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无线电电子与电气工程百科全书 实验室开关电源
引起读者注意的双极电源的一个特点是每个臂中存在脉冲和线性控制级，这使得可以减少控制晶体管上的压降和功率，从而减少控制晶体管的尺寸。散热器。 作者已经成功操作该设备五年多了，事实证明，它可能并不是最理想的，但我们希望无线电业余爱好者能够利用可用的元件库来改进它，以适应他们的任务。 制造在宽输出电压范围和大负载电流下工作的电源时出现的主要问题是确保调节元件上的功耗最小，并相应地获得器件的最大效率：整个。 解决这个问题的一种方法是使用具有多段绕组的变压器[1]。 主要缺点是需要操纵开关，非常不方便，而且变压器制造复杂。 最成功的解决方案是脉冲稳压源，随后通过补偿稳定器过滤纹波。 该装置的复杂性被散热器的小尺寸所抵消，因为电压降以及线性稳定器的控制晶体管上释放的功率可以变得最小并且与负载电压无关。 以[2]中描述的实验室电源为基础。 其主要缺点是扼流圈非常庞大，这极大地增加了设备的重量和尺寸。 在所提出的源版本中，初级电压调节是在高频（15 ... 50 kHz）下进行的，因此电感器是在铁氧体磁路上制成的，这显着减小了设备的尺寸和重量 主要技术特点
电源电路如图所示。 1. 点划线标记两个臂中的相同节点。 使用正电压源的示例来考虑器件的操作。
市电变压器T次级绕组的交流电压对二极管电桥VD1-VD4进行整流并对电容器Sat进行滤波。 然后将恒定电压提供给开关调节器的开关晶体管VT4和装配在晶体管VT5、VT6上的施密特触发器，其电源电压由参量稳定器R13VD18稳定。 在接通电源后的最初瞬间，电压传感器——晶体管VT7闭合，施密特触发器的晶体管VT5断开，晶体管VT1和VT2闭合。 晶体管VT3开路，电流流经其发射结和电阻器R6~R7。 因此，开关晶体管VT4也断开。 电容器C8开始充电。 其上的电压不断增加，直到接近设定输出。 电容器C8两端电压的进一步增加将打开电压传感器VT7并触发施密特触发器。 结果，晶体管VT1和VT2将打开，并且晶体管VT3和VT4将关闭。 然后L1扼流圈导通，自感电压使VD17二极管打开，扼流圈中积累的能量转移到负载。 电感中储备的能量耗尽后，二极管VD17截止，电流从电容C8流入负载，其两端电压开始下降，在某一时刻电压传感器VT7截止。 施密特触发器将切换（晶体管VT6将闭合，晶体管VT5将打开），晶体管VT1和VT2将闭合，晶体管VT3和VT4将打开。 电容器C8将再次开始充电。 二极管VD16在紧急情况下保护开关晶体管VT4，例如当二极管VD17失效或电容器C6失去电容时。 晶体管VT8、VT9、VT11上的补偿稳压器是按照简单的方案组装的，没有什么特点。 R19、VD20、C10元件用于在电源接通后平滑地提高输出电压，并防止在较大容性负载下保护跳闸。 接通瞬间，电容器C10通过电阻R19、电阻R21、二极管VD20分两路充电。 电容器（以及晶体管VT9的基极）上的电压在大约0,5秒内缓慢增加。 相应地，输出电压也增加，直到稳定器进入稳定状态。 接下来，VD20二极管截止，电容C10通过电阻R19重新充电，不影响以后稳定器的工作。 VD19二极管用于在电源关闭后以及输出电压下降时对电容器C10快速放电。 在这种情况下，电容器 C8 上的电压比 C10 上的电压下降得更快，VD19 二极管打开，两个电容器上的电压同时下降。 另外，继电器K1用于在电源关闭时快速降低输出电压。 机组接入网络后，继电器K1由二极管整流器VD1～D7经电阻R8得电，整流后的电压经过小电容C3滤波。 继电器被激活，其触点K1.1打开，不影响稳定器的运行。 当设备关闭时，电容器 C3 上的电压比 C6 上的电压消失得更快，因此继电器 K1 几乎立即释放其触点 K1.1 闭合，并且电容器 C10 通过电阻器 R20 快速放电。 此时，VD20二极管打开，VT9晶体管基极电压几乎降至零。 稳定器输出端的电压消失。 R26VD23电路用于在设置较低电压值时加速电容器C13和负载中的电容器的放电。 在这种情况下，晶体管VT11集电极的电压变得小于该单元输出端的电压，二极管VD23打开，电容器C13通过电路放电：电阻器R26、二极管VD23、晶体管VT11的集电极-发射极部分和二极管VD21、VD22。 在稳定状态下，R26VD23电路不会影响装置的运行。 电容器C12防止稳定器自激。 