Главная » Питание
Призовой фонд
на ноябрь 2019 г.
1. Регулируемый паяльник 60 Вт
Сайт Паяльник
2. 500 руб
Сайт Паяльник
3. 200 руб.
От пользователей

Схема простого регулируемого источника питания на микросхеме TL494

Радиолюбители, каким-то образом причастные к устройствам, где используется эта универсальная микросхема, давно привыкли к тому, что применяется она в импульсных схемах для управления силовыми ключами посредством ШИМ. Микросхема TL494, ее различные аналоги и модификации производятся до сих пор огромными тиражами по всему миру, стоимость чрезвычайно низкая и, пожалуй, имеется в запасе практически у каждого электронщика, даже если он об этом и сам не помнит.

Универсальность микросхемы не ограничивается, однако, применением лишь в силовых импульсных устройствах, т.к. внутрисхемно содержит еще и независимую от прочих узлов аналоговую часть в виде пары идентичных друг другу усилителей ошибки (УО) с общим объединенным выходом и встроенный источник опорного (ИОН) напряжения (рис.1), т.е. -  все необходимое для проектирования стабилизированного источника питания с выходным регулируемым напряжением и ограничением тока. На рис.1 очерчена используемая функциональная часть микросхемы TL494.

Схема источника может быть такой, как на рис.2. Она достаточно проста и содержит компонентов не более, чем в прочих, аналогичных по функционалу, схемах, не уступая им, однако, по своим параметрам хоть в чем-нибудь. Регулировка выходного напряжения производится с помощью одного из УО путем сравнения части опорного напряжения (изменяемого с помощью регулируемого делителя PR2, R3) на инверсном входе (вывод 2) с частью выходного напряжения на входе прямом (вывод 1), подключенному к делителю выходного напряжения (точка соединения резисторов R12, R13).

Второй УО, контролирующий выходной ток, так же сравнивает изменяемую часть опорного напряжения по инверсному входу (вывод 15 - с делителя на резисторах PR1, R1) с напряжением на шунте (R14) по прямому входу (вывод 15). Отношением резисторов R5 к R4 определяется коэффициент усиления первого УО; отношением резисторов R6 к R2 определяется коэффициент усиления второго УО. Результирующим сигналом на объединенном выходе УО (вывод 3) через последовательно включенный резистор R8 происходит управление переходом Э-Б транзистора Q1, база которого подключена к выходу ИОН (вывод 14) микросхемы. При перемещении движка потенциометра PR2 (в процессе регулировки напряжения) вниз, напряжение на выводе 3 микросхемы растет, снижая ток через Э-Б транзистора Q1, уменьшается падение напряжения на резисторе R9 (соответственно, на электродах сток-исток регулирующих транзисторов Q2, Q3), сопротивление каналов этих транзисторов возрастает, выходное напряжение источника снижается. Все происходит в обратном порядке при смещении движка PR2 в противоположном направлении.

По сути, построение схемы является классическим для аналогового регулируемого источника питания и никаких особых отличий от прочих подобных схем не имеет кроме того, что применение транзистора Q1 (преобразователь уровня - shifter) позволяет работать схеме при относительно высоких входных напряжениях (при условии использования в качестве Q1/ Q2/ Q3 транзисторов с соответствующим граничным напряжением). Микросхема TL494 запитана от отдельного стабилизированного источника питания напряжением 9-15В (транзистор Q3, стабилитрон VZ2, резистор R14). Резистор R13 применен для гашения избыточной мощности. В принципиальных схемах на рис.3, 4, 5 стабилизатор питания +12В отсутствует, но в качестве источника питания напряжением +10...15В, можно использовать любой другой подходящий стабилизатор с рабочим током от 200мА.

Незначительные изменения в схеме позволяют применение биполярных транзисторов в качестве мощных регулирующих элементов. Замена полевых транзисторов на биполярные мощные предпочтительна, если регулирующие силовые компоненты не имеют достаточного охлаждения. Полевые мощные транзисторы имеют неприятное свойство - ухудшение проводимости канала с возрастанием температуры. На рис.3 показано включение силовых транзисторов по схеме с общим эмиттером (ОЭ). Нагрузка при этом включается в цепь "коллектора" составной транзисторной сборки Q102,  Q103 регулирующего каскада, где Q103 является всего лишь мощным токовым повторителем. Запас по току управления регулирующим каскадом допускает использование одиночного мощного транзистора p-n-p-структуры вместо связки Q102, Q103 без заметных последствий. При этом практически исчезает вероятность самовозбуждения схемы (ввиду снижения общего коэффициента усиления стабилизатора, как усилителя постоянного тока), как и необходимость борьбы с этим явлением.

