В предлагаемом лабораторном источнике питания применено двухступенчатое преобразование выпрямленного напряжения: ШИМ преобразование в промежуточное напряжение и последующая линейная стабилизация. Основные технические характеристики устройства следующие: пределы регулирования выходного напряжения — от 1,3 до 30 В, коэффициент нестабильности на напряжению – 0,07 %/В, нестабильность по току нагрузки 0,1 %, максимальное входное (переменное) напряжение — 27 В, КПД преобразования при максимальном токе нагрузки — не менее 70 %.
Предусмотрена возможность изменения порога ограничения тока до 1,2 А, имеется нетриггерная защита от короткого замыкания со световой индикацией. Источник отличается малыми габаритами, минимальными тепловыми потерями (при токе нагрузки до 0,3 А теплоотводы не требуются).
Выпрямленное напряжение с выхода моста VD1 сглаживается конденсатором С1 и подается на вход ШИМ преобразователя, собранного на элементах DA1, VT2. VD2, L1. Применение микросхемы КР1156ЕУ5 свело к минимуму число пассивных элементов, но наложило ограничение на максимальное входное напряжение, которое в таком включении не должно превышать 40 В. ШИМ с помощью накопительного дросселя L1 и диода VD2 формирует промежуточное напряжение на конденсаторе С4.
На микросхемном стабилизаторе DA2 собран линейный регулятор напряжения. Регулируют его переменным резистором R12. Диоды VD3 и VD4 защищают микросхему oт обратных токов и отрицательных напряжений и введены в соответствии с рекомендациями по ее применению.
ОУ DA3 и резисторы R7 — R10 образуют дифференциальный усилитель, следящий за падением напряжения на стабилизаторе DA2. Коэффициент усиления DA3 выбран равным 1,5, что позволяет поддерживать установленное значение во всем интервале напряжений и токов, в том числе и при коротком замыкании выхода. Подстроечным резистором R2 регулируют падение напряжения при налаживании.
На элементах VT1, HL1, R1 выполнен сигнализатор короткозамкнутого состояния выхода. В нормальном режиме транзистор VT1 открыт, и падение напряжения на нем не превышает нескольких десятых долей вольта. При снижении напряжения на выходе источника до 0,7 В и менее транзистор VT1 закрывается и светодиод HL1 начинает светиться. О включенном состоянии источника питания сигнализирует светодиод НL2.
Весьма интересна роль резистора R5. При напряжении на нем более 120 мВ (среднее значение, определенное опытным путем) вступает в действие внутренний ограничитель ширины импульсов микросхемы DA1, превращая ее в источник тока. Этим свойством КР1156ЕУ5 можно воспользоваться для ограничения максимального тока нагрузки. Так, например, при сопротивлении этого резистора, равном 0,1 Ом, источник способен выдавать в нагрузку ток до 1,2 А, а при R5 = 1 Ом — только до 120 мА. Установив резистор сопротивлением 0,5 Ом и ограничив тем самым ток нагрузки значением 240 мА. можно отказаться от теплоотвода для микросхемы DА2 и от внешнего токового ключа ШИМ преобразователя (исключив транзистор VT2, резистор R3 и подключив вывод 2 DA1 к точке соединения дросселя L1 и диода VD2). В этом случае габариты изделия будут ненамного больше спичечного коробка.
В качестве ключа VT2 можно применить любой транзистор со статическим коэффициентом передачи тока базы более 30 и допустимым током коллектора не менее 3 А. В авторской схеме использовался КТ805АМ. У него неплохие частотные свойства, поэтому малы потери при переключении. Очень хорошо «ведет» себя на этом месте полевой транзистор IRF3205 — ему не нужен теплоотвод при токе до 1 А.
Индуктивность дросселя L1 может быть любой от 40 до 600 мкГн, единственное требование — он должен быть рассчитан на ток не менее 1,5А. Резисторы – МЛТ, С1-4 с допускаемым отклонением сопротивления от номинала ±10%, подстроечный резистор R2 — многооборотный проволочный СП5-2ВВ или подобный, переменный R12 — любого типа сопротивлением 4,7…6,8 кОм. Конденсаторы С1 и С4 — оксидные К50-35 емкостью 220…470 мкФ с номинальным напряжением 63В, остальные — керамические (КД2, K10-7, К10-17 и т. п.).
Налаживание источника питания сводится к установке подстроечным резистором R2 напряжения 2,5 В между выводами 2 и 3 DA2 (при 50-процентной нагрузке).
