Компьютерное управление выходным напряжением источника питания

Недавно понадобился источник питания с плавно возрастающим выходным напряжением от 8 до 18 вольт. Особой точности установки и поддержания напряжения от него не требовалось, а требовалась от него цикличность с периодичностью в 10…20 секунд – т.е. нужно было, чтобы после того, как выходное напряжение достигло верхнего предела 18 В, оно «сбрасывалось» на нижний предел 8 В и затем опять начинало плавно повышаться. Нужно всё это было для проверки линейности транзисторного выходного каскада усилителя для наушников – таким методом подразумевалась оценка интермодуляционных искажений программой SpectraPLUS.

За основу регулятора была взята схема, приведенная на рис.1 (но для её работы в заданном режиме требуется вместо резистора R1 установить генератор линейно изменяющегося напряжения вида «пила»). Принцип работы схемы прост – изменение напряжения на инверсном входе операционного усилителя вызывает изменение напряжения на эмиттере VT2. Коэффициент соотношения этих напряжений зависит от соотношения сопротивлений резисторов R6 и R3.

Рис.1

Если в экспериментах будет применяться компьютер, то ГЛИН можно не собирать, а воспользоваться возможностями программы. Так как для измерения искажений достаточно одного канала звуковой карты, то пусть второй канал выдаёт сигнал, изменяющийся по частоте, детектируя который можно получить нужную форму выходного напряжения.

После небольших экспериментов получилась схема детектора, показанная на рис.2. АЧХ фильтра ВЧ C1R1, стоящего перед детектором с удвоением, показана на рис.3 – она достаточно линейна до частоты 4 кГц. При подаче на вход переменного напряжения уровнем 1,4 В с изменяемой частотой от 1,5 кГц до 8 кГц, на её выходе на нагрузке 10 кОм получаем сигнал вида «пила», показанный на рис.4. Минимальное выходное напряжение с детектора около 0,2 В, максимальное – около 1,5 В. Выбором установок в генераторе программы и изменением номинальных значений элементов C1 и R2 в детекторе можно несколько изменять форму пилы.

Рис.2

Рис.3

Рис.4

Поскольку на выходе регулятора нужно получить 18 В, то поделив 18 на 1,5, получаем число 12 и это коэффициент усиления регулятора. Ну, а так как минимальное выходное должно быть 8 В, то «пила» должна начинаться примерно с 0,67 В (в настройках генератора меняем стартовую частоту до получения нужного уровня - рис.5).

Рис.5

После сборки регулятора и подключения к нему детектора (рис.6 и рис.7), запускаем программу и проверяем работоспособность конструкции. Так как в исследуемой схеме между питающими шинами стоял электролитический конденсатор достаточно большой ёмкости, то для получения требуемого интервала изменения напряжения пришлось немного понизить стартовую частоту (рис.8) – иначе конденсатор не успевал разрядиться до 8 В. Максимальный выходной ток в этих экспериментах был около 0,6 А.

Рис.6

Рис.7

Рис.8

Если детектор заменить на ГЛИН с «нормальным» видом выходного сигнала, то можно получить более правильную «пилу» - например, на рис.9 показан скрин полученный при использовании преобразователя частоты в напряжение (рис.10). Здесь выходные уровни меняются от 5 В до 13 В в течении 15 секунд, ток в нагрузке был чуть менее 0,4 А.

Рис.9

Рис.10

Конструкция регулятора в особых настройках не нуждается. Питание +22 В бралось с лабораторного источника.
В диодном детекторе все номиналы можно изменять в достаточно больших пределах, например, в два раза, а затем в программе подобрать нужные границы частот свипирования.
В регуляторе достаточно выставить резистором R8 нужный коэффициент усиления.
На этапе экспериментов в качестве ОР1 был использован КР140УД708, но ему для нормальной работы требовалось двуполярное питание, поэтому схема была переделана на LM324.
В приложении к тексту есть печатные платы как для варианта с КР140УД708 (без элементов детектора), так и с LM324 (вид сделан со стороны печати, при ЛУТ нужно включать «зеркально»).

Андрей Гольцов, r9o-11, г. Искитим

Теги:

• Блок питания
• Sprint-Layout