Лабораторный блок питания lm324. Лабораторный блок питания на базе LM324: обзор схемы и сборка (0-30В, до 2А)

Как собрать регулируемый лабораторный блок питания на операционном усилителе LM324. Какие особенности имеет данная схема. Каковы основные этапы сборки и настройки устройства. Какие характеристики можно получить при использовании этой схемы.

Общий обзор схемы лабораторного блока питания на LM324

Лабораторный блок питания (ЛБП) является незаменимым инструментом для радиолюбителей и специалистов по электронике. Одна из популярных схем ЛБП построена на базе операционного усилителя LM324. Рассмотрим ключевые особенности данной схемы:

• Диапазон выходного напряжения: 0-30В
• Максимальный выходной ток: до 2А
• Плавная регулировка напряжения и тока
• Стабилизация выходного напряжения
• Защита от короткого замыкания
• Индикация режимов работы

Схема использует LM324 в качестве основного управляющего элемента. Это позволяет реализовать точную стабилизацию напряжения и защитные функции при относительно простой конструкции.

Принцип работы основных узлов ЛБП на LM324

Рассмотрим принцип работы ключевых узлов данного блока питания:

Стабилизатор напряжения

Основой стабилизатора является операционный усилитель LM324. Он сравнивает опорное напряжение с выходным через цепь обратной связи. При отклонении выходного напряжения ОУ корректирует управляющее напряжение на регулирующем транзисторе.

Регулировка выходного напряжения

Выполняется с помощью потенциометра, изменяющего опорное напряжение для ОУ. Это позволяет плавно регулировать выходное напряжение от 0 до 30В.

Ограничение тока

Реализовано на отдельном ОУ, который контролирует падение напряжения на токоизмерительном резисторе. При превышении заданного тока схема ограничивает выходное напряжение.

Основные этапы сборки лабораторного блока питания

Процесс сборки ЛБП на LM324 включает следующие основные этапы:

1. Изготовление печатной платы по предоставленной схеме
2. Монтаж компонентов на плату
3. Установка силовых элементов (трансформатора, радиатора)
4. Сборка корпуса и монтаж органов управления
5. Настройка и калибровка выходных параметров

Рассмотрим некоторые из этих этапов подробнее.

Изготовление печатной платы для ЛБП

Печатную плату для данного блока питания можно изготовить несколькими способами:

• Самостоятельное травление в домашних условиях
• Заказ на специализированном производстве
• Использование макетных плат для прототипа

При самостоятельном изготовлении важно обеспечить качественное нанесение рисунка и равномерное травление. Это критично для стабильной работы аналоговых узлов схемы.

Заказ на производстве обеспечит профессиональное качество, но потребует дополнительных затрат. Это оправдано при серийном изготовлении.

Выбор и монтаж компонентов схемы

При выборе компонентов для ЛБП следует обратить внимание на следующие моменты:

• Мощность и теплоотвод регулирующих транзисторов
• Точность и стабильность резисторов в цепях обратной связи
• Качество электролитических конденсаторов фильтра
• Соответствие параметров LM324 требованиям схемы

Монтаж следует выполнять аккуратно, избегая перегрева компонентов и образования некачественных паяных соединений.

Настройка и калибровка выходных параметров

Точная настройка ЛБП включает следующие этапы:

1. Калибровка вольтметра и амперметра (если используются)
2. Настройка диапазона регулировки напряжения
3. Калибровка схемы ограничения тока
4. Проверка стабильности выходного напряжения под нагрузкой

Для настройки потребуется эталонный мультиметр и регулируемая нагрузка. Важно проверить работу во всем диапазоне напряжений и токов.

Возможные улучшения базовой схемы ЛБП

Базовую схему лабораторного блока питания на LM324 можно улучшить следующими способами:

• Добавление цифровой индикации напряжения и тока
• Реализация режима стабилизации тока
• Внедрение защиты от перенапряжения на выходе
• Добавление вентилятора охлаждения с термостатом
• Реализация дистанционного управления по интерфейсу

Эти улучшения повысят функциональность и удобство использования устройства.

Основные характеристики собранного блока питания

При правильной сборке и настройке лабораторный блок питания на LM324 обеспечивает следующие характеристики:

• Диапазон выходного напряжения: 0-30В
• Максимальный выходной ток: 2А
• Нестабильность выходного напряжения: не более 0.1%
• Уровень пульсаций: не более 5 мВ
• Точность установки напряжения: 0.1В
• Точность ограничения тока: 0.1А

Эти параметры позволяют использовать данный ЛБП для большинства задач радиолюбителя и разработчика электроники.

Регулируемый блок питания на ОУ LM324 (0-30В, 2А)

Регулируемый блок питания является одним из основных устройств в ремонтной мастерской или каждого радиолюбителя. Представленный блок питания, несмотря на простоту конструкции, имеет хорошие характеристики.

Он дает возможность плавной регулировкивыходного напряжения от 0 до 30 В, а также плавной регулировки тока в диапазоне до 2 А (2,5 А).

Принципиальная схема

Все устройство построено на четырехкаскадном операционном усилителе LM324. Элемент D работает как источник напряжения смещения. Усилитель погрешности блока питания построен на элементе С.

Элемент В служит для измерения выходного тока, а элемент А работает как компаратор, управляющий блоком светодиодов, сигнализирующим о переходе блока питания в режим стабилизации тока.

Потенциометр Р1 служит для регулировки выходного напряжения. Потенциометром PR1 регулируется порог ограничения тока блока питания.

Рис. 1. Схема регулируемого блока питания на ОУ LM324, напряжение 0-30В, ток до 2А.

Детали и налаживание

Монтажным потенциометром PR1 следует установить верхний предел регулировки тока следующим образом.

Потенциометр Р2 установить в максимальное положение. Выход блока питания нагрузить, например, проволочным резистором с сопротивлением несколько ом. Последовательно с резистором включить амперметр.

Регулируя выходное напряжение, следует установить ток, идущий через резистор, на 2 Ф. Вращая движком монтажного потенциометра PR1, добиваемся загорания светодиода.

Рис. 2. Микросхема LM324, назначение выводов.

В случае, когда невозможно установить максимальный выходной ток на уровне 2- 2,5 А, последовательно с диодом D7 следует установить еще один кремниевый диод любого типа, например 1N4148, BVP17 и т. п.

Провода, соединяющие потенциометры с платой, должны быть как можно короче. Питающий трансформатор должен давать напряжение 24-25 В (не более, так как это грозит повреждением микросхемы LM324) и ток, по крайней мере равный выходному току, который хотим получить с блока питания.

Удобно использовать трансформатор с разделенной вторичной обмоткой, например 2 х 12 В. В диапазоне низких выходных напряжений необходимо использовать половину напряжения трансформатора из-за теряемой мощности на транзисторе Т2.

Источник: ВРЛ — 100 лучших радиоэлектронных схем, 2004.

Леонид Кривенко. Блок питания для начинающих — Источники питания — Другое — Каталог статей и схем

Предлагаемый блок питания (БП) рекомендован на форуме CQHAM.ru для сборки начинающими радиолюбителями. С помощью этой рабочей проверенной схемы можно получить напряжение от 0 до 30 В. При этом БП не боится КЗ в нагрузке даже при максимальном напряжении на выходе, а предусмотренной в схеме защитой можно установить ток ее срабатывания от 0 до 10 А (выше не проверялся). В случае перегрузки ток удерживается на установленном значении. Воздействие ударной нагрузки в 10 А вызывает провал напряжения на 20 мВ в течение 10 микросекунд. При хороших трансформаторе (достаточно мощном, 150 Вт и больше) и фильтре пульсации на выходе не превышают 3 мВ при полной нагрузке.

 

За основу БП была взята статья из [1], схема стабилизатора переделана для получения заданных параметров (рис.1).

Минимальное напряжение на входе стабилизатора (с учетом пульсаций) больше выходного на 1.8 В при номинальном токе нагрузки. Опорное напряжение 8 В получено от двух стандартных стабилизаторов 7815 и 7808, соединенных последовательно. С  первого снимается +15V для питания LM324, а со второго,  соответственно, берется +8V для опорного напряжения, подающегося на входы ОУ.

 

Рис.1

 

На диодах VD2, VD3 выполнено устройство задержки включения стабилизатора. Дело в том, что питание  на ОУ регулирующей платы должно установиться раньше, чем включится стабилизатор. В дальнейшем,  на работу стабилизатора, эти элементы  никак не влияют.

При включении питания, пока емкость в 47 мкФ не зарядится через резистор 3 кОм и переход Б-Э транзистора VT3, последний будет открыт и насыщен, а стабилизатор будет закрыт и напряжение на выходе стабилизатора равно нулю. Через определенное время, когда конденсатор зарядится,  напряжение на выходе стабилизатора начнет возрастать.

        Усиленный сигнал с вывода 7 ОУ DA1 подается на вход компаратора DA4. Как только напряжение на его 10 ножке превысит напряжение, установленное  на 9 ножке, компаратор переключится и своим током через светодиод начнет открывать транзистор VT3. Напряжение на выходе блока начнет снижаться, компаратор DA4 переключится — напряжение начнет расти и т.д. Порог срабатывания DA4 однозначно определяется пороговым напряжением на 9 ножке, а оно выставляется (т.о. устанавливается требуемое напряжение).

Аналогично работает канал токового регулирования — только работает DA3.
        Остальная часть схемы БП особенностей не имеет.

 

В БП применена распространенная микросхема LM324 (в ее составе четыре  ОУ). Транзисторы можно поставить любые мощные n-p-n, но с 150-200% запасом по току нагрузки и соответствующим допустимым напряжением. Например, до 10 А хорошо работают 3-4 транзистора типа КТ819АМ – ГМ (А1-Г1). При желании получить 50 А в нагрузке,  нужно установить КТ829 на радиатор и увеличить количество выходных транзисторов КТ827 до 6-8,  с соответствующими выравнивающими резисторами в цепи эмиттера. Следует предостеречь «любителей большого тока» — если у Вас после выпрямителя и фильтра, допустим, 30 В, а вы снимаете с выхода БП 12 В при 10 А в нагрузке, то 180 Вт никакие транзисторы не выдержат.

Диоды VD2, VD3 — любые кремниевые на ток 1А.

 

Обведенная пунктиром часть схемы БП собрана на отдельной платке, на одностороннем фольгированном стеклотекстолите под установку SMD компонентов (рис.2). Остальные детали собраны навесным монтажом.

 

Рис.2

 

 При применении исправных элементов, безошибочной сборке и соблюдении правил монтажа повторяемость схемы БП 100%.

По переделанной схеме выполнено 3 блока, все запустились сразу, наладки собранной схемы БП не потребовалось. Никаких возбудов, испытания по полной нагрузке в течение 1 часа, транзисторы еле теплые на ощупь.

         В дополнение к вышесказанному — у автора в БП установлен канал термозащиты, включенный аналогично каналам U и I и плюс вентилятор с термодатчиком. Это свидетельствует о возможности доработок и модификации данной конструкции.

Удачи в повторении.

        Леонид Кривенко

 

Источники: 1. http://radiokot.ru/circuit/power/supply/24/

Лабораторный БП на основе Простого и доступного БП « схемопедия

Лабораторный блок питания

В этой статье я хотел бы рассказать о своем лабораторном БП, за основу которого была взята схема «Простой и доступный БП». Вариантов этого устройства довольно много, авторы постоянно что-то добавляют, вносят изменения, на тот момент, когда я начал собирать, последней версией была  v 13. Однако я немного изменил схему, в свою пользу, т.к. планировал использовать БП на большие токи и хотел добавить схему переключения обмоток трансформатора. Вот схема оригинал:

В своем варианте я убрал «Индикатор перегрузки» на DA 1.3 и «Схему измерителя тока» на DA 1.4 и т.к. теперь два  ОУ освободились, я решил на них же собрать «Схему переключения обмоток трансформатора», но об этом позже. Из-за этого была изменена схема стабилизации +12В для микросхемы ОУ, был использован отдельный источник питания со стабилизатором 7812. Также добавил силовых транзисторов, вместо одного 2N3055 я поставил пару 2SC5200. Максимальный отдаваемый ток теперь 5,6А. Вот мой вариант схемы:

В итоге мой вариант регулирует напряжение от 0 до 25В и может ограничивать максимальный ток на уровне от 0,01А до 5,6А. Для окончательной настройки схемы нужно установить максимальное напряжение резистором R13 и подобрать резисторы R14 и R16 для макс.  и мин.  тока соответственно.

Управление обмотками трансформатора

Бывают такие случаи,что нужно подключить к ЛБП какую-то низковольтную нагрузку, но с довольно большим током, например 5В при токе 5А. Тогда получается, что на силовых транзисторах будет падать несколько десятков вольт.  К примеру после диодного моста и конденсатора в фильтре у нас 30В, а на выходе ЛБП всего 5В, значит на транзисторе будет падать 25В, и это при токе в 5А, получается, что бедный транзистор как-то должен превратить 125Вт просто в  тепло. Одному мощному транзистору это не под силу, просто напросто произойдет тепловой пробой и он выйдет из строя, да и двум тяжко будет. На этой случай придумана схема, которая переключает обмотки трансформатора в зависимости от выходного напряжения ЛБП. К примеру, если нужно 5В, то зачем подавать на ЛБП 30В?

Ниже изображена схема переключения обмоток:

У меня же сам ЛБП и «схема переключения»  собраны на одной плате. Переключение обмоток происходит при напряжениях на выходе 12В и 18В. Настройка схемы сводится к установке нужных напряжений переменными резисторами. Резистором R2 устанавливается деление выходного напряжения на 10, т.е. если на выходе ЛБП 25В, то на среднем выводе R2 (ползунке)  должно быть 2,5В. Далее устанавливаем пороги срабатывания реле. Например у меня при 12В срабатывает первое реле, значит на 2 ножке микросхемы нужно установить 1,2В, соответственно при 18В  на 6 ножке устанавливаем 1,8В. Позже можно будет заменить переменные резисторы R3 и R5 на  два постоянных, спаяв их как делитель напряжения.

Охлаждение

В качестве радиаторов были собраны экспериментальные варианты из алюминиевых карнизов для штор, профили прикручиваются винтами к алюминиевой пластине ( признаюсь, хотелось бы потолще) и естественно промазываются термопастой. Эффективность таких радиаторов довольна неплохая. В верхней крышке корпуса есть отверстия для охлаждения.

Ампервольтметры

В качестве измерителя напряжения и тока была использована довольно известная схема на специализированной  мс  ICL7107. Я собирал по этой схеме:

Отдельное питание

Для питания индикации и микросхем LM324 в ЛБП используется отдельный трансформатор и стабилизаторы +5В и +12В.