电容器C14和C23直接连接到电源的输出端子，以减少高频纹波。 需要R6C7电路来减少晶体管VT3、VT4的闭合时间。 如果晶体管 VT3 开路，则电阻器 R6 两端会产生电压降，并施加到晶体管的基极。 电容器C7以相同极性充电。 当晶体管VT2打开时，通过其集电极-发射极部分，根据电路的下电容板将连接到晶体管VT3的发射极。 因此，闭合电压将被施加到晶体管VT3的发射结，这有助于其强制闭合，并因此有助于开关晶体管VT4的闭合。 当保护被触发时（在负载过载或短路期间），晶体管VT10的基极通过分压器R22R23接收到使其打开的电压。 结果，晶体管VT9的基极通过开路晶体管VT10的集电极-发射极部分连接至公共线。 模块输出端的电压消失。 注意电源负极通道的构造特点。 开关稳定器和施密特触发器保持不变。 补偿稳定器采用不同导电性的晶体管制作，VT21控制元件包含在负电源线电路中。 这简化了补偿稳定器与保护单元的连接。 施密特触发器（在晶体管 VT17、VT18 上）直接连接到晶体管 VT20。 电压传感器的功能由施密特触发器的晶体管VT18执行。 为了使电源关闭时，双臂输出电压同步消失，使用公共继电器K1（触点K1.2）。 保护节点由双极电压源供电。 这使得控制电源的两个臂变得非常容易[3]。 负电压在二极管 VD5、VD6 和电容器 C1、C2 上形成倍增器，并在 -5 V 电平上稳定参数稳定器 R2VD10。 保护节点方案如图 2 所示。 XNUMX.
当负载电流达到设定值时，电阻R30（见图1）两端的压降足以使晶体管VT12打开。 触发器DD14的输入S（引脚1）接收到高电平，并且切换到单一状态。 反相器DD2.1的输出端出现低电平，通过二极管VD1和电阻R50作用于晶体管VT19(见图1)，导致后者开通、截止。复合晶体管VT20VT21。 负电源输出端的电压将消失。 在反相器DD2.3的输出处，将出现单个信号，通过二极管VD5和电阻器R22（见图1）作用于晶体管VT10，这通常导致正肩关闭。 HL1“+”LED 指示电源正极臂存在过载。 类似地，保护单元在负电源过载的情况下工作。 因此，只要发生过载，稳定器的双臂就会关闭，并且这种状态将无限期地保持，直到按下SB1“返回”按钮。 在这种情况下，高电平会影响 R 输入（引脚 3 和 15）并将触发器切换到零状态。 稳定器的性能将恢复。 需要使用电容器 C3 来分流 SB1 按钮的触点，以便在设备连接到网络时将触发器设置为零。 电阻R1、R2用于设置保护灵敏度水平。 电容器 C1、C2 分流触发器的输入 S，防止保护单元因连接导体中感应的脉冲噪声而误触发。 需要二极管VD1-VD6来对微电路的输出进行去耦。 您可以使用电源中的任何电源变压器来提供必要的电力。 在作者的版本中，使用了现成的变压器TS-180-2。 初级绕组保持不变。 它包含 680 匝电线 PEV-1 0,69 所有次级绕组都被移除，新的绕组 II 和 III 缠绕在其位置上，每个绕组包含 105 匝电线 PEV-1 1,25。 该变压器可在PL21x45磁路的基础上独立制作。 电感器L1和L2缠绕在由M30NM铁氧体制成的B-2000铠装磁芯上。 绕组包含 18 匝由 2 根 PEV-0,4 0,2 电线组成的线束。 磁导体两半之间的间隙为 0,5 .. XNUMX mm。 放置在小型散热器上的二极管 KD202R（VD1-VD4、VD12-VD15）可以用其他设计用于至少 3 A 直流电和所需反向电压的二极管代替。 可以使用 KD105、KD5 系列中的任何一个来代替二极管 KD9B（VD223-VD19）和 D23A（VD27-VD31、VD208-VD209）。 二极管 D9B（VD1-VD6，图 2）可由 KD521、KD522 系列中的任何一个替换。 继电器 K1 - RES48A 版本 RS4 590 202，工作电压为 12 V。最好选择更高电压的继电器，例如 RES48A 版本 RS4.590.207，工作电压为 27 V。在这种情况下，您应该使用限流电阻R1阻值较小，功率较小。 晶体管KT644B（VT3、VT15）可与KT644A、KT626V互换，在极端情况下，可与KT816V、KT816G或KT814V、KT814G互换。 允许使用允许集电极-发射极电压至少为 1 V 的任何硅来代替晶体管 VT10、VT13、VT60。