На рис.4 регулирующий каскад выполнен по схеме с общим коллектором (нагрузка включена в цепь эмиттера). Для реализации такого включения достаточно изменить схему включения транзистора Q1 (Q201 для рис.4). Если в схеме на рис.2 Q1 имел каскодное включение с управлением по эмиттеру (ОБ), то Q201 на рис.4 управляется по цепи базы (ОЭ) и имеет инверсный сигнал на коллекторе, управляющий током базы мощного составного транзистора Q202 n-p-n-структуры.

Максимальная величина входного напряжения для схем на рис.3 и рис.4 так же будет определяться граничными значениями напряжений каждого из примененных транзисторов. Максимальная мощность для всех вариантов источника питания будет определяться мощностью транзисторов регулирующего каскада.

Вариант схемы на рис.4 может взаимодействовать с интегральным регулируемым стабилизатором (ИРС) LM317 и ему подобными. Схема включения ИРС в схему показана на рис.5. Максимальное входное напряжение и мощность самого источника в этом случае будет определяться лишь параметрами примененного ИРС.

Источник питания во всех описанных в статье вариантах (кроме варианта с ИРС) проверялся на макетной плате при напряжении входном питания +54В и токе нагрузки до 2А и недостатков в ее работе выявлено не было. Плавная регулировка напряжения в диапазоне от 0 до 50В; плавное ограничение тока; пульсации не более 0,5мВ при токе нагрузки до 2А. При значениях свыше 2А проверка не производилась из-за ощутимого нагрева небольшого радиатора. В долговременном режиме (30мин) тест производился при токе 0,5А и напряжении 15В. При этом радиатор под регулирующими транзисторами нагревался до 80 градусов (без принудительного охлаждения). Вариант с ИРС (КР142ЕН22А) испытывался при входном напряжении +18-25ВВ и токе нагрузки до 2А.

Правильно собранные схемы с применением заведомо исправных компонентов в наладке практически не нуждаются. Диапазоны регулировки выходного напряжения подбираются с помощью резисторов делителя выходного напряжения, устойчивость работы в пределах заданных регулировок по току и напряжению можно улучшить (или ухудшить) путем подбора резисторов цепи ООС усилителей ошибки микросхемы. Проблемы с устойчивостью могут проявиться в режиме ограничения тока при некоторых видах нагрузки и чрезмерной длины проводников от выхода БП до нагрузки (что характерно для стабилизаторов с большим собственным усилением). В случае самовозбуждения следует предусмотреть включение корректирующих R-C-цепей в ОС УО микросхемы, подбирая их для устойчивой работы РАС. В принципиальных схемах на рис.3,4,5 указаны номиналы для вновь добавленных элементов. Номиналы основной части схемы, присутствующей в неизменном виде во всех схемах, остаются без изменений и указаны явно на рис.2.

Для транзисторов, применяемых в качестве РЭ, необходимы радиаторы с большой площадью охлаждения (от 200см2) с ее увеличением при повышении максимальной мощности РАС.  Для токов свыше 2А желательно использование группы параллельно соединенных транзисторов для улучшения теплового режима работы каждого из них. Для работы с напряжениями свыше 20-30В следует предусмотреть разбивку входного напряжения на диапазоны с целью облегчения теплового режима РЭ. Транзистор Q3 стабилизатора схемы управления (+12В) так же следует расположить на радиаторе.

Опубликована: 0 0
Я собрал 0 0
x

Оценить статью

  • Техническая грамотность
  • Актуальность материала
  • Изложение материала
  • Полезность устройства
  • Повторяемость устройства
  • Орфография
0

Средний балл статьи: 0 Проголосовало: 0 чел.

Комментарии (2) | Я собрал (0) | Подписаться

0
Kritik #
А чем эта схема лучше других таких же?
Ответить
0

[Автор]
riswel #
Нет, это схема ничем не лучше, чем прочие. Просто при желании можно применить и ее. Работать будет не хуже.
Ответить
Добавить комментарий
Имя:
E-mail:
не публикуется
Текст:
Защита от спама:
В чем измеряется сила тока?
Файлы:
 
Для выбора нескольких файлов использйте CTRL

Конструктор регулируемого преобразователя напряжения LM317
Конструктор регулируемого преобразователя напряжения LM317
Конструктор для сборки: предусилитель на лампе 6N3 Arduino UNO
вверх