О корпусе

Основой для корпуса стал кусок стеклотекстолита, толщиной около 6-7 мм. На нем все и собиралось, далее были прикручены передняя панель со всеми органами управления и индикацией и задняя с вентиляторами и сетевым разьемом. И сверху П–образная крышка, обклеенная синей самоклейкой.

Трансформаторы я использовал ТН 60. У них довольно мощные обмотки по 6,3В. Ток до 7А. По весу данный аппарат получился около 10кг.

Диодные мосты серии КВРС, 35-амперные, также посаженые на общий радиатор с силовыми транзисторами.

Вот общий вид моего ЛБП:

Прикрепленные файлы:

Двухполярный лабораторный блок питания с защитой на МК — Блоки питания — Источники питания

 

Необходимость в двухполярном лабораторном источнике питания с возможностью регулировки выходного напряжения и порога срабатывания защиты по току потребления нагрузкой возникла давно.
Еще давно собирал схему Сухова (из журнала «Радио», наверное 80-х годов). Работала нормально….. Но сейчас уже не устраивает по некоторым критериям…..

Так что пришло время замены старого девайса. После поиска по интернету остановился на двух вариантах.
Первый на ардуино. Собрал на макетной плате. Работает, напряжение регулирует, ток ограничивает. Но… На нагрузке проскакивают какие-то импульсы (при токе от 0,5А), что ни есть очень хорошо. Ссылка на статью, кому интересно: https://rcl-radio.ru/?p=57730.
Вторая схема понравилась больше. Вот оригинал.

Выходное напряжение подходит, а выходной ток до 3А. Собрал, характеристики устраивают. Приступаем к сборке.

Характеристики БП, который будем собирать, следующие – выходное напряжение 0-25 вольт, (двухполярное), ток до 1А, индикация на LCD индикаторе, защита от перегрузки (ограничение точно нужно, а триггерная на любителя), защита от перегрева, отключение нагрузки от БП.

Размеры корпуса зависят от габаритов транса. Вспомнил, что когда-то приносили на разборку муз.центр, там был подходящий транс. Долго лежал в загашнике, вот и пригодился. Замерил напряжения на выходе – почти все подходит, две обмотки по 22V (провод сечения около 0,7), одна 12V, провод такой же. Высота самого транса 35мм.

Теперь можно определиться и с размерами корпуса. По предварительным прикидкам размеры корпуса будущего блока питания 40х250х200мм. Радиатор силовых транзисторов на задней панели, охлаждение естественное.

Разработал платы БП, размеры 80х40. Собрал, проверил работоспособность. Ограничение тока установил на уровне 1А (реально 1,15-1,2А), для моих требований вполне достаточно. Это блок питания с «плавной» регулировками выходного напряжения, регулировкой ограничения по току и индикацией режима работы. В качестве регулирующего элемента используется полевой транзистор IRLZ44N.

Дальше определяемся с индикатором. Решил собирать схему на индикаторе Wh2602 и на МК мега-8 с индикацией тока и напряжения в обеих каналах из ранее публиковавшейся на этом сайте этой статьи.
Сделал для него только другие платы. Сам вольтметр; Схема

Печатная плата вольтметра;

Внешний вид платы вольтметра с установленными на ней деталями;

 

Собираем схему, вместо MC602 ставим LM358 (при проверке и настройке АВ-метра выяснилось, что нулевые показания амперметра при отсутствии нагрузки не выставляются, при установке LM358 дефект устранился).

Блок питания на 5 вольт для вольтметра сделал на отдельной плате. Собрана она на интегральном стабилизаторе 7805, который установлен на небольшую пластину из алюминия, толщиной 2-3 мм.

Плата, размеры видны на картинке. Все это можно уже ставить в корпус.

Для регулировки выходного напряжения использовал переменные многооборотные резисторы (заказывал на али). Для регулировки ограничения тока использовал сдвоенный резистор на 500 Ом (линейный).

Блок питания для схемы термозащиты, собран на интегральном стабилизаторе 7812. Схема включения типовая, рекомендуемая заводом изготовителем. 7812 устанавливается на общий радиатор.
Блок термозащиты и включения нагрузки. Схема.

На микроконтроллере PIC12F629, собрана схема контроля температурного режима радиаторов мощных транзисторов блока питания. Также осуществляется контроль за исправностью вентилятора и термозащита.
Внимание, в схеме применен датчик DS18S20, а не более популярный DS18B20. Эти датчики не взаимозаменяемые и не совместимы. Но в схеме так же можно использовать датчик DS18B20, в архиве лежат две прошивки, как под DS18S20, так и под DS18B20. Схемы включения их абсолютно одинаковые.

При включении питания – кратковременно включается вентилятор и проверяется его исправность (по сигналу датчика тахогенератора), если вентилятор исправен и температура в норме – включается реле, подавая питание на контролируемое устройство. По мере прогрева радиатора выходных транзисторов БП (при подключении к БП нагрузки) до температуры около 50^оС) – включается вентилятор, а если температура упала ниже 45^оС – кулер выключается. Т.е. имеется гистерезис в 5^оС. Когда температура достигнет 75^оС – срабатывает термозащита, нагрузка отключается, а если будет зафиксирована неисправность вентилятора – то термозащита срабатывает уже при 60^оС.
Транзистор Q1 управляет питанием реле. При срабатывании устройства на МК, питание с реле снимается. После остывания радиаторов подается снова.

Работа триггера на К1533ТМ2.
При подачи питания на МС триггер устанавливается в состояние «1» по входу S (цепочка R8 и С8 формирует уровни установки). На выходе Q1 устанавливается лог. «0» (0,2-0,5В). Транзистор Q3 закрыт, реле обесточено, нагрузка БП отключена (т.е. при включении БП на выходных клеммах напряжения нет).
При нажатии кнопки «POWER» конденсатор С9 заряжается через R7 и формирует импульс на входе С триггера. Триггер переключается в состояние «0». на выходе Q1 появляется лог. «1» (+4,5-4,8В). Транзистор Q3 открывается и включает реле, нагрузка БП подключается (при срабатывании термозащиты транзистор Q1 закрывается, тем самым отключает от «земли» эмиттер Q3, реле обесточивается, нагрузка отключается).
При повторном нажатии на кнопку»POWER» триггер переключается в исходное состояние, нагрузка отключается. Индикация на светодиоде. Одной из функций блока на 1533ТМ2 – реализация «триггерной» защиты при перегрузке (отключение обоих каналов БП, что не выполняется при ограничении тока).
Кнопка SB1 (с фиксацией) отключает «триггерную» защиту. Можно вместо неё поставить малогабаритный тумблер. SRD-05VDC-SL – используемое реле (ток до 5А, напряжение работы 5В).

Плата.

Датчик должен быть установлен именно на радиаторе, желательно применение термоконтактной пасты. Вентилятор пригоден только 3-х проводной, который с таходатчиком (большинство компьютерных кулеров).

Настройка блоков:

– платы стабилизаторов, настройка заключается в установки питания LM324 +6V (если использовать 7806 то настройка заключается в проверке напряжения), при условии, что все элементы исправны.

– плата АВ-метра, если МК прошита правильно, все элементы исправны, то настройка заключается в калибровке показаний на Wh2602.

– плата блока питания на +12V и +5V. Только проверка выходных напряжений.

– плата блок термозащиты и включения нагрузки. Если МК прошита правильно, то схема работает при условии, что все элементы исправны, настройки не требуется. Схема на К1533ТМ2 тоже настройки не требует.

Да, при программировании МК необходимо не затереть калибровочную константу. Я пользуюсь программатором GTR-USB, он при программировании её не трогает, а EXTRA-PIC удаляет, ранее уже были эксцессы.

Скачать файлы блока питания.
   

Линейный лабораторный БП на ОУ LM324. Заказ платы для БП на jlcpcb.com

Существует множество различных схем блоков питания и на сегодняшний день преимущественно применяются импульсные блоки питания. Они отличаются небольшими габаритами и достаточно высоким КПД. Их применяют во всей цифровой технике и даже в современном светодиодном освещении в качестве драйверов. Но есть у таких блоков питания один недостаток – это значительные пульсации на выходе. Если устройство чувствительно к подобным помехам, то использовать импульсный блок питания не получится.

Для устройств, требующих высокой стабильности питающего напряжения, применяют линейные блоки питания, которыми также оснащаются лабораторные блоки питания для питания различных тестовых плат.

Качественные лабораторные блоки питания стоят приличных денег и не каждый может себе позволить его приобретение, но зато в интернете можно найти множество схем блоков питания, которые каждый радиолюбитель может собрать самостоятельно. Далее мы, собственно, займемся сборкой такого блока питания по схеме, найденной в сети. Схема собрана на мощном транзисторе, состояние которого управляется с помощью операционного усилителя LM324. Считается, что блоки питания на ОУ также достаточно шумные, но в данном варианте шумы операционного усилителя сведены к нулю.

Для изготовления печатной платы, нужно ее для начала разработать. Существует множество программ, в которых используя базу компонентов можно достаточно быстро нарисовать многослойную печатную плату. Плата для нашего лабораторного блока питания разработана в программе SprintLayout.

Многие радиолюбители затем самостоятельно изготавливают плату с помощью вытравливания меди различными составами, ну а мы же пойдем другим путем, и закажем плату в Китае. Изготовление двухслойной платы обойдется в $2, четырехслойной в $5, заказывать будем на сайте https://jlcpcb.com.

Для заказа платы в компании JLCPCB придется подготовить все необходимые файлы, которые формируются на основе нарисованной платы в программе SprintLayout. Через меню этой программы необходимо сформировать гербер-файлы и упаковать их в архив. Я использовал архив ZIP.

Теперь непосредственно сам заказ. Переходим на сайт jlcpcb.com и переходим на страничку заказа платы, затем загружаем наш архив с гербер-файлами и ждем, что покажет сайт после проверки.

Когда система распакует и проверит файлы, на экране отобразится внешний вид платы с обеих сторон. Если вдруг будут замечены ошибки, появится соответствующее сообщение. В нашем случае ошибок нет и можно продолжать дальнейшее оформление.

При заказе печатной платы на jlcpcb.com, можно указать множество параметров платы, необходимых в вашем конкретном случае. Но при этом, изменение некоторых параметров может существенно повлиять на стоимость изготовления. Я обычно ничего не меняю и оставляю все по умолчанию. Далее нужно будет просто добавить заказ в корзину, указать адрес доставки и оплатить. Плата пойдет в работу только после оплаты. Изготовление платы займет от 1 до 3 дней, после чего ее сразу отправят выбранной почтовой службой на указанный при оформлении адрес.

Плата приходит в коробке с надписью JLCPCB, по умолчанию приходит 5 плат, герметично упакованных в пакет. Качество изготовления на высоте, текст хорошо пропечатан, отверстия необходимого размера и металлизированы, контактные площадки луженые.

Осталось только собрать эту плату. Все радиокомпоненты, необходимые для установки на плату, прописаны на печатной плате и на схеме электрической, размещенной ранее. Разводку платы с гербер-файлами, можно скачать по ссылке ТЫЦ.

После сборки вот что у меня получилось.

Плата работает, как и положено, регулирует выходное напряжение и хорошо его держит при значительных нагрузках. Процесс тестирования платы можно посмотреть в видео ниже.

Лабораторный блок питания 0-50 В, 3 А. Часть 2

В прошлый раз мы рассмотрели основные требования к нашему будущему лабораторному блоку питания — определились с требуемым напряжением в 50 вольт и током в 3 ампера. Для этого был выбран соответствующий трансформатор ТС-160, который в состоянии выдать нужную мощность. Упомянули, что на трансформаторе будет несколько вторичных обмоток, коммутацию которых будет осуществлять коммутатор вторичных обмоток, построенный на симисторах/тиристорах.

Получается, на данный момент есть примерная схема, которая будет использована за основу (см. первую часть). Также определились с трансформатором — купили, измерили размеры, посмотрели, как он будет крепиться к корпусу. Разводить плату пока не имеет смысла, поскольку не ясно каких размеров она должна быть и как радиокомпоненты на ней позиционировать. Поэтому, следующим шагом должен стать выбор корпуса подходящих размеров. Если вы хотите делать что-то совсем самодельное (из фанеры, оргстекла и прочего), тогда вам этот шаг не так важен — можно сделать будет опосля подходящий ящик нужных размеров, чтобы в него поместить плату, трансформатор, радиатор и остальное. Но мне хотелось взять корпус от готового изделия — в идеале это мог быть корпус от ЛБП. Но разбирать ЛБП, чтобы сделать ЛБП как-то не очень идея 

Корпус

Поиск стоит начать с местного сайта объявлений. Часто бывает, что даже простой просмотр объяв может дать какую-то идею. Ищем по слову «корпус», сортируем от самых дешевых. Иногда попадаются объявления с корпусами от старых измерительных приборов. Например, корпус от осциллографа С1-94 вполне мог бы подойти. Или от старого видеомагнитофона. Также вариант от спутникового ресивера. Здесь нужно исходить от размеров трансформатора, который уже имеется. Если совсем ничего нет — есть в продаже корпуса для РЭА различных размеров. Бывают как пластиковые, так и металлические. Вопрос цены. 

Как было в моем случаем. Просмотр объявлений особых результатов не дал. Как вариант разве что присмотрел корпус от ИБП (источник бесперебойного питания). Как правило, они стоят довольно таки дешево, если аккумулятор в них уже износился. Покупая такой прибор кроме самого корпуса получите еще и горку комплектующих на будущее (трансформатор, реле, «рассыпуху»). Затем я решил просмотреть местный радиорынок. Пол часа хоть бы и я уже щупаю подходящий корпус от стабилизатора напряжения Gemix GMX-500  Недолгие торги с продавцом, и стабилизатор куплен за 15 уе (2014 год). 

  

Кстати, новый корпус для РЭА (обычная черная пластиковая коробка) на тот момент стоила дороже этого стабилизатора. Плюс вдобавок вы получаете трансформатор ватт на 120, 4 реле, 2 X LM324, дюжину диодов, резисторы, показометры. Авось сгодится когда-то потом. Использовать родной трансформатор из коробки вряд ли удасться. Поскольку, скорей всего, там придется перематывать как вторичку, так и первичку. А вот кнопки, переключатели, держатели для предохранителей нам сгодятся для будущего устройства. 