代替 MP26A 晶体管（VT7、VT12、VT19、VT22 和 VT1，图 2），您可以使用MP25、MP26系列中的任何一个； 代替 KT3102A（VT5、VT6、VT11、VT17、VT18）- KT315V-KT315E、KT3102B。 我们将 KT827A (VT8) 晶体管替换为该晶体管或 KT829 系列中的任何一个，以及 KT908A、KT819G、KT825A (VT21) 晶体管 - 替换为该晶体管或 KT853 系列中的任何一个，以及 KT818G 最大集电极电流。 MP37B 晶体管（VT23）应根据最大集电极-发射极电压来选择，因为它在允许值的极限下工作。 晶体管VT4、VT8、VT16、VT21和二极管VD17、VD25分别安装在尺寸为50x50x5和40x30x3mm的小型散热器上。 564 系列的微电路可与 K561 系列的相应类似物互换。 氧化物电容器 C6 和 C15 由两个 K50-24 1000 微法和两个 K52-1B 100 微法组成，电压均为 63 V，并联。 电容器 C1、C2、C10、C11、C19、C20 - K50-6、C3、C4、C5、C13、C22 - K50-16、C12、C14、C21、C23 - K73-17。 微安表 RA1、RA2 - M4205，电流为 100 μA。 设备的所有部件均已提前检查。 在作者的版本中，电源通过表面贴装的方式组装在几块板上。 设置模块时，最好使用示波器。 它连接到晶体管VT4的发射极。 电阻R28的引擎设置到中间位置，电阻R22暂时焊接。 打开网络电源。 晶体管VT4的发射极应出现矩形脉冲。 如果无电压，首先应确认继电器K1是否动作。 否则，通过选择电阻器 R1，它们可确保继电器在最小电源电压 (190 V) 下运行。 之后，测量晶体管VT8的集电极-发射极电压。 它应在 1,5 ... 2 V 范围内，并在输出电压变化时保持不变。 当VT9晶体管的集电极-基极电压约等于0,9V时，开关调节器发生切换。如果需要提高，则应在VT7晶体管的发射极电路上连接一个或多个正向二极管。 开关频率在一定程度上取决于电阻器R17（电阻值减小，频率降低）和R15（电阻值增大，频率降低）的阻值。 电阻器 R27 和 R29 选择输出电压的最小值和最大值（3 和 30 V）。 现在，将电阻约为 3 欧姆且功率至少为 27 W 的负载（或其等效物）连接到稳定器的输出，之前已将输出电压设置为大约 5 V。逐渐增加输出电压，确保负载中的电流不超过 3 A。此外，还应控制脉冲的形状。 如果脉冲之间的暂停持续时间小于周期的 1/5，振荡可能会停止。 在这种情况下，需要通过使用大磁路或增加匝数来增加电感器的电感。 然后校准微安表以测量负载电流。 要测量电源输出端的电压，可以打开微安表，并附加一个电阻约为 300 kOhm 的电阻。 接下来，焊接电阻器 R22。 电阻R32的引擎设置为上（根据方案）位置，电阻R28为最小电压。 40 欧姆电阻连接到稳定器的输出。 打开网络电源，增加输出电压，将负载电流设置为 250 mA。 然后，使用电阻器 R1（见图 2），确保保护工作并且 HL1 LED 亮起。 对于负电压源，最小保护动作电流由电阻R2设定。 之后，将电阻器R32的滑块移动到下方（如图所示）位置。 负载电阻减小，电流设置为 3 A。通过向上移动电阻器 R32 的滑块（根据图表），他们会注意到保护被触发的时刻。 此时应测量电阻R32输出部分的阻值，放入一个接近额定值的电阻，并根据保护跳闸电流进行校准。 负电压肩的调整方法相同。 总之，纹波电压是用示波器在最大负载电流下测量的。 如果纹波超过 30 mV，请安装额外的电容器 C11 和 C20（如图 1 中的虚线所示）。 可能会发现，当发动机快速转动电阻R28（R56）时，尽管发动机已经静止，但输出电压仍然变化，这种情况下，必须将电阻R21的上端拆焊并连接到晶体管VT4的集电极（如虚线所示）。 电阻器 R49 的下端子也应拆焊并连接到元件 R2、C2、VD6 的连接点（见图 1）。 电阻器 R21 和 R49 的电阻必须增加至 20 kOhm。 考虑到建议[8]，如果使用集电极-发射极饱和电压较低的晶体管代替 VT21 和 VT4，则可以提高补偿稳定器的效率。 代替MP37B（VT23），最好使用集电极-发射极允许电压较大的锗晶体管，例如GT404V、GT404G。 文学
作者：库尔干地区沙德林斯克的 G. Balashov。
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