT1 和 VT2 的通用翅片散热器，尺寸为 20x24x38 mm。 VT4晶体管安装在尺寸为36x100x140毫米的独立翅片散热器上。 VD6 二极管直接焊接到该晶体管的端子上。

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建议通过实验室可调自耦变压器将组装好的设备首次连接到网络，其输出预设为零电压。可变电阻器 R5 滑块应处于最小电阻位置，开关 SA2 应处于“5...55 V”位置。将电压表连接到电源的输出，并确保随着自耦变压器手柄向电压增加方向旋转，电压表读数增加，但达到大约 5 V 后仍保持在该水平。如果是这种情况，您可以将输入电压调至标称 220 V，并检查设备某些元件的电压。在齐纳二极管 VD3 的阴极，它应该接近其稳定电压 (3,9 V)，在电路中电阻器 R7 的上端 - 大约 3,3 V。电阻器 R2 两端的电压降应该约为 1,1 V，如果较大时，应增大指定电阻的值，使流过该电阻的电流在 8...9 mA 以内。

电阻器R4、R6、R8按以下顺序选择。当开关 SA2 处于“5...55 V”位置时，源输出的最大电压通过可变电阻器 R5 设置。选择电阻器 R8，使其略大于 55 V。将电阻器 R5 的滑块移至另一个极端位置，并选择电阻器 R6，获得略小于 5 V 的输出电压。然后将开关 SA2 移至“50..” . 100 V”位置并选择电阻器 R4，通过电阻器 R5 实现调节输出电压的指定限制。

请务必检查电源在最大负载下的运行情况。如果在最大输出电压的任何范围内，负载电流的增加导致该电压降低，则问题是相应次级绕组上的电压不足或绕组电阻过高。

用于监控输出电流的毫安表可以连接到从晶体管 VT4 的发射极到电路其他元件（二极管 VD6 除外）的导线的断点。由于在这种情况下，除了负载电流外，分压器电流 R4-R8 也会流过器件，因此当源打开但空载运行时，应使用校正螺钉将毫安表针设置为零。该器件可以补充输出电流限制电平开关（图 3）。电阻器 R10-R13 电路引入部分的阻值应使得在最大电流时其两端电压下降约 0,6V。

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对于上限为 50...500 V 的任何输出电压调整间隔，根据上图很容易计算出稳压器。晶体管（VT3 除外）应选择大约一倍半的相对电压裕度到最大输出。晶体管VT1上的电流发生器产生的电流应约为稳定器最大输出电流的1,2倍，除以晶体管VT21的系数h4e。当计算输出电流大于1A时，需要使用复合晶体管作为VT4。通过电阻器 R1 和分压器 R4-R8 的电流可以在 4...10 mA 范围内选择。如果稳定器设计用于固定或小范围内可调的输出电压，则可以不安装二极管VD4和VD6。

文学

亚努申科 E. 芯片 KR142EN19。 - 广播，1994 年，第 4 期，p。 45、46。
Sidorov I.N.，Mukoseev V.V.，Khristinin A.A.小型变压器和扼流圈。目录。 - M.：无线电和通信，1985 年，416 页。

作者：S. Biryukov，莫斯科

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