Еще немного про панели стабилизатора. Вместо родных показометров будут стоять китайские электронные. Прямоугольные отверстия для них придется немного расширить. Надписи с лицевой панели стираются тряпкой с растворителем — но нужно тереть тряпкой в одном направлении. На задней панели нужно будет установить гнездо под сетевой шнур. Или оставить как есть (просто в моем случае как видно провод в месте изгиба треснул, поэтому было решено установить гнездо для сетевого шнура от ПК).

 

Трансформатор

Пару слов о трансформаторе ТС-160. На нём 4 основные силовые вторичные обмотки по 10 В переменного напряжения. Мотались они проводом 1.4 мм (диаметр). Провод выбирался исходя из нужного тока на выходе — 3 А. Мотать эти обмотки следует как можно плотнее. После желательно залить парафином или лаком. Потому как в моем случае, если этого не сделать, есть небольшой гул при работе и во время подключения обмоток есть небольшой щелчок.

Следующая обмотка на 15 В для питания микросхемы, вольтметра и платы переключения обмоток. Изначально она не планировалась. Базовая схема так рассчитана, что питание микросхемы через транзистор VT1 получает 12 В. И всё бы хорошо, но в один момент на этапе тестирования стабилизатор напряжения TL431 вышел из строя и VT1 пропустил всё входящее напряжение (около 55 В). И если LM324 не успела сгореть, то китайский вольтметр от такого перенапряжения удачно навсегда нас покинул. Поэтому «запитка» от отдельной обмотки спасёт в таких ситуациях.

Последняя обмотка на 9 В предназначена для питания амперметра. В деталях уже не вспомню, но пришлось делать отдельную обмотку для амперметра, поскольку он не хотел одновременно нормально работать от того же питания, что и вольтметр. Эта и предыдущая обмотки мотаются тонким проводом (0.5 мм хватит). Немного фотографий трансформатора до и после перемотки. 

  

После перемотки. В последствии шильдик немного изменился (добавлена еще одна обмотка). Также выходы первичек на 127 В были спаяны, чтобы освободить клеммы для доп. обмотки.

Как измерить толщину провода линейкой без микрометра и штангенциркуля

Расскажу про один лайфхак, который уже совсем не новый. Если у вас так случится, что нет под рукой микрометра и штангенциркуля, а толщину провода нужно как-то измерить, то можно поступить следующим способом. Берёте ручку, например, или отвёртку. Наматываете на неё 10 витков провода как можно плотнее друг к другу. Линейкой замеряете толщину получившихся витков и делите на 10 (количество витков). Это и будет толщина провода. Чем больше витков — тем меньше погрешность в итоге. Нужно еще брать во внимание изоляцию провода и отнимать её из получившейся толщины. Как видно на рисунке ниже, толщина витков около 13 мм. Делим на количество (10 шт) и получаем 1.3 мм. Это весьма грубо. Отнимаем изоляцию и берём во внимание, что конкретно в данном случае этот провод многожильный.

Тестовый стенд

Теперь можно приступать к сборке БП на макетной плате. Изначально всё собиралось на одном силовом транзисторе MJ2955. Его вроде, как и хватает для БП, но надёжнее собирать устройство на нескольких транзисторах, подключенных параллельно. Но для тестового стенда этого было достаточно. 

  

Как видно на рисунке выше — транзистор обязательно на радиаторе. На плате размещен потенциометр регулировки тока. Отдельно на проводах выведен регулятор напряжения (грубо/точно). В последствии было решено отказаться от точной настройки и оставить только грубую. Поскольку на лицевой панели корпуса места под два регулятора было; третий там бы некрасиво смотрелся. Но даже грубой настройкой можно вполне точно настраивать выходное напряжение.

Отдельно на проводе вынесен терморезистор. Нагревая термофеном можно выставить порог срабатывать термозащиты (подкручивая резистор). По идее разработчика платы этот датчик должен был находиться на радиаторе вместе с силовыми транзисторами на радиаторе. Но в моём варианте он находился около диодного моста на трансформаторе. Об этом будет потом в доработках. 

Также стоит отметить, что на текущем этапе не использовался коммутатор обмоток — обмотки были включены последовательно и на вход БП поступали нужные 55 вольт. Поэтому, продолжительно такой БП не смог бы работать без вентиляторного охлаждения и на таком малом радиаторе. Но это же только тестовый стенд, потому так. 

  

На рисунках выше вместо одного транзистора уже три в параллель. Также добавляются уже вольтметр и амперметр. Затем плата вольдобавки (коммутатор обмоток). Немного про неё в первой части упоминалось. 

Дальше докуплены еще 3 транзистора TIP147. Симисторы (после они были заменены на тиристоры) на проводах вынесены отдельно от платы.

  

Симисторы BTA06-600C, на которых так и не удалось собрать нормально работающий коммутатор обмоток. Вместо них использованы тиристоры BT151-500.

Забегая наперёд, ниже показана уже готовая плата, но пока всё еще на проводах.

 

Изготовление плат

Когда уже была распаяна макетная плата со всеми компонентами и всё было протестировано, пришло время разводить и изготавливать полноценную плату. Особых хитростей здесь нет, нужно только делать дорожки потолще там, где будут протекать большие токи. Плата изготавливалась самостоятельно методом ЛУТ (лазерно-утюжной технологии). Не сказать, что всё хорошо гладко на тот момент. Кое-где тонер отслоился и на больших полигонах бывали «дырки», которые были видно на просвет. Поэтому от метода с нанесением тонера на офисную бумагу и бумагу от журналов я впоследствии отказался в пользу фотобумаги. Об этом как-то в другой статье можно будет рассказать. Хотя информации в интернете уже достаточно. Для травления использовалась лимонная кислота и перекись водорода.

  

Кроме основной платы еще была небольшая панелька под светодиоды на лицевую панель и для кнопки.

 

Доработка корпуса

Разумеется, что платы изготавливались под габариты корпуса. Нужно рассчитывать, как станет трансформатор, как разместить конденсатор выпрямителя, не будут ли упираться вольтметр и амперметр во что-то. Корпус также нуждался в некоторых доработках.

  

Радиатор

Радиатор был куплен на радиорынке. Удовольствие это не дешевое и цельный кусок алюминиевого профиля будет стоить как половина купленного стабилизатора. Но от этого куска профиля вам понадобится только половина. Но если у вас корпус будет других размеров и будет возможность поставить радиатор больших размеров — так и делайте. В радиаторе с обратной стороны нужно будет высверлить отверстия для крепежа к задней панели корпуса. А также отверстия для крепления транзисторов и тиристоров. Также на него стоит поместить и диодный мост выпрямителя. Транзисторы нужно ставить на слюдяную пластину.

Кроме сверления отверстий, нужно будет еще нарезать в них резьбу метчиком на 3-4 мм. Тут важно не сорвать резьбу. А то бывало … 

  

Сборка

Ниже показан главный радиатор с транзисторами и симисторами. Как выяснилось в последствии, симисторы «вылетали» при нагрузке. Потому эта плата потом была переделана под тиристоры. Также на первом рисунке можно увидеть терморезистор, который закреплен на радиаторе — он потом был перемещен на диодный мост. 

   

  

Ниже показана переделанная под тиристоры плата и дальнейшая сборка.

  

  

 

Дальше было подключение трансформатора и его установка. Кстати, если открутить трансформатор от шасси то он беспрепятственно откидывался. На днище корпуса 2 из 4 отверстий уже подходили под крепёж трансформатора. А плата к днищу прикреплена с помощью пластикового уголка, которым крепилась «родная» плата стабилизатора. При разводке платы нужно было учесть этот момент и оставить под уголки место.

  

  

 

 

Собранный лабораторный блок питания

Сборка завершена. Можно накидывать крышку и любоваться 

  

  

Дальнейшие доработки

А теперь о грустном. На момент написания этой статьи данный блок питания проработал уже около трёх лет. Используется не часто. Какие недоработки в нем выявились спустя некоторое время? Во-первых, это диодный мост. Как видно на фото он располагается на самой плате. В процессе работы он будет греться. Мною это было недооценено, считая, что мост не особо будет греться. Но это не так, если вы будете работать в продолжительном режиме. В текущем состоянии (до доработок) на максимальном токе и и напряжении в 50 В на выходе через минут 3-5 диодный мост нагревается до критической температуры. Поначалу на этапе проектировки и сборки был установлен небольшой радиатор. Его совсем не хватало. Не некоторых фото можно его видеть. После был установлен радиатор поболее и с медной пластиной. Но это, в общем-то, никак не решило проблему — долго с таким БП при существенной нагрузке работать не выйдет. 

  

 Даже эта замена ничего не решила, потому что радиатор этот греется внутри БП и теплый воздух никак наружу не вытягивается. Поэтому, даже еще больший радиатор особо разницы не сделает. Но чтобы хоть как-то улучшить охлаждение было решено перенести диодный мост на трансформатор — он вроде как с корпусом контактирует, да и нагреть такой кусок железки займет большее время. 

На мостик был прикреплен терморезистор, который отключал БП при значительном нагреве. Получается так, что трансформатор с диодным мостом быстрее успеют нагреться, чем радиатор с транзисторами. В общем-то, это уже лучше, чем было, но все равно такое себе решение. Если будете делать, то обязательно выносите мостик на основной радиатор к транзисторам. Также попался под руку подходящий вентилятор от процессорного куллера Intel, который хорошо становился на основной радиатор. 

Вот в общем-то и всё. Кстати, в этом БП использованы 2 предохранителя — один сетевой, который прерывает входящие 220 В (2 А). Второй на схеме вольтдобавки указан (4 А). Держатели для предохранителей были изначально в купленном стабилизаторе.

Ниже представлена разведённая плата под печать (основная). Все платы доступны для скачивания в архиве ниже.

Простой и доступный блок питания 0..50В

Хотелось бы представить вниманию читателя замечательную схему лабораторного блока питания (ЛБП) с регулировкой стабилизированного напряжения 0..50В и регулировкой тока до 1,5А.

Разработка простого и доступного блока питания (ПиДБП 0…50В) велась на форуме сайта «Паяльник» по инициативе пользователя с именем Olegrmz. На момент написания этой статьи, на форуме ветка насчитывала около 500 страниц обсуждения данной схемы и примерно 18 её вариантов. Все варианты рабочие со своими особенностями. Наиболее стабильная и популярная версия простого и доступного блока питания – это версия v16y2. Именно ее я хочу представить вниманию читателя.

Преимуществом схемного решения ПиДБП в отличие от общепринятых схем на операционных усилителях (ОУ) является то, что выходное напряжение может достигать 50В, а не ограничиваться напряжением питания ОУ (32В), как в подавляющем большинстве схем ЛБП.

Стабильность устройства и его повторяемость просто замечательные. Поэтому, я рекомендую читателю собрать этот простой и доступный лабораторный блок питания для своей домашней мастерской.

Схема простого и доступного БП 0…50В (версия v16y2)

 

Схема состоит из следующих узлов: выпрямитель с фильтром, стабилизатор напряжения +12В, стабилизация напряжения, стабилизация тока, индикация, регулирующий узел и защита от перегрева.

Выпрямитель состоит из понижающего трансформатора TV1, диодного моста VDS1 и фильтра C1.

Стабилизатор напряжения +12В выполнен на основе микросхемы VD1 и на транзисторе VT1. Стабилизированным напряжением +12В питается операционный усилитель DA1. Также это значение используется, как источник опорного напряжения в узлах регулировки.

Регулирующий узел состоит из двух транзисторов VT2 и VT4, включенных по схеме составного транзистора для увеличения коэффициента усиления. VT4 является самым нагруженным элементом. На нем рассеивается большое количество тепла, пропорциональное разности между входным и выходным напряжением при протекании через него тока нагрузки. Транзисторами VT2 и VT4 управляет VT3.

Как видно по схеме, транзистор VT2 прямой проводимости (PNP). Ниже представлена схема включения транзистора с обратной проводимостью NPN. Именно под такую структуру (NPN) транзистора VT2 разведена печатная плата (ссылка под статьей).

Узел стабилизации напряжения выполнен на ОУ DA1.1, который сравнивает часть напряжения с выхода лабораторного блока питания (инверсный вход) с частью опорного значения (прямой вход), а сигнал рассогласования поступает на базу транзистора VT3.

Узел стабилизации тока выполнен на ОУ DA1.2, который сравнивает падение напряжения на шунте R27 (падение на нем пропорционально току нагрузки ЛБП) с частью опорного значения. Сигнал рассогласования поступает на транзистор VT3. Узлы стабилизации тока и напряжении работают параллельно и это плюс в скорости работы системы автоматического регулирования.

Узел индикации выполнен на ОУ DA1.4, работающим как компаратор, который управляет свечением светодиодов HL1 и HL2 в зависимости от режима стабилизации (тока или напряжения). Этот узел не обязателен, но мне очень удобно видеть порог включения режима стабилизации тока при проверке некоторых устройств.

При замкнутом ключе S1 блок питания перестает работать в режиме стабилизации тока, а включается триггерная защита (DA1.2 взаимодействует с DA1.4), которая при превышении установленного порога снижает до нуля выходной ток ЛБП до тех пор, пока не будет разорван ключ S1.

Узел тепловой защиты также не обязателен и монтаж его элементов выполняется по желанию. Выполнен он на операционном усилителе DA1.3. Этот операционный усилитель сравнивает часть опорного значения со значением делителя R31R32. При росте температуры сопротивление R31 уменьшается и на инверсном входе DA1.3 потенциал увеличивается и когда он будет больше чем потенциал на прямом входе (установленное значение с помощью R34) то на выходе DA1.3 появится земля (GND). При этом светодиод HL3 засветится, транзистор VT3, а вслед за ним VT4 и VT2 закроются. На выходе блока питания будет нуль. Это полезная функция, если габариты теплоотвода транзистора VT2 не позволяют долговременно рассеивать необходимую мощность. Также, это полезно, если радиатор силового транзистора установлен внутри корпуса, без принудительного охлаждения.

Подстроечный резистор R22 позволяет выставить максимальное напряжение на выходе блока питания под возможности трансформатора. Его необходимо подстраивать на номинальном токе.

Переменным резистором R26 регулируется ток, а резистором R20 регулируется напряжение.

Диод VD2 защищает элементы схемы от встречного напряжения. Это необходимо, когда к блоку питания подключается аккумулятор или устройство с заряженными емкостями.

Диод VD5 защищает от перепутывания полярности при подключении нагрузки, например того же аккумулятора или заряженной емкости.

Компоненты схемы

Все номиналы указаны на схеме, и если их все соблюсти при сборке, то он запустится без проблем. Также на схеме в скобках указаны номиналы для входного напряжения 50В.

