Блок питания с управляемым выходным сопротивлением
На схеме обозначено:
- R1 — резистор МЛТ-0,5, 51 Ом
- R2 — резистор МЛТ-0,5, 100 Ом
- R3 — резистор МЛТ-0,25, 51 кОм
- R4 — резистор МЛТ-0,25, 100 Ом
- R5 — резистор МЛТ-0,25, 15 кОм
- R6 — резистор МЛТ-0,25, 3,6 кОм
- R7 — переменный резистор СП-1, 3,3 кОм
- R8 — резистор МЛТ-0,25, 47 кОм
- R9 — резистор МЛТ-1, 330 Ом
- C1 — конденсатор КБГ, 1,5 мкФ, 400 В
- C2 — конденсатор К50-35, 1000 мкФ, 50 В
- D1-D4 — диодный мост КЦ402А
- D5 — диод Д237А
- D6, D7 — диоды Д220
- VT1 — транзистор КТ972А
- VT2 — транзистор КТ203Б
В этом блоке питания реализована регулируемая отрицательная ОС (обратная связь) между выходом источника и транзисторным каскадом VT1. Каскад VT1 представляет собой регулирующий элемент, управляемый выходным сигналом от однокаскадного усилителя VT2. А величина выходного сигнала VT2 определяется разностью напряжений между переменным резистором-потенциометром R7 и источником опорного напряжения (диоды D6 и D7). Описанный блок питания, в сущности, представляет собой вариант регулируемого параллельного стабилизатора. Гасящий конденсатор С1 здесь функционирует как балластный резистор, а транзистор VТ1 — как параллельный управляемый элемент.
Работа блока питания происходит следующим образом: после включения в сеть накопительный конденсатор С1 разряжается через диод D5, а транзисторы VT2 и VT1 находятся в режиме отсечки (заперты). Они отпираются в тот момент, когда напряжение на базе VT2 сравняется с опорным на диодах D6 и D7. Выходное напряжение диодного моста при этом падает (поскольку его шунтирует транзистор VT1), снижается напряжение на С1, а транзисторы запираются. Как только они переходят в режим отсечки, напряжение на конденсаторе С2 снова возрастает, VT1 и VT2 открываются и весь цикл повторяется.
Таким образом, отрицательная ОС стабилизирует напряжение на выходе и оно остается постоянным как при подключенной нагрузке (сопротивление R9), так и на холостом ходу. Величину выходного напряжения можно регулировать положением движка переменника R7: нижнему (по схеме) положению соответствует выход 16 В, верхнему — 26 В. Если закоротить диод D6, то пределы регулировки составят 15-19,5 В. Максимальная выходная мощность блока питания равна 2 Вт, уровень пульсаций не превышает 70 мВ (на нагрузке).
Режим работы транзистора VT1 зависит от наличия нагрузки: линейный режим при работе с нагрузкой и режим ШИМ (широтно-импульсной модуляции) при холостом ходе. В последнем случае частота пульсаций напряжения на С2 составляет 100 Гц.
Для того, чтобы правильно подобрать емкость конденсатора С1, следует ориентироваться на два критерия. Во-первых, это максимальное напряжение при номинальной нагрузке, которое достигается только при соответствующей величине емкости. Выходное напряжение будет меньше требуемого при недостаточной емкости гасящего конденсатора. Во-вторых, на выходе выпрямительного моста вид осциллограммы напряжения должен оставаться неизменным. При правильно подобранной емкости С1 осциллограмма напряжения представляет собой последовательность положительных полуволн напряжения с усеченными вершинами. При этом каждая полуволна обязательно доходит до нулевой отметки, то есть постоянная составляющая отсутствует, иначе нарушится режим стабилизации. Амплитуда полуволн зависит от позиции движка R7 и при его вращении меняется по линейному закону.
При работе в линейном режиме транзистор VT1 почти не нагревается и может работать без теплоотвода. В режиме ШИМ (на холостом ходу) транзистор греется при максимальном выходном напряжении, когда движок R7 установлен в верхнее положение. Во избежание перегрева транзистора рекомендуется установить его на алюминиевый радиатор-«флажок». Например, это может быть квадратная пластинка 30х30х2 мм.
При подборе регулирующего транзистора VT1 нужно учитывать следующие параметры: большой коэффициент передачи; средняя по величине мощность (0,1-1 Вт); максимальное напряжение эмиттер-коллектор не превышает наибольшего выходного напряжения; величина тока коллектора в 2 раза больше значения тока нагрузки (макс.). В качестве регулирующего транзистора подходят приборы КТ972А, КТ829А, КТ827А или их аналоги. На место VT2 можно взять какой-либо маломощный компонент, например, КТ203 или КТ361.
Назначение резисторов R1 и R2 — защита регулирующего транзистора от бросков напряжения при включении устройства.