РБП - регулируемый блок-приставка

В связи с большим изобилием ноутбуков вообще у многих радиолюбителей начинают накапливаться блоки питания от них. Сделать же "лабораторный блок питания" из такого зарядника (без изготовления нового устройства) практически невозможно - почти всегда такой блок начинает проваливаться в защиту (это связано с отсутствием независимого питания для ШИМ-контроллера). На фоне этого и возникла идея создания приставки, обеспечивающей регулирование напряжения и ограничение тока при использовании ноутбучного зарядника без изменений.

Сразу стоит отметить, что это экспериментальная сборка/разработка (не рекомендуется точное повторение). За основу взят общеизвестный ШИМ контроллер МС34063, включенный по схеме конвертера (это объединение схем повышения и понижения напряжения) - которая позволяет регулировать выходное напряжение почти без ограничений. Недостатком такой топологии является использование двойного количества силовых полупроводников. На второй микросхеме (стабилизаторы пока не учитываем) собран узел регулировок.

Плата приставки рисовалась под имеющиеся детали (радиатор, дроссели и разъемы).

Есть некоторое расхождение со схемой (на схеме): 

• не внесен плавкий предохранитель;
• не добавлен индикатор питания;
• не отображены керамические конденсаторы, шунтирующие электролиты и разъемы.

Модуль преобразователя

Перед непосредственно преобразователем установлены плавкий предохранитель (для чрезвычайных ситуаций) и фильтр питания (для устранения пульсаций тока, способных отправить БП в защиту). Далее следует токовый шунт встроенной в ШИМ защиты. При указанном номинале ограничение срабатывает при 6 А (стоит учитывать, что это мгновенное значение, а не среднее. Практика показала, что данный блок потреблял не более 2,6 А). Во время импульса (когда IC1 открывает транзисторы VT1 и VT2) происходит накопление энергии в дросселе L2, а во время паузы (закрытое состояние транзисторов) - ее отдача в нагрузку (через диоды VD1 и VD2). Выходной фильтр служит для сглаживания пульсаций, создаваемых преобразователем. В отличие от повышающих и понижающих преобразователей, данный имеет четкое разграничение накопления и отдачи энергии и при этом она полностью проходит через дроссель (он определяет, сколько энергии сможет пропустить данный преобразователь). Корректирующие цепочки на диодах и транзисторах брались готовые (демонтаж с фабричных блоков питания; номиналы конденсаторов измерялись). Значение индуктивностей дросселей было измерено тестером компонентов и не является рекомендуемым (лучше брать расчет из документации на ШИМ, но там свои нюансы).

Модуль регулировки

Этот модуль построен на сдвоенном ОУ IC3 и имеет индивидуальный стабилизатор IC4. Регулируемый стабилитрон IC2 используется для получения опорного напряжения регуляторов R15 и R17. На первом канале ОУ выполнен компаратор стабилизатора (ограничителя) напряжения (2 вывод - вход опорного напряжения, 3 - вход с выходного делителя). Максимальное выходное напряжение определяется выходным делителем ( 2,45*(1+R13/R14) В) и при указанных номиналах составило 39,5 В. Для исключения влияния падения напряжения на выходном токовом шунте R21 "общий провод" модуля регулировки подсоединен к "общему проводу" преобразователя через этот шунт.

Регулятор (ограничитель) тока построен на втором канале ОУ по немного другой схеме: на 6 вывод ОУ подается сумма опорного напряжения и падения на шунте (оно отрицательно по отношению к опорному). Максимальный ток ограничения равен 2,45*(R19/R20)/R21 А (при указанных номиналах - 4,9 А), где 2,45 (В) - опорное напряжение IC2.

Далее сигналы обоих каналов суммируются сдвоенным светодиодом LED1 (это можно делать и обычными импульсными диодами, но в этом случае есть еще и индикация режима) и подается на "делитель" R3,R2 (это еще и токоограничивающий резистор для светодиода). Непосредственно с резистора R2 снимается сигнал обратной связи для ШИМ.

Резистор R23 выполняет роль холостой нагрузки преобразователя (не положена эксплуатация импульсных источников без нагрузки) и умышленно включен после токового датчика, а резистор R18 компенсирует это включение и задает минимальное ограничение тока (не желательно его заменять перемычкой, но номинал можно значительно снизить - сейчас минимальное ограничение около 0,5 А).

Внешний вид

Вид со стороны выводных деталей:

Вид со стороны проводников:

Возле стабилизатора для ОУ можно увидеть "одинокий" контакт - он предназначен для подключения питания внешнего ампервольтметра.

Работа

Ограничение (стабилизация) напряжения, выход 34 В, нагрузка - три последовательных вентилятора. 

Ограничение тока, нагрузка - лампочка.

Стабилизация напряжения, нагрузка та же.

Когда срабатывает защита ШИМ (определяется входным шунтом R1) индикатор режима гаснет вообще, а индикатор питания продолжает светить.

Несколько фактов:

• КПД преобразователя очень низкое - согласно документации на транзисторы, минимальное падение на них 2 В, а это уже -25%.
• в связи с низким КПД присутствует значительный нагрев радиатора (чем выше нагрузка, тем сильнее нагрев).
• изначально были применены транзисторы BDX53/54 (и несколько другие номиналы резисторов), но 54-й сгорел не дойдя до защиты ШИМ.

Теги:

• Конвертер
• ШИМ