Микросхема DA1 является счетверенным операционным усилителем LM324. Все четыре канала независимы друг от друга. Особенностью этого ОУ является наличие на его входах PNP транзисторов. Поэтому, при замене LM324 необходимо подбирать аналог с наличием биполярных PNP транзисторов на входе, а также, чтобы аналог мог обеспечить близкое к нулю выходное напряжение смещения нуля. Микросхему LM324 можно заменить двумя микросхемами LM358 (потребуется новая разводка печатной платы).

Диодный мост можно собрать из выпрямительных диодов 1N5408 или применить готовый мост типа KBU610 или KBU810. Фильтрующая емкость C1 (10 000мкФ) при заряде будет обеспечивать довольно большой ток через мост, это нужно учитывать.

Для удобства регулирования выходных параметров блока питания необходимо применять переменные резисторы R20 и R26 с линейной зависимостью. Если применить потенциометры с логарифмической зависимостью, то при повороте их ручек на один и тот же угол сопротивление будет изменяться неравномерно. Это особенно заметно, если на корпусе нарисована равномерная (линейная) шкала с цифровыми значениями.

Подстроечные резисторы R22 и R34 лучше применить многооборотные типа 3296W, они позволяют плавно и удобно выполнять настройку устройства.

В качестве R31 я использовал термистор сопротивлением 10кОм с отрицательным температурным коэффициентом.

Транзистор VT2 для печатной платы, приложенной к статье должен быть NPN проводимости. Его номинальный ток коллектора и Uкэ выбирается с запасом. Кроме того, должен быть запас рассеиваемой мощности. Так, при Uвх=50В, Uвых=3В и Iнагр=1,5А рассеиваемая мощность на транзисторе будет равна P=(50В-3В)×1,5А=71Вт. Что очень даже немало. Для такого случая транзистор должен быть рассчитан на рассеиваемую мощность не менее 100-120Вт и иметь хорошее охлаждение (читать ниже).

Я в качестве VT2 установил 2N3055, можно поставить TIP35C или 2SC5200.

Охлаждение

Охлаждать необходимо корпус VT2. Теплоотвод нужно устанавливать снаружи корпуса блока питания для эффективной естественной конвекции, либо необходимо применять активное (принудительное) охлаждение. Площадь радиатора при пассивном охлаждении рекомендую выбирать расчета 10-20см² на 1Вт рассеиваемой мощности транзистора, которая равняется P=(Uвх-Uвых)×Iнагр. Если планируется долговременная работа с нагрузкой то берем 20см² на 1Вт, а если ЛБП будет использоваться только для проверок или запуска устройств, то можно обойтись и 10см² на 1Вт.

Трансформатор

Вторичная обмотка трансформатора должна быть рассчитана на ток, не меньше максимального тока нагрузки (1,5), а лучше, чтобы он имел запас. Напряжение вторичной обмотки выбирается под нужные параметры ЛБП. Я рекомендую для Uвых=30В применить трансформатор на ~24В, так как после выпрямления на емкости С1 на холостом ходу напряжение будет в 1,41 раз больше (34В), а после стабилизатора снизится на несколько вольт. Применение трансформатора с обмоткой ~24В избавит от пересчета некоторые элементы схемы. Для Uвых=50В я рекомендую применить трансформатор с вторичной обмоткой 36В.

Также для уменьшения рассеиваемой мощности на регулирующем транзисторе рекомендуется применять трансформатор с двумя-тремя вторичными обмотками и добавить тумблер или коммутатор обмоток. Можно применить трансформатор 12В+12В, и сделать переключатель для переключения режимов регулировки напряжения от 0 до 15В и от 15В до 30В.

Стабилизатор ЛБП можно питать от импульсного источника питания, тогда входную емкость C1 необходимо уменьшить до нескольких сотен микрофарад.

Печатная плата

Печатная плата имеет размеры 72×75мм. Она взята из ветки форума по разработке ПиДБП. Разведена плата без выпрямителя и фильтрующих конденсаторов, то есть, только сам стабилизатор.

Номера выводов каналов микросхемы DA1 на схеме и печатной плате разнятся, точнее каналы подключены по принципу разводки печатной платы (как проще, так и подключены). Вообще без разницы, какой канал из четырех будет DA1.1, а какой будет DA1.2 и так далее, главное соблюдать схему подключения.

Для удобства, монтаж необходимо начинать с перемычек и резисторов.

Далее монтируются все остальные компоненты, от меньших к большим.

Запуск и испытания

При сборке я обнаружил, что на плате почему-то нет выходных емкостей C5 и C7. При испытании ПиДБП пришлось их установить навесом, чтобы быть уверенным, что данные емкости никак не замедляют и не выводят из стабильной работы систему автоматического регулирования. Меня интересовал момент скорости изменения напряжения на выходе ЛБП при регулировке и скорость работы защиты от КЗ, успеет ли она отработать короткое замыкание. При испытаниях защита работала отлично, а также отлично изменялось при регулировке значение Uвых.

Первый запуск блока питания я выполнял от китайского ЛБП (30В), ограничив его выходной ток в районе 50мА, чтобы в случае неправильной работы испытуемого устройства не сжечь его.

После запуска ПиДБП я убедился, что регулировка Uвых производится во всем диапазоне от 0 до 23В. Далее с помощью R22 я поднял Umax с 23В до 28В. Позже под нагрузкой 1А я еще раз выполнил корректировку максимального значения Uвых.

После чего, я приступил к проверке нагрузочной способности. Сначала нагрузил ПиДБП резистором 51Ом, опустив его в ванночку с водой. С помощью вращения потенциометра R26 я убедился в правильном функционировании узла стабилизации тока, значение Iнагр изменяется плавно от 0 до 0,5А.

Далее я выставил на выходе испытуемого устройства 2В и нагрузил резистором 4Ома, который я установил на радиатор. Ручку R26 выкрутил на максимум. Плавно вращая ручку R20 я увеличивал Uвых и наблюдал за нагревом элементов и смотрел по амперметру показания. При достижении значения 1,4А рост тока остановился. То есть максимальный ток нагрузки составил 1,4А.

Можно сделать наоборот, R20 выкрутить на максимум, а R26 в минимум, нагрузить низкоомным резистором (например 4Ома). Плавно вращая R26 проверить ограничение на отметке 1,4А.

Далее при подключенной нагрузке я замкнул выход, ничего плохого не произошло, стабилизация тока работала отлично. После этого я отключил нагрузку и замыкал выход на разных значениях Uвых, стабилизация тока включалась при 1,4А отлично, защищая от пробоя регулирующий транзистор. Последним этапом проверки ПиДБП на КЗ с условием короткого замыкания на выходе, устроенное перед запуском. В этом случае защита функционировала также без нареканий. При замкнутом ключе S1, при достижении установленного порога Iнагр, срабатывал триггер и на выходе блока питания ток не протекал до тех пор, пока ключ S1 не был разомкнут.

Чуть позже я устроил еще немаловажную проверку, подключив на выход аккумулятор 12В 5А при малом Uвых, то есть, организовав для испытуемого устройства встречное напряжение. Диод VD2 со своей задачей справился отлично. Кратковременно подключив аккумулятор обратной полярностью, невзирая на искры, диод VD5 выдержал, хоть и кратковременно. Подразумевается, что между аккумулятором и блоком питания должен устанавливаться предохранитель.

Защита от перегрева настраивается на нужную температуру. Можно нагреть воду в стакане до необходимой температуры, опустить туда корпус термистора и вращением движка R34 добиться начала свечения HL3.

При запитывании ПиДБП от китайского лабораторного блока питания, на выходе при нагрузке 1А с помощью осциллографа С1-94 я пытался посмотреть пульсации, но они настолько малы и с учетом старенького аналогового осциллографа С1-94 я увидел только наводки на щупе.

При проверке от трансформатора 24В 1,5А с емкостью 2×4700мкФ пульсации были также незначительны (вертикальная развертка 10мВ на деление).

Умощнение схемы

Я считаю это немаловажная тема, так как многим радиолюбителям нужен лабораторный блок питания с нагрузочной способностью до 3А и более.

Умощнение схемы ПиДБП заключается в параллельном соединении дополнительных силовых транзисторов VT2. Количество транзисторов определяется исходя из мощности. Так для блока питания 30В 3А необходимо устанавливать два транзистора 2N3055.

Так как транзисторы имеют разброс параметров, то в разрыв эмиттеров необходимо устанавливать мощные (2Вт) выравнивающие резисторы 0,1Ом. Без выравнивающих резисторов силовые транзисторы могут выйти из строя в виду неравномерно распределенного тока нагрузки между ними.

Вторым этапом умощнения является изменение номинала шунта R27, иначе выходной ток будет ограничен значением 1,4А.

Номинал R27 выбирается исходя из следующего правила: при максимальной нагрузке падение напряжения на R27 должно быть 500мВ.

Rш=0,5В/Imax.

Для тока 3А сопротивление шунта 0,166Ом (из стандартного ряда 0,15Ом). Для 5А выбираем 0,1Ом.

Емкость C1 выбирается исходя из минимальных требований 2000мкФ на 1А, иначе будут значительные пульсации.

Ну и не забываем про диодный мост, его ток должен выбираться с запасом.

Больше никаких изменений в схеме делать не нужно.

Печатная плата ПиДБП 0..50В СКАЧАТЬ

Ссылка на ветку форума

Лабораторный блок питания «DIY Electronics

Прохладный! Втайне я какое-то время хотел создать собственный лабораторный блок питания. Однако я не понимаю, как вы это сделали. Буду признателен за пошаговую инструкцию!

Очень хорошо. Хотели бы вы создать одноразовый настенный трансформатор переменного тока в переменный, или вы знаете кого-нибудь или компанию, которые могли бы это сделать?

Возможно, позже я напишу инструкцию в формате PDF. А пока я перерисовываю макет стрип-карт, чтобы упростить его.Надеюсь, это поможет.

Какое напряжение / ток может обеспечивать эта цепь? Я очень хотел сделать тот, который будет обеспечивать питание 12 В при 10 А.

Я использую трансформатор на 500 ВА. Теоретически на 50В максимальный ток составляет около 10А. Поскольку оба 2N3055 могут поддерживать ток до 30 А (по 15 А каждый), предел зависит от самого трансформатора. Если у вас трансформатор большего размера, возможно, вы можете увеличить это значение. Но вам нужен радиатор побольше. Я никогда раньше не пробовал тестировать ограничение по току (боюсь сжечь).

Некоторые вопросы и комментарии по этому блоку питания:
1. В вашей монтажной плате используется дискретный диодный мостовой выпрямитель, в то время как спецификация материалов требует двухполупериодного выпрямителя.
2. LM384 рассчитан на 3–38 В, но, насколько я понимаю, эта схема питает его постоянным током> 50 В (нерегулируемый), или я что-то упустил?
Спасибо

ответ № 1
опс! Я планирую использовать отдельный диод, но когда я нашел 1 старый двухполупериодный выпрямитель из запасных частей, я забыл о нем. Простите за это.На картинке видно, диода нет. Я прикрепляю двухполупериодный выпрямитель возле выхода трансформатора.

ответ # 2
На самом деле я не знал о пределе (38 В), но то, что я знаю, я измерил на выходе трансформатора, и показания показывают мне 50 В. У кого-нибудь есть объяснения по этому поводу?

Я обнаружил, что ваш источник питания идеально подходит для домашнего анодирования из-за режима постоянного тока. Не могли бы вы подробнее рассказать об операции.У меня есть все запчасти кроме счетчиков и стабилитрона. Я, наверное, просто подключу цифровой измеритель вместо панельных. Есть ли диапазон значений, которые будут работать для стабилитрона, я, кажется, не могу найти 9,1 в своем ящике для мусора. будет работать 12 или 13 вольт?

Пожалуйста, перейдите по этой ссылке для получения подробной информации о схеме управления напряжением.
Я пытаюсь смоделировать его стабилитроном 12v, и он работает. Вы можете поэкспериментировать с этим. Возможно, вы можете заменить всю секцию простым делителем напряжения, который может дать ~ 95% выходного напряжения трансформатора.

Спасибо за ваш ответ. Мой опыт работы с электричеством очень базовый, в основном это самоучка на основе интернет-исследований. Я могу построить из ваших планов, но у меня нет знаний, чтобы заменить детали или изменить схему. После долгих поисков ваш источник питания стал лучшим из всех, что я нашел для моей цели (анодирование и обычное использование в магазине).

Это амбициозный проект. Чтобы ответить на ваш вопрос об измерении 50VRMS, которое вы сделали: RMS — это мера того, сколько вольт постоянного тока будет обеспечивать одинаковую мощность для некоторой нагрузки — поэтому, если вы подключите резистор 50 Ом непосредственно к выходу этого трансформатора, он потеряет примерно 50/50. = 1 А тока и рассеиваемая мощность 1 А * 50 В = 50 Вт.

Но на выходе трансформатора — переменный ток, а это означает, что СРЕДНЯЯ мощность будет 50 Вт. Фактически, Пиковая мощность, рассеиваемая при нагрузке 50 Ом (которая происходит 50 раз в секунду), намного выше. Пиковое напряжение синусоидального источника примерно в 1,4 раза выше среднеквадратичного напряжения!

Итак, если вы измеряете напряжение на накопительном конденсаторе 2200 мкФ, И трансформатор ДЕЙСТВИТЕЛЬНО подает 50 В RMS, то вы обнаружите около 70 В или около того. Если вы найдете там 50 В, значит, ваш трансформатор обеспечивает 50/1.4 = 36 В. RMS.

Эти измерения лучше проводить с небольшой нагрузкой, потому что без нагрузки выходное напряжение трансформатора может превышать номинальное напряжение.

Я серьезно сомневаюсь, что ваш трансформатор действительно на 50 В RMS, потому что этот бедный маленький LM324 наверняка лопнет при питании от 70 В постоянного тока. Какое постоянное напряжение вы измеряете на этой крышке 2200 мкФ?

Этот комментарий был удален администратором блога.

Накопительный конденсатор емкостью 2200 мкФ довольно мал.По моим расчетам, при нагрузке 1 А он будет разряжать примерно 5 В между каждым выпрямленным циклом 100 Гц.

При нагрузке 2А это будет больше похоже на 9В.

Имейте это в виду — большие нагрузки могут привести к слишком низкому падению шины питания постоянного тока. Решение состоит в использовании емкостного конденсатора большего размера.

Тот маленький транзистор BC109C в беде — 2N3055 имеет крошечное hfe 30 или около того, что означает, что BC109C должен обеспечивать до 3% от общей токовой нагрузки! Если на выходе блока питания установлен низкий уровень (скажем, 10 В), то этот маленький парень должен упасть почти на 40 В! (Предполагая, что нерегулируемая шина питания составляет 50 В).Если он также подает 3% нагрузки 1 А на базы 2N3055, он обречен, потому что он рассеивает 40 В x 30 мА = 1,2 Вт. Если не изменяет память, он годится только на 300 мВт.

Расчеты наихудшего случая предполагают, что блок питания должен обеспечивать выходное напряжение, близкое к нулю, и почти ВСЕ это будет сброшено через BC109C! Теперь, зная максимальный ток, на который рассчитан этот блок питания, помните, что 30% этого тока поступает от BC109C. Например, если вы планируете установить предел 3 А, вплоть до минимального выхода 3 В, то ваши расчеты могут быть такими:

(50 В — 3 В) x 3 А * 3% = 4.2W

Это большая мощность для небольшого транзистора, и это одна из причин, почему лабораторные источники питания такие дорогие! Дешевое решение этой дилеммы — использовать силовой транзистор мощностью 50 Вт (не BC109C), установленный на радиаторе — я думаю, LM324 сможет управлять им. Еще лучше, используйте power darlington, чтобы держать операционный усилитель как можно более разгруженным.

Извините — не транзистор на 50 Вт — достаточно 5 Вт.

Еще одно наблюдение: с двумя эмиттерами 2N3055, соединенными таким образом, только один из двух транзисторов будет выполнять какую-либо работу.Это связано с тем, что транзистор с наибольшим Vbe не будет иметь такого смещения в проводимости, как другой, который, таким образом, будет сосредоточен почти на всем токе эмиттера. С таким же успехом можно использовать только один 2N3055.

Чтобы такое распределение нагрузки работало, необходимо буферизовать эмиттеры с небольшим сопротивлением, скажем, 1 Ом. Это дает эмиттерному напряжению некоторую свободу перемещения, а дисбаланс между транзиторами менее важен.

Разумеется, на буферных резисторах будет падение напряжения.При нагрузке 4 А каждый транзистор 2N3055 потребляет 2 А, а их эмиттерные резисторы (1 Ом каждый), таким образом, будут падать на 2 В. Это 2 В * 2 А = 4 Вт мощности каждый. Так что сделайте их прочными.

Привет, ребята,
Я бы хотел построить блок питания 220 В для автомобильного усилителя на 12 В (100 Вт); вы можете мне помочь ? спасибо Стивен

> После тщательного изучения лабораторной> схемы питания, я предлагаю некоторые> доработки. Используйте ленточный> трансформатор (17 + 17 В) для управления мощностью> Рассеяние PASS TRS 2N3055.
> Используйте цепь измерения напряжения, чтобы> выбрать 17 В переменного тока или 36 В переменного тока.Замените> BC109 на BC160 или BD135. Добавьте резисторы 0,1> Ом 3 Вт между> 2N3055, эмиттером и выходом. Для экономии> LM234 используйте запасной блок питания> 24 В. Думаю, это поможет.

Если я использую трансформатор меньшего размера (например, 24 В переменного тока), можно ли будет использовать эту схему? Или надо что-то доработать (стабилитроны, резисторы?)

Теоретически да. AFAIK, ваше максимальное напряжение может быть более или менее 22,7 В.

Привет

Мне очень нравится этот дизайн, может кто-нибудь подскажет, как я могу сделать его двойным блоком питания?

Спасибо

Извините, но я не понимаю функции LM324 с правой стороны.Отсутствует ли соединение на принципиальной схеме?
С уважением, Иоганн

LM324 — четырехъядерный операционный усилитель. ( 4 ‘ОУ в упаковке )

классный дизайн Блок питания пара IC LM324 и 3055, подумал я, блок питания только 7812 и LM317 🙂

Привет,
Хороший аппарат.
Quez: У меня есть еще один амперметр, а не 1 кОм. Могу ли я использовать его, если я переключу резистор 560 Ом на другой, так что резистор + амперметр = 1560 Ом? Я считаю, что мой измеритель составляет 700 Ом, поэтому мне нужен резистор на 860 Ом.
Спасибо

Джеймс, каковы ваши характеристики измерителя? полная шкала при 100 мкА? максимальный ток источника питания? Может быть, я найду формулу, которая поможет.

Еще одна проблема, которую необходимо решить, прежде чем ее можно будет назвать «Лабораторный источник питания». Выходной конденсатор 2200 не должен быть таким большим. Он будет обеспечивать чрезмерный ток в момент подключения нагрузки и до ограничения тока. Если 100 мкФ недостаточно, то что-то не так с общей стабильностью.

все, что я делаю, как ты сказал… но все стало бесполезным .. я потратил 3 дня, чтобы найти решение, у меня сгорело 4 lm 324 n и 2 платы pcb ..! пожалуйста, помогите мне…

Привет, спасибо,
Спустя много дней появилась такая схема.

Проект электроники

лучших лабораторных источников питания постоянного тока в 2021 году | Блог

Дэвид Бортолами

| & nbsp Создано: 19 января 2021 г.

Понимание ВАШИХ требований

Недавно столкнулся с покупкой нескольких новых блоков питания.Я искал во всемирной паутине руководства и рекомендации, но не нашел ни единого исчерпывающего руководства, или, по крайней мере, ни одного, включающего источники питания последнего десятилетия.

Надеюсь, это руководство заполнит эту нишу и поможет быстро и уверенно принимать ваши решения.

Блоки питания похожи на пару обуви: для супермаркетов или высокой моды; самый важный параметр — насколько они подходят вам.

Давайте рассмотрим требования одно за другим, а затем обсудим технологические компромиссы и рекомендуемые марки и модели.

Все взгляды и мнения, выраженные в этой статье относительно источников питания и их торговых марок, принадлежат авторам и не обязательно отражают позицию Altium.

Напряжение и ток

Большинство источников питания, представленных на рынке, достигают 30 В на основных каналах, напряжение, которое удовлетворяет почти все требования, предъявляемые к низковольтной бытовой электронике. Если вы работаете с промышленной электроникой или другими областями, где обычно 48 В, вам следует подумать о блоке питания 55-60 В.

Доступны блоки питания

Specialist с максимальным напряжением более 60 В, но они становятся опасными для настольного использования, поэтому, если они вам не нужны, не покупайте их. Естественно, некоторые компании, специализирующиеся на сильноточных и высоковольтных источниках питания, выпускают модели на киловольтный диапазон.

Сила тока более непостоянна для оценки и будет сильно варьироваться в зависимости от того, над какими электронными продуктами вы работаете.

Сколько стоят ваши устройства?

Давайте проведем мысленный эксперимент в стиле Эйнштейна.Вы сидите за своим рабочим столом, вы плохо спали, и непонятно, намеренно ли ваш начальник дышит вам через шею или ему просто нравится ваш одеколон, и вы немного нервничаете. Может быть, вы пропустили утреннюю чашку Джо и предпочли бы вздремнуть на кучу выброшенных резисторов THT, как лиса, свернувшаяся на ложе из сосновых иголок.

Вы задеваете ручку локтем, неправильно настраиваете блок питания и взрываете доску, над которой работали.

Рис. 1. Плохое утро бывает с лучшими из нас.

Какой ущерб?

Вы работаете с потребительской электроникой стоимостью менее 100 долларов или с 12-слойными прототипами FPGA стоимостью несколько тысяч долларов? Можно ли легко заменить ваши устройства? Получится ли у вас 12 минут настройки и настройки, чтобы ваши платы заработали, или 12 дней изгнания нечистой силы?

Если вы цените или ваши устройства, или ваше время, вам следует выбрать источник питания с блокируемой передней панелью и выходным переключателем, чтобы вы могли правильно настроить его перед включением.

В любом случае вам следует выбрать модель, которая кажется эргономичной и интуитивно понятной для вашего использования. В этом отношении обратите внимание на разницу между Keithley 2231A с простой и интуитивно понятной панелью слева направо по сравнению с более запутанной радугой цветов Rigol DP832A.

Дополнительной функцией безопасности, которую предлагают многие программируемые модели, является защита от перенапряжения (OVP) и защита от перегрузки по току (OCP). Например, если вы используете блок питания для цепи, выдерживающей 0-5.5 В, установите OVP на 5,5 В. Таким образом, даже если вы неправильно сконфигурируете выход, например, изменив неправильную цифру или введя «9» вместо «5» на цифровой клавиатуре, вы отключите OVP вместо того, чтобы разрушить тестируемое устройство.

Полностью плавающие выходы

Практически все настольные источники питания имеют полностью плавающие выходы, что означает, что ни один из них не подключен к защитному заземлению.

Беспотенциальные выходы могут быть подключены последовательно без случайного короткого замыкания и могут свободно использоваться со схемой, которая уже связана с землей.

Кроме того, вы можете оставить свой блок питания плавающим, чтобы на вашем устройстве была одна звезда-земля, чтобы уменьшить электромагнитные помехи и повысить точность измерений.

Если вам действительно нужно заземлить источник питания, большинство из них имеет удобный разъем заземления на передней панели.

Столб для переплета

Штыри привязки источника питания должны быть гибридными устройствами. Вы хотите иметь возможность подключать 4-миллиметровые бананы, как в оболочке, так и без нее, так же быстро, как вы можете подключить случайный провод.

На мой взгляд, лучшими на рынке являются гибридные клеммные колодки AIM-tti, которые подходят практически для любых соединений, сохраняя при этом безопасный уровень гальванической развязки.

Разрешение, Точность

Источник питания постоянного тока — это не просто «один» прибор, это их совокупность в одном. Это источник постоянного напряжения, источник постоянного тока, вольтметр и амперметр.

Таким образом, вы можете найти несколько указанных разрешений, значений точности и точности.

Регулировка нагрузки и линии

Регулировка нагрузки определяет стабильность выходного напряжения (в режиме CV) или тока (в режиме CC) при различных условиях нагрузки. Линейное регулирование определяет стабильность при различных напряжениях электросети.

Типичные значения для высокоточных источников питания: 0,01% + 2 мВ в режиме постоянного напряжения и 0,01% + 500 мкА в режиме постоянного тока.

Дешевые источники питания, которые не воспринимают напряжение около контактных столбов, часто могут иметь гораздо худшее регулирование нагрузки.

Коммутация, линейная, шумовая и пульсация

Вопрос, который мне чаще всего задают, когда кто-то сталкивается с покупкой блока питания: линейный или переключаемый?

Если вы еще не знаете ответа, вам нужен линейный блок питания!

В целом, линейные источники питания обладают лучшими шумовыми характеристиками (не только среднеквадратичного напряжения, но особенно напряжения пика) по сравнению с импульсными. Бывают, конечно, исключения! Например, Rohde & Schwarz производит серию блоков питания смешанного режима HMC804x с превосходными шумовыми характеристиками 450 мкВ (среднеквадратичное значение) и 4 мВ (пик.).

Тем не менее, даже при отличной производительности, значение размаха импульсных источников питания часто примерно в десять раз выше.

Многие импульсные источники питания дешевы и предлагают широкий диапазон токов и напряжений, но очень шумны, особенно в отношении Vpp.

В целом, чтобы снизить уровень шума, нужно пойти на множество компромиссов. Например, производитель может решить добавить к выходным данным расширенную фильтрацию. Тем не менее, фильтрация может помешать регулированию нагрузки и привести к значительному ухудшению переходной характеристики и увеличению эквивалентного последовательного сопротивления устройства.

Для менее шумных устройств требуются более дорогие и хорошо спроектированные трансформаторы, громоздкие линейные схемы в отличие от энергоэффективных импульсных регуляторов и более дорогие внутренние компоненты в целом.

Источники питания с очень низким уровнем шума, такие как Keysight B2962A, могут стоить более десяти тысяч долларов США.

Если вы, как и я, разрабатываете аналоговые схемы, вы можете выбрать линейный источник питания с низким уровнем шума, чтобы не беспокоиться о PSRR во время разработки.

Другие функции

Программируемая скорость нарастания

Для устройств с высоким пусковым током вы можете рассмотреть источник питания с программируемой скоростью нарастания напряжения; функция, часто предлагаемая с последовательностью вывода.

новое или б / у

Основные характеристики блоков питания остались прежними с конца 70-х годов, но компании не прекращали вводить новшества. Keysight и Rohde & Schwarz недавно представили источники питания постоянного тока последнего поколения, которые включают в себя большой и яркий сенсорный ЖК-экран и могут использовать преимущества расширенных функций программирования, регистрации данных и последовательности вывода без необходимости использования внешнего компьютера и специального программного обеспечения для кодирования.

Если вам нужны расширенные возможности программирования и у вас нет инфраструктуры для управления приборами GPIB, новые приборы со встроенными компьютерами и интерфейсами LAN могут быть единственным жизнеспособным вариантом.

Близко к нулю

Многие блоки питания, особенно более дешевые, не могут устанавливать напряжение, близкое к нулю. Если это важно для вас, вам следует покупать у известных производителей и искать в Интернете независимые обзоры и измерения.

Бренды

Поскольку гибкие лабораторные блоки питания являются основой любой электронной лаборатории, производители блоков питания являются одними из первых компаний, родившихся в промышленно развитых странах.В США, Великобритании, Германии и Китае есть ведущие мировые производители блоков питания постоянного тока.

Если вы хотите, чтобы ваши продукты были долгосрочными инвестициями, бренд имеет значение. Следующие бренды известны производством превосходных высококачественных лабораторных источников питания:

• Кейтли
• Keysight (ранее Agilent, HP)
• Aim-TTI
• Rohde and Schwarz (ранее Hameg)

Кроме того, эти бренды менее известны своим качеством, но по-прежнему предлагают много интересных инструментов за свою цену:

• Ригол
• GW Instek
• BK Precision

Варианты бюджета: базовый

Простых и доступных источников питания слишком много, чтобы обсуждать их в этой статье.Если вы хотите купить его, убедитесь, что он линейный и от известного производителя. Если вы живете в хорошо промышленно развитой стране, покупка местного, вероятно, лучший вариант.

Если вас интересуют модели импорта, форум EEVBlog обычно является лучшим местом для поиска разборок и обзоров.

Варианты бюджета: функции последнего поколения

Ригол DP832

Рисунок 2. Rigol DP832

Rigol DP832 и DP832A были краеугольным камнем доступных источников питания.Изначально у прибора были проблемы с качеством, из-за пресловутого перегрева внутреннего радиатора. Конструкция противоречива, и было множество сообщений о скачках напряжения при включении, медленном отклике напряжения при малых токах, медленном OVP / OVC. За последние несколько лет он усовершенствовался и созрел, и теперь он считается отличным инструментом за такую ​​цену.

Производитель	Ригол
Модель	DP832
Документы	Лист данных
Технологии	Линейная
каналов	2x 30C 3A, 1x 5V 3A
Возможности подключения	LAN LXI, USB, USB-хост, RS232, DIO
Шум	<350 мкВ среднекв., <2 мВpp
Настройка разрешения	10 мВ, 1 мА (1 мВ дополнительно)
Точность настройки	0.05% + 20 мВ, 0,2% + 5 мА (каналы 2 и 3)
Разрешение измерителя	10 мВ, 1 мА (дополнительно 1 мВ)
Точность метра	0,05% + 10 мВ, 0,15% + 5 мА (каналы 2 и 3)
Регулирование нагрузки	<0,01% + 2 мВ, <0.01% + 250 мкА

GW Instek GPP-4323 Рисунок 3. GW Instek GPP-4323

GW Instek пытается подтолкнуть свои инструменты к конкуренции с западными брендами. Это устройство имеет большой 4,3-дюймовый ЖК-дисплей и до 4 выходов. По сравнению с Rigol он предлагает улучшенное разрешение, функцию загрузки (CC, CV, CR), один дополнительный канал и аппаратные OVP и OVC (в отличие от программного обеспечения).

Отсутствие спецификации шума от пика до пика, а также сомнительное измерение шума только 1 МГц вместо стандартных 20 МГц ставит под сомнение шумовые характеристики.

Тем не менее, многие крупные бренды, такие как RS и Teledyne Lecroy, поставили свое имя перед инструментами GW-Instek, переименовав их в свои собственные.

Производитель	ГВт Instek
Модель	ГПП-4232
Документы	Лист данных
Технологии	Линейная
каналов	2x 32V 3A, 1x 5V 1A, 1x 15V 1A
Возможности подключения	LAN LXI, GPIB USB, USB-хост, RS232, DIO
Шум	<350uVrms, Vpp не указано, RMS только до 1 МГц
Настройка разрешения	1мВ, 0.1 мА
Точность настройки	0,03% + 10 мВ, 0,30% + 10 мА
Разрешение измерителя	0,1 мВ, 0,1 мА
Точность метра	0,03% + 10 мВ, 0,30% + 10 мА (каналы 2 и 3)
Регулирование нагрузки	<0.01% + 3 мВ, <0,01% + 250 мкА

Варианты бюджета — много качества — местный контроль

Цель-TTI EL302RT

Рисунок 4. Aim-TTI EL302RT

Возможно, вы не слышали об Aim-TTI, их имя не так гламурно, как Keithley и Keysight, но они являются одними из ведущих производителей источников питания постоянного тока с безупречным качеством сборки (сделано в Великобритания) и отличные электрические характеристики.

У них, казалось бы, бесконечное количество блоков питания.Их линейная серия начального уровня — EL-R, а EL302RT — трехканальная модель.

Он не слишком точен, не имеет множества функций, но выполняет свою работу. Все источники питания AIM-tti оснащены гибридными банановыми / винтовыми клеммами, которые поддерживают провода, вилочные клеммы, бананы в кожухе и неизолированные бананы.

Производитель	Цель-ТТИ
Модель	EL302RT
Документы	Лист данных
Технологии	Линейная
каналов	2x 32V 3A, 1x 5V 1A, 1x 15V 1A
Возможности подключения	LAN LXI, GPIB USB, USB-хост, RS232, DIO
Шум	<1 мВ среднекв., Vpp не указано
Настройка разрешения	Аналог
Точность настройки	Аналог
Разрешение измерителя	10 мВ, 1 мА
Точность метра	0.3% + 3 цифры, 0,5% + 10 мА (каналы 2 и 3)
Регулирование нагрузки	<0,01%

Keysight E3630A

Рис. 5. Keysight E3630A

Предложение Keysight не так хорошо, как на «бюджетном» трехканальном рынке; однако они предлагают одну модель с биполярным выходом и одним вспомогательным каналом — E3630A. Если вы из тех инженеров, которые неконтролируемо чихают при звуке «RRIO CMOS Op-Amp» и испытывают пограничное увлечение BJT, этот инструмент может быть для вас.

И потенциометры на 10 оборотов! Вы должны любить их.

Производитель	КЛЮЧЕВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
Модель	E3630A
Документы	Лист данных
Технологии	Линейная
каналов	1x + -20В 0.6А, 1х 6В 2,5А
Возможности подключения	Нет
Шум	<350 мкВ среднекв., <1,5 мВpp
Настройка разрешения	Аналог
Точность настройки	Аналог
Разрешение измерителя	10 мВ, 1 мА
Точность метра	0.5% + 2 отсчета
Регулирование нагрузки	0,01% + 2 мВ

Варианты бюджета: много качества — Usb / 232 рупий

Кейтли 2231A-30-3

Рис. 6. Keithley 2231A-30-3

Keithley 2231A-30-3 с момента своего создания был мировым бестселлером, и это неудивительно. Устройство красивое, компактное, интерфейс имеет четкую раскладку слева направо с клавиатурой и кодировщиком, а дисплей VFD гораздо более читабелен, чем многие современные ЖК-дисплеи.

Единственное место, где этот блок питания не справляется, — это шумовые характеристики: при 5 мВ между пиковыми значениями он имеет уровень шума, сравнимый со многими импульсными блоками питания, но он линейный.

Если немного изменить дизайн интерьера, это, наверное, будет моим любимым блоком питания всех времен.

Производитель	Кейтли
Модель	2231A-30-3
Документы	Лист данных
Технологии	Линейная
каналов	2x 30 В 3A, 1x 5 В 3A
Связь	RS232 TTL
Шум	<1 мВ среднекв., <5 мВ (пик.), <5 мА (среднекв.)
Настройка разрешения	10 мВ, 1 мА
Точность настройки	0.06% + 20 мВ, 0,02% + 10 мА
Разрешение измерителя	10 мВ, 1 мА
Точность метра	0,06% + 20 мВ, 0,02% + 10 мА
Регулирование нагрузки	<0,02% + 4 мВ

FBK Precision BK9129B

Рисунок 7.BK Precision BK9129B

Не всегда ясно, что продает BK, поскольку компания представляет собой конгломерат нескольких производителей. BK9129B почти идентичен Keithley 2231A-30-3, с единственными заметными отличиями, заключающимися в брендинге, (чуть менее интуитивно понятной) клавиатуре и очень красивом синем бампере.

Варианты бюджета: много качества — Usb / 232 рупий

Цель-TTI PL303QMT-P

Рис. 8. Aim-TTI PL303QMT-P

Модель Aim-TTI PL303QMT-P представляет собой сочетание классического дизайна и современных технологий.Вы получаете превосходный трехканальный блок питания (ну, по сути, это три блока питания, склеенных вместе, общая ширина составляет 3/4 19-дюймовой стойки) с явно устаревшим аналоговым интерфейсом. В то время как устройство сохраняет интуитивность аналогового источника питания, оно имеет блокировку передней панели, интерфейс LAN / GPIB / USB, диапазон низкого тока 500 мА с разрешением настройки 0,01 мА, настраиваемый диапазон для ручки напряжения, дистанционное зондирование, и гибридные терминалы. Канал низкого напряжения имеет ток питания 8 А, что поистине впечатляет и подходит для FPGA.

Производитель	Цель-ТТИ
Модель	PL303QMT-P
Документы	Лист данных
Технологии	Линейная
каналов	2x 30В 3A, 1x 6В 8A
Возможности подключения	LAN, GPIB, USB, RS232, DIO
Шум	<400 мкВ среднекв., <2 мВpp
Настройка разрешения	1мВ, 0.1 мА / 0,01 мА
Точность настройки	0,05% + 10 мВ, 0,3% + 0,5 мА
Разрешение измерителя	10 мВ, 1 мА / 0,1 мА
Точность метра	0,1% + 3 мВ, 0,3% + 3 мА
Регулирование нагрузки	0.01% + 2 мВ, 0,01% + 500 мкА

Передовые источники питания, заслуживающие внимания

Rohde & Schwarz NGM202

Рис. 9. Rohde & Schwarz NGM202

С момента приобретения Hameg у Rohde & Schwarz были одни из лучших источников питания на рынке. Компания Hameg была пионером в создании блоков питания со смешанным режимом, производительность которых заставляет покраснеть многие линейные модели. Компания Rohde & Schwarz демонстрирует лучшие в отрасли сенсорные пользовательские интерфейсы на своих осциллографах.NGM202 — прекрасный ребенок, которого можно ожидать от такого сочетания превосходной силовой электроники и интуитивно понятного пользовательского интерфейса.

Rohde & Schwarz также использует статически скомпилированные микропрограммы в большинстве своих продуктов, подобно тому, как это делается в автомобильной промышленности. Таким образом, пока оборудование не сломается, микропрограммное обеспечение также будет работать.

NGM202 — это сильноточный двухканальный источник питания с функциями, которые понравятся любому инженеру, работающему с маломощными устройствами и усилителями мощности.Он имеет разрешение при считывании 10 нА и 5 мкВ, может как источник, так и потреблять ток, имитировать батареи и имеет лучшее в отрасли время восстановления при переходных процессах.

Производитель	Rohde & Schwarz
Модель	NGM202
Документы	Лист данных
Технологии	Смешанный режим

AIM-TTI QL564P

Рисунок 10.AIM-TTI QL564P

Все производители загружают свои блоки питания расширенными вычислительными функциями и сенсорными экранами, но что, если вас не волнуют эти навороты?

AIM-TTI QL564P может внешне не так сильно выглядеть, но цифры и характеристики говорят о другом. Он имеет уровень шума 350 мкВ (среднеквадратичное значение), переключаемые диапазоны 56 В / 2 А и 25 В / 4 А, дисплей ватт, разрешение настройки 1 мВ / ± (0,03% + 5 мВ) и 0,01 мА / ± (0,2% + 0,5 мА) с, вероятно, лучшим источником постоянного тока. разрешение в универсальном источнике питания, внешнем датчике, реле нагрузки и полной цифровой клавиатуре.

Производитель	AIM-TTI
Модель	QL564P
Документы	Лист данных
Технологии	Линейная

Источники Keithley 2450 SMU

Рисунок 11.Keithley 2450 Sourcemeter SMU

Я знаю, о чем вы думаете, это не три канала, это вообще не блок питания!

Это источник и измеритель Keithley, попросту говоря, очень точный 6,5-разрядный мультиметр в сочетании с невероятно продвинутым источником питания с пятью диапазонами напряжения и девятью диапазонами тока.

Если вы всегда считали, что блоки питания должны иметь разрешение 500 нВ и диапазон источника 10 нА, тогда вам стоит обратить внимание на этот продукт!

Производитель	Кейтли
Модель	2450
Документы	Лист данных
Технологии	Черная магия

Keysight E36312A

Рисунок 11.Keysight E36312A

Keysight E36312A, пожалуй, самый ожидаемый блок питания в истории. Все ждали, когда блоки питания Keisight будут модернизированы ЖК-дисплеем и передовым встроенным оборудованием, подобно моделям Rohde & Schwarz, Keithley и Rigol. И они сделали апгрейд!

E36312A сочетает в себе выдающиеся характеристики, первоклассное программное обеспечение и отличное разрешение, в том числе диапазон низкого тока 20 мА на всех каналах.

Производитель	КЛЮЧЕВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
Модель	E36312A
Документы	Лист данных
Технологии	Линейная
каналов	2x 25 1AA, 1x 6V 5A
Возможности подключения	LAN, USB, GPIB, DIO
Шум	<350 мкВ среднекв., <2 мВ (пик.), <1 мА (среднекв.)
Настройка разрешения	1.5 мВ 0,1 мА
Точность настройки	0,03% +5 мВ, 0,04% +2 мА
Разрешение измерителя	1 мВ, 80 мкА / 1 мкА
Точность метра	0,04% +5 мВ, 0,04% +3 мА
Регулирование нагрузки	<0.01% +2 мВ

Заключение

Мы обсудили несколько источников питания, начиная от моделей, в которых нет ничего, кроме основных функций, до самого лучшего из того, что могут предложить современные технологии с дисплеями, которые могли бы конкурировать с телевизорами.

Как вы могли заметить, нигде в этой статье нет некачественных и ненадежных моделей, а также моделей, предназначенных для любителей, а не для профессионалов.

Причина проста: некачественные блоки питания — ужасное вложение.Попробуйте посчитать на салфетке: сколько стоит день вашей работы? Сколько стоит прототип платы? Сколько стоит ущерб и задержка из-за ненадежных измерений из-за высокого шума переключения?

Я предполагаю, это намного больше, чем разница в цене между «дешевой» моделью начального уровня и одним из более доступных и качественных предложений.

Дешево, в инженерном отношении, никогда не стоит.

Та же концепция применяется при проектировании печатных плат. Существует множество наборов для проектирования печатных плат, которые могут показаться просто более «доступными», но не предлагают никаких дополнительных функций, надежности и интеграции, предлагаемых Altium Designer®.

Хотите узнать больше о том, как Altium может помочь вам в разработке вашей следующей печатной платы? Поговорите со специалистом Altium и узнайте больше о том, как легко и уверенно принимать проектные решения.

Ошибка разрыва связи

Щиток приборов

ECE 1250-001 Весна 2014

Перейти к содержанию Щиток приборов

• Авторизоваться

• Приборная панель

• Календарь

• Входящие

• История

• Помощь

Закрывать
• Мой Dashboard
• ECE 1250-001 Весна 2014
Весна 2014
• Домашняя страница
• Задания
• Страницы
• Файлы
• Программа
• Медиа-галерея
• Мои медиа
• Office 365
• Adobe Creative Cloud
• ConexED
• Zoom
• Курс

• К сожалению, вы обнаружили неработающую ссылку!

  % PDF-1.3 % 2 0 obj > эндобдж 8 0 объект [ 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 658 658 220 335 422 618 543 976 740 251 408 408 453 592 232 337 232 505 592 592 592 592 592 592 592 592 592 592 280 280 592 592 592 452 921 652 651 573 705 578 551 646 722 350 341 682 551 846 679 695 614 695 662 513 639 676 634 961 619 604 566 368 505 368 592 371 285 535 591 469 597 531 326 520 597 314 302 592 308 890 604 569 597 591 461 459 365 597 531 798 525 531 479 393 320 393 592 658 640 658 232 597 395 772 517 517 285 1380 513 321 952 658 566 658 658 235 235 398 398 443 500 1000 285 684 459 321 857 658 479 604 220 335 469 556 587 641 320 533 285 851 420 522 592 337 851 285 378 5

  437 285 605 588 276 285 437 436 522 941 976 941 452 652 652 652 652 652 652 880 573 578 578 578 578 350 350 350 350 709 679 695 695 695 695 69559 2695 676 676 676 676 604 617 677 535 535 535 535 535 535 794 469 531 531 531 531 314 314 314 314 572 604 569 569 569 569 569 592 569 597 597 597 597 531 591 531 ] эндобдж 11 0 объект [ 0 658 658 658 658 658 658 658 658 658 658 658 658 220 658 658 658 658 658 658 658 658 658 658 658 658 658 658 658 658 658 658 220 286 393 619 506 890 688 237 382 382 427 554 205 332 205 490 554 554 554 554 554 554 554 554 554 554 264 264 554 554 554 422 885 623 611 563 662575 537 611 687 324 307 629 537 815 681 653 568 653 621 496 593 648 604 921 571 570 538 350 490 350 554 371 285 488 547 441 555 488 303 494 552 278 266 524 271 832 558 531 556 547 414 430 338 552 504 774 483 504 455 387 316 387 712 658 628 658 205 561 360 752 517 517 285 1263 496 303929 658 538 658 658 221 221 375 375 443 500 1000 285 679 430 303 818 658 455 570 220 286 441 528 544 609 316 500 285 851 417 488 554 332 851 285 375 554 407 407 285 544 588 282 285 407 428 488 865 890 865 422 623 623 623 623 623 623 866 563 575575 575575 324 324 324 324 665 681 653 653 653 653 653 554 653 648 648 648 648570 574 605 488 488 488 488 488 488 752 441 488 488 488 488 278 278 278 278 530 558 531 531 531 531 531 554 531 552 552 552 552 504 547 504 ] эндобдж 13 0 объект > транслировать x ڍ R; 0_8 / d # ڣ; p # 0 + cvs> e

  = Tч / «@ FRR-ePedjfB; | ush \) xlk? | C6`B! -L» L & j #! Wjg)% T.ޖ конечный поток эндобдж 6 0 obj > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC] >> / Содержание 13 0 руб. >> эндобдж 15 0 объект > транслировать

  Избегайте общих проблем при разработке схем усилителя

  Введение

  Современные операционные усилители (операционные усилители) и инструментальные усилители (входные усилители) предоставляют разработчикам большие преимущества по сравнению со сборками из дискретных полупроводников. Было опубликовано очень много умных, полезных и заманчивых схемотехнических приложений.Но слишком часто, когда кто-то спешит собрать схему, упускается из виду какая-то очень важная проблема, которая приводит к тому, что схема работает не так, как ожидалось, или, возможно, вообще не работает. В этой статье мы обсудим несколько наиболее распространенных проблем приложений и предложим практические решения.

  Отсутствует обратный путь тока смещения постоянного тока при подключении по переменному току

  Одной из наиболее распространенных проблем приложений является невозможность обеспечить обратный путь постоянного тока для тока смещения в схемах операционных или инструментальных усилителей со связью по переменному току.На рисунке 1 конденсатор соединен последовательно с неинвертирующим (+) входом операционного усилителя для связи его по переменному току, что является простым способом блокирования постоянного напряжения, связанного с входным напряжением (V _IN ). Это должно быть особенно полезно в приложениях с высоким коэффициентом усиления, где даже небольшое постоянное напряжение на входе усилителя может ограничить динамический диапазон или даже привести к выходному насыщению. Однако емкостная связь с входом с высоким импедансом без обеспечения пути постоянного тока для тока, протекающего по входу +, приведет к проблемам!

  Рисунок 1.Неисправная схема операционного усилителя со связью по переменному току.

  На самом деле происходит то, что входные токи смещения протекают через конденсатор связи, заряжая его до тех пор, пока не будет превышено номинальное синфазное напряжение входной цепи усилителя или выход не будет доведен до предельных значений. В зависимости от полярности входного тока смещения конденсатор будет заряжаться вверх по направлению к положительному напряжению питания или вниз по направлению к отрицательному напряжению питания. Напряжение смещения усиливается коэффициентом усиления по постоянному току с обратной связью.

  Этот процесс может занять много времени. Например, усилитель с входом полевого транзистора (FET), имеющий ток смещения 1 пА, связанный через конденсатор емкостью 0,1 мкФ, будет иметь скорость зарядки I / C 10 ^–12 / 10 ^–7 = 10 мкВ / с или 600 мкВ в минуту. Если усиление равно 100, выходной сигнал будет дрейфовать со скоростью 0,06 В в минуту. Таким образом, случайный лабораторный тест (с использованием осциллографа с переменным током) может не выявить эту проблему, и схема выйдет из строя только через несколько часов. Очевидно, что очень важно вообще избежать этой проблемы.

  Рис. 2. Правильный метод подключения по переменному току входа операционного усилителя для работы с двумя источниками питания.

  На рис. 2 показано простое решение этой очень распространенной проблемы. Здесь резистор подключен между входом операционного усилителя и землей, чтобы обеспечить путь для входного тока смещения. Чтобы минимизировать напряжения смещения, вызванные входными токами смещения, которые отслеживают друг друга при использовании биполярных операционных усилителей, R1 обычно устанавливается равным параллельной комбинации R2 и R3.

  Обратите внимание, однако, что этот резистор всегда будет вносить некоторый шум в схему, поэтому будет компромисс между входным импедансом схемы, размером необходимого входного конденсатора связи и шумом Джонсона, добавляемым резистором.Типичные значения резистора обычно находятся в диапазоне от примерно 100 000 Ом до 1 МОм.

  Аналогичная проблема может возникнуть в цепи инструментального усилителя. На рисунке 3 показаны схемы усилителя, связанные по переменному току с использованием двух конденсаторов, без обеспечения обратного пути входного тока смещения. Эта проблема характерна для схем инструментальных усилителей, в которых используются как сдвоенные (рис. 3а), так и одиночные (рис. 3b) источники питания.

  Рисунок 3. Примеры нефункциональных схем на усилителе со связью по переменному току.

  Проблема также может возникнуть с трансформаторной связью, как показано на рисунке 4, если во вторичной цепи трансформатора не предусмотрен обратный путь постоянного тока на землю.

  Рис. 4. Нефункциональная схема усилителя с трансформаторной связью.

  Простые решения для этих схем показаны на рисунках 5 и 6. Здесь между каждым входом и землей добавлено высокое сопротивление (R _A , R _B ). Это простое и практичное решение для схем с двойным питанием в усилителе.

  Рисунок 5. Резистор высокого номинала между каждым входом и общим проводом обеспечивает необходимый обратный путь тока смещения. а. Двойное питание. б. Разовая поставка.

  Резисторы обеспечивают разрядку входных токов смещения.В примере с двойным питанием на Рисунке 5а оба входа теперь связаны с землей. В примере с однополярным питанием 5b входы могут быть связаны либо с землей (V _CM привязано к земле), либо с напряжением смещения, обычно равным половине максимального диапазона входного напряжения.

  Тот же принцип можно использовать для входов с трансформаторной связью (рис. 6), если только вторичная обмотка трансформатора не имеет центрального отвода, который можно заземлить или подключить к V _CM .

  В этих схемах будет небольшая ошибка напряжения смещения из-за несоответствия между резисторами и / или входными токами смещения.Чтобы свести к минимуму такие ошибки, третий резистор, примерно ¹ / ₁₀ ^th их номинал (но все еще большой по сравнению с сопротивлением дифференциального источника), может быть подключен между двумя входами усилителя (таким образом соединяя оба резистора). .

  Рисунок 6. Правильный метод подключения входа трансформатора к усилителю.

  Подача опорных напряжений для усилителей, операционных усилителей и АЦП

  На рисунке 7 показана схема с однополярным питанием, в которой входной усилитель управляет несимметричным аналого-цифровым преобразователем (АЦП).Опорный сигнал усилителя обеспечивает напряжение смещения, соответствующее нулевому дифференциальному входу, а опорный сигнал АЦП обеспечивает масштабный коэффициент. Для уменьшения внеполосного шума между выходом усилителя и входом АЦП часто используется простой RC-фильтр нижних частот сглаживания. Часто у разработчиков возникает соблазн использовать простые подходы, такие как резистивные делители, для подачи опорных напряжений входного усилителя и АЦП. Это может привести к ошибкам в некоторых усилителях.

  Рис. 7. Входной усилитель управляет АЦП по типичной схеме с однополярным питанием.

  Правильная подача опорного напряжения In-Amp

  Распространенным предположением является то, что входной разъем опорного сигнала усилителя имеет высокий импеданс, поскольку он является входом. Таким образом, у разработчика может возникнуть соблазн подключить источник с высоким импедансом, такой как резистивный делитель, к опорному выводу усилителя. Это может привести к серьезным ошибкам с некоторыми типами инструментальных усилителей (рисунок 8).

  Рисунок 8. Неправильное использование простого делителя напряжения для непосредственного управления опорным выводом инструментального усилителя с 3 ОУ.

  Например, в популярной конфигурации с усилителем используются три операционных усилителя, подключенных, как указано выше. Общий коэффициент усиления сигнала

  Коэффициент усиления для опорного входа (при низком импедансе) равен единице. Однако в показанном случае опорный вывод входного усилителя напрямую подключен к простому делителю напряжения. Это нарушает баланс симметрии схемы вычитателя и коэффициента деления делителя напряжения. Это уменьшит подавление синфазного сигнала усилителя и его точность усиления. Однако, если R4 доступен, так что его значение сопротивления может быть уменьшено на величину, равную сопротивлению, если смотреть назад на параллельные выводы делителя напряжения (здесь 50 кОм), схема будет вести себя как источник напряжения с низким импедансом. равное (в этом примере) половине напряжения питания было приложено к исходному значению R4, и точность вычитателя будет сохранена.

  Этот подход нельзя использовать, если усилитель предоставляется в виде закрытого одиночного корпуса (ИС). Еще одно соображение заключается в том, что температурные коэффициенты резисторов в делителе напряжения должны соответствовать температурным коэффициентам R4 и других резисторов в вычитателе. Наконец, этот подход блокирует возможность регулировки эталона. Если, с другой стороны, попытаться использовать резисторы малых номиналов в делителе напряжения, чтобы сделать добавленное сопротивление незначительным, это увеличит потребление тока источника питания и увеличит рассеивание цепи.В любом случае такая «грубая сила» — не лучший дизайнерский подход.

  На рис. 9 показано лучшее решение, использующее маломощный буфер операционного усилителя между делителем напряжения и опорным входом усилителя. Это устраняет проблемы согласования импеданса и отслеживания температуры и позволяет легко регулировать опорный сигнал.

  Рис. 9. Подключение опорного вывода усилителя к низкоомному выходу операционного усилителя.

  Сохранение отклонения источника питания (PSR), когда усилители привязаны к шине питания с использованием делителей напряжения

  Часто упускается из виду, что любой шум, переходные процессы или дрейф напряжения источника питания V _S , подаваемый через вход опорного сигнала, будет добавляться непосредственно к выходу, ослабленный только коэффициентом делителя.Практические решения включают шунтирование и фильтрацию и, возможно, даже создание опорного напряжения с помощью прецизионной опорной ИС, такой как ADR121, вместо отвода V _S .

  Это соображение важно при проектировании схем как с входными, так и с операционными усилителями. Методы подавления источника питания используются для изоляции усилителя от гудения источника питания, шума и любых переходных изменений напряжения, присутствующих на шинах питания. Это важно, потому что многие реальные цепи содержат, подключаются или существуют в средах, которые предлагают неидеальное напряжение питания.Кроме того, сигналы переменного тока, присутствующие в линиях питания, могут подаваться обратно в схему, усиливаться и при определенных условиях стимулировать паразитные колебания.

  Современные операционные усилители и входные усилители, как часть их конструкции, обеспечивают существенное подавление низкочастотного источника питания. Это то, что большинство инженеров считают само собой разумеющимся. Многие современные операционные усилители и усилители имеют характеристики PSR от 80 дБ до более 100 дБ, что снижает влияние колебаний источника питания от 10 000 до 100 000 раз. Даже довольно скромные характеристики PSR в 40 дБ изолируют колебания напряжения питания от усилителя в 100 раз.Тем не менее, высокочастотные байпасные конденсаторы (например, на рисунках 1-7) всегда желательны и часто необходимы. Кроме того, когда разработчики используют простой резистивный делитель на шине питания и буфер операционного усилителя для подачи опорного напряжения для входного усилителя, любые изменения напряжения источника питания проходят через эту схему с небольшим затуханием и добавляются непосредственно к выходной уровень входного усилителя. Таким образом, если не предусмотрена фильтрация нижних частот, обычно отличный PSR IC теряется.

  На рисунке 10 к делителю напряжения добавлен большой конденсатор, чтобы отфильтровать его выходной сигнал от колебаний источника питания и сохранить PSR. Полюс –3 дБ этого фильтра устанавливается параллельной комбинацией R1 / R2 и конденсатора C1. Полюс должен быть установлен примерно в 10 раз ниже самой низкой частоты беспокойства.

  Рисунок 10. Разделение опорной цепи для сохранения PSR.

  Показанные значения «поваренной книги» обеспечивают полюсную частоту –3 дБ примерно 0,03 Гц. Маленький (0.01 мкФ) через R3 минимизирует шум резистора.

  Для зарядки фильтра потребуется время. Используя значения из поваренной книги, время нарастания на эталонном входе составляет несколько постоянных времени (где T = R _{3 f =} 5 с), или примерно от 10 до 15 секунд.

  Схема на рисунке 11 предлагает дальнейшее уточнение. Здесь буфер операционного усилителя работает как активный фильтр, что позволяет использовать конденсаторы гораздо меньшего размера для такой же степени развязки источника питания.Кроме того, активный фильтр может быть спроектирован так, чтобы обеспечить более высокую добротность и, следовательно, более быстрое время включения.

  Рисунок 11. Буфер операционного усилителя, подключенный как активный фильтр, управляет опорным выводом входного усилителя.

  Результаты испытаний: с указанными значениями компонентов и поданным напряжением 12 В на входной усилитель подавалось отфильтрованное опорное напряжение 6 В. Для модуляции источника питания 12 В использовалась синусоидальная волна размах 1 В разной частоты, при этом коэффициент усиления в усилителе был установлен на единицу. В этих условиях при уменьшении частоты сигнал переменного тока не был виден на осциллографе, при VREF или на выходе усилителя примерно до 8 Гц.Измеренный диапазон питания для этой схемы составлял от 4 В до более 25 В, с входным сигналом низкого уровня, подаваемым на усилитель. Время включения схемы составило примерно 2 секунды.

  Развязка схем ОУ с однополярным питанием

  Наконец, схемы операционного усилителя с однополярным питанием требуют смещения входного синфазного уровня для обработки положительных и отрицательных колебаний сигналов переменного тока. Когда это смещение обеспечивается от шины питания с использованием делителей напряжения, требуется соответствующая развязка для сохранения PSR.

  Распространенной и неправильной практикой является использование резистивного делителя 100 кОм / 100 кОм с байпасным конденсатором 0,1 мкФ для подачи напряжения V _S /2 на неинвертирующий вывод операционного усилителя. При использовании этих значений развязка источника питания часто оказывается недостаточной, так как полюсная частота составляет всего 32 Гц. Нестабильность цепи («мотор-лодка») часто возникает, особенно при возбуждении индуктивных нагрузок.

  На рисунке 12 (неинвертирующий) и рисунок 13 (инвертирующий) показаны схемы для достижения развязанного смещения V _S /2 для достижения наилучших результатов.В обоих случаях смещение обеспечивается на неинвертирующем входе, обратная связь заставляет инвертирующий вход принимать такое же смещение, а единичное усиление постоянного тока также смещает выход до того же напряжения. Конденсатор связи C1 понижает усиление низких частот до единицы от BW3.

  Рис. 12. Схема неинвертирующего усилителя с однополярным питанием, показывающая правильную развязку источника питания. Усиление средней полосы = 1 + R2 / R1.

  Хорошее практическое правило при использовании делителя напряжения 100 кОм / 100 кОм, как показано, — использовать значение C2 не менее 10 мкФ для 0.Спад 3 Гц –3 дБ. Значение 100 мкФ (полюс 0,03 Гц) должно быть достаточным практически для всех цепей.

  Рисунок 13. Правильная развязка для схемы инвертирующего усилителя с однополярным питанием. Усиление средней полосы = –R2 / R1.

  LM324 OP-AMP Распиновка, набор данных, приложения, примеры и особенности

  LM324 — это четырехканальный операционный усилитель IC , состоящий из четырех усилителей с высоким коэффициентом усиления. Эти четыре OP-AMP могут работать от одного источника напряжения. Однако возможна и работа с разделенным напряжением питания.Компенсация частоты предусмотрена внутри, чтобы операционные усилители работали в широком диапазоне частот. Потребляемый ток потребления практически не зависит от напряжения питания в LM324. Его совместимость со всякой логикой достойна похвалы. Температурная компенсация возможна для тока смещения на входе и кросс-частоты при усилении, равном единице. Отсутствует необходимость в двух источниках питания для его работы. Дифференциальное входное напряжение равно напряжению заземления, также можно легко достичь большого усиления постоянного напряжения, равного 100.

  Описание распиновки LM324

  LM324 поставляется с 14 контактами как CDIP, PDIP, SOIC и TSSOP . Вы можете обратиться к таблице данных , чтобы узнать о физических размерах всех пакетов. Схема выводов и их детали показаны как:

  ШТИФТЫ	Детали
  1 (выход 1 — выход 1)	Этот вывод предназначен для вывода сигнала 1 st OP-AMP
  2 (вход 1-инвертирующий вход)	Этот вывод предназначен для подачи инвертирующего входного напряжения на 1 st OP-AMP
  3 (Вход 1 — неинвертирующий вход)	Этот вывод предназначен для подачи неинвертирующего входного напряжения на 1 st OP-AMP
  4 (Vcc)	Этот вывод предназначен для подключения напряжения питания.
  5 (Вход 2 — неинвертирующий вход)	Этот вывод предназначен для подачи неинвертирующего входного напряжения на 2 nd OP-AMP
  6 (вход 2-инвертирующий вход)	Этот вывод предназначен для подачи инвертирующего входного напряжения на 2 nd OP-AMP
  7 (выход 2- выход 2)	Этот вывод предназначен для вывода сигнала 2 nd OP-AMP
  8 (выход 3- выход 3)	Этот вывод предназначен для вывода сигнала 3 rd OP-AMP
  9 (вход 3-инвертирующий вход)	Этот вывод предназначен для подачи инвертирующего входного напряжения на 3 rd OP-AMP
  10 (вход 3 — неинвертирующий вход)	Этот вывод предназначен для подачи неинвертирующего входного напряжения на 3 rd OP-AMP
  11 (Vee, GND)	Этот вывод предназначен для подключения заземления для работы с одним напряжением или второго как Vee для работы с двумя источниками питания
  12 (вход 4 — неинвертирующий вход)	Этот вывод предназначен для подачи неинвертирующего входного напряжения на 4 -й OP-AMP
  13 (вход 4-инвертирующий вход)	Этот вывод предназначен для подачи инвертирующего входного напряжения на 4 -й OP-AMP
  14 (выход 4- выход 4)	Этот вывод предназначен для вывода сигнала 4 -го OP-AMP

  Эквивалентные варианты

  Другие эквиваленты этого операционного усилителя: LT1014, LT1014A, LM124, LM128, LM224, LM248

  Альтернативные опции

  Другие альтернативные варианты: AD620, LM4871, LM709, LM201

  LM324 Quad OP-AMP Характеристики

  Рабочие электрические характеристики и характеристики LM324 показаны как:

  Параметры	LM324
  Входное напряжение смещения (мВ)	3
  Входной ток смещения (нА)	100
  Входной ток смещения (нА)	30
  Диапазон входного синфазного напряжения (В)	-1.5
  Усиление большого сигнала по напряжению (В / мВ)	100
  Ток питания (мА)	3,0
  Коэффициент подавления синфазного сигнала (дБ)	85
  Связь между усилителем и усилителем (дБ)	-120
  Коэффициент подавления напряжения питания (дБ)	100
  Напряжение питания (В)	32
  Рассеиваемая мощность-PDIP (мВт)	1130
  Рассеиваемая мощность-CDIP (мВт)	1260
  Рассеиваемая мощность — корпус SOIC (мВт)	800
  Тепловое сопротивление перехода к окружающей среде (° C / Вт)	88
  Дифференциальное входное напряжение (В)	32
  Короткое замыкание выхода на массу (одиночный усилитель)	Непрерывный
  Температура вывода (пайка, 10 с) (° C)	260
  Температура перехода (° C)	70

  Где и как использовать?

  LM324 может работать от одного источника питания.Также можно использовать два источника питания. Используемые клеммы или контакты имеют номер контакта. 4 и 11. Этот один или два источника питания обеспечат работу всех четырех операционных усилителей. Для первого OP-AMP инвертирующий вход применяется к выводу. № 2 и неинвертирующий на контакте №. 3. Выход первого OP-AMP получается на выводе №. 1. Для второго OP-AMP на выводе применяется инвертирующий вход. № 6 и неинвертирующий на контакте №. 5. Выход второго OP-AMP получается на выводе №. 7. Для третьего OP-AMP на выводе применяется инвертирующий вход.№ 9 и неинвертирующий на контакте №. 10. Выход третьего OP-AMP получается на выводе №. 8. Для четвертого OP-AMP на выводе применяется инвертирующий вход. № 13 и неинвертирующий на контакте №. 12. Выход четвертого OP-AMP получается на выводе №. 14.

  LM324 Примеры схем

  Пример двухкамерного фильтра

  Одним из приложений, использующих все четыре OP-AMP микросхемы LM324, является Bi-Quad Filter, который отображается как:

  Генератор с мостом Вина Пример

  Использование LM324 для использования генератора с мостом Вина показано на принципиальной схеме ниже:

  Пример детектора темноты с использованием LM324

  В этом примере темного детектора LM324 используется в качестве компаратора.Светозависимый резистор является типом светочувствительного элемента. Сопротивление LDR изменяется в зависимости от интенсивности света в окружающей среде. Таким образом, мы можем использовать этот фоторезистор в качестве светового датчика для определения темноты или измерения света. Мы также можем измерять свет с помощью LDR.

  С этими проектами на основе фотоприемников можно также ознакомиться:

  В вышеупомянутых проектах мы связываем LDR с микроконтроллером. Однако в этом примере темного детектора LM324 используется вместо микроконтроллера.

  Работающий детектор темноты

  Работа этой схемы очень проста.

  • Подключаем светодиод через 100 Ом на выходной клемме операционного усилителя номер пина 14.
  • Это светодиодный индикатор. Он включается, как только LDR обнаруживает свет.
  • Когда вокруг LDR горит свет, светодиод не горит.
  • LM342N используется в качестве компаратора. Инвертирующий терминал соединяется с выходом LDR, а неинвертирующий соединяется с переменным резистором.
  • Когда напряжение на контакте 13 больше, чем напряжение на контакте 12, выход компаратора дает выходное напряжение 5 В.
  • Это выходное напряжение подает напряжение на светодиод и заставляет его светиться.

  Приложения LM324

  Применения LM324:

  • Поставщик опорного напряжения
  • Генератор на мосту Вейна
  • Повторитель напряжения
  • Генератор функций
  • Инвертирующий усилитель с единичным коэффициентом усиления
  • Дифференциальный усилитель с высоким сопротивлением
  • Компаратор с гистерезисом
  • Двухкамерный фильтр
  • Генератор треугольных волн
  • Полосовой фильтр с множественной обратной связью
  • Инструментальный усилитель
  • Генератор прямоугольных импульсов
  • Компаратор с гистерезисом

  Физическая 2D-схема

  Механические размеры 14-контактного PDIP показаны как:

  Загрузить лист данных LM324

  [PDF] ECE 556 Силовая электроника: преобразователи постоянного тока в постоянный, Лаборатория 8 Процедура

  Скачать Силовая электроника ECE 556: Процедура лабораторной работы 8 по преобразователям постоянного тока в постоянный…

  ECE 556 Силовая электроника: преобразователи постоянного тока в постоянный. Лабораторная работа 8. Процедура В этой лабораторной работе мы завершаем проектирование повышающе-понижающего регулятора, а затем тестируем регулятор на высокой мощности. Эта лабораторная работа состоит из трех частей: (1) разработка маломощного отрицательного источника питания с использованием зарядного насоса, (2) разработка компонентов обратной связи и (3) тестирование источника питания. Конструкция зарядного насоса -12 В Полная схема нашего повышающе-понижающего регулятора показана на рисунке 1. OP-AMP LM324, используемый в цепи обратной связи, требует отрицательного источника питания малой мощности.Мы будем генерировать это питание с помощью инвертирующего зарядового насоса. В приведенной ниже схеме используется таймер 555, сконфигурированный как нестабильный мультивибратор для управления инвертирующим зарядным насосом: 12 В

  +

  R8

  C11 100u

  -12 В

  3

  + D7

  DSCHG

  GND

  +

  CV

  1

  +

  C15

  THR TRG

  C13

  11DQ04

  LM555C 6 2

  D8

  C12

  000

  000

  000

  000

  000

  000

  000

  РСТ

  4

  U6

  8

  11DQ04

  C16 0.01u

  Разработайте эту схему так, чтобы она вырабатывала выходной сигнал примерно -9 В при примерно 100 мА. LM 324 не потребляет большой ток, поэтому, когда вы используете этот источник питания с LM324, его выходное напряжение будет ближе к -12 вольт. Протестируйте источник питания при различных нагрузках и покажите, что источник питания соответствует вашим проектным требованиям. Дизайн обратной связи Теперь мы должны завершить разработку остальных компонентов обратной связи. o Выберите R1, R2, R4 и R5 для получения 2,5 вольт на выходе Vout, когда выходное напряжение составляет -25 вольт.Тестирование малой мощности o Проверьте работу инвертирующего нагнетательного насоса. o Проверьте работу OPAMP в контуре обратной связи. Оставшиеся соединения Есть несколько соединений, которые мы должны помнить о подключении или удалении, прежде чем мы начнем тестирование. o Подключите выход привода затвора к полевому МОП-транзистору (подключите G1 и S1). o Снимите перемычку между G1 и S1. o Удалите черный антистатический материал, который мы поместили на полевой МОП-транзистор. o Снимите перемычку между контактом 1 SG3525A и массой. o Не забудьте установить соединение между контактом 7 LM324 и контактом 1 SG3525A.В цепи это обозначено как Vout.

  Тестирование высокой мощности o При тестировании используйте защитные очки.

  o Не проверяйте сначала этот источник питания без моего присутствия. o Установите ограничение тока входного источника питания примерно на 1 ампер. o Не подключив к выходу источника питания холостой ход, включите питание и посмотрите, достигает ли выход -25 вольт. o Если ваш источник питания работает без нагрузки: 1. Увеличьте предел тока до 5 ампер. 2. Добавьте нагрузочный резистор и проверьте источник питания с выходным током до 2 ампер.Измерения высокой мощности 1. Для VIN = 12 В измеряйте VIN, VOUT, IIN и IOUT при изменении выходной мощности от нуля до полной мощности. Получите следующие графики: o Выходное напряжение в зависимости от выходного тока. o КПД в зависимости от выходной мощности. o Отношение входного тока к выходному току в зависимости от выходной мощности. 2. Для VIN = 14 В измеряйте VIN, VOUT, IIN и IOUT при изменении выходной мощности от нуля до полной мощности. Получите следующие графики: o Выходное напряжение в зависимости от выходного тока. o КПД в зависимости от выходной мощности.o Отношение входного тока к выходному току в зависимости от выходной мощности. 3. С помощью осциллографа измерьте пульсации на выходе, используя настройку переменного тока осциллографа. Измерьте пульсации при полной нагрузке для VIN = 12 В и VIN = 14 В. 4. Измерьте напряжение на выводе 10 SG3525A с помощью осциллографа и измерьте выходное напряжение постоянного тока вашего преобразователя с помощью мультиметра. Медленно увеличивайте нагрузку и просматривайте эти сигналы. Как только вы достигнете предела тока, выходное напряжение должно уменьшиться по мере увеличения выходного тока.Увеличьте выходной ток выше 2 А и посмотрите, заметите ли вы, что пиковый ток катушки индуктивности ограничен примерно до 8 А и что после достижения предела пикового тока выходное напряжение источника питания начинает уменьшаться. Последовательное достижение предела пикового тока также может привести к срабатыванию плавного пуска, и вы увидите увеличение и уменьшение выходного напряжения цикла питания.

  5

  4

  3

  2

  1

  U1

  Положительный вход 12 В

  J1

  A

  B

  Вход 12–14 В

  02

  0003
  9000 IRF

  C1

  + C2 0.1u

  G1

  Poly

  CS1050 S1

  D

  UF1006 J2

  D

  D2

  I_Lim D1

  J3

  Выходное заземление

  J3

  Выходное заземление

  Выходное напряжение

  C3

  C4

  R1

  + 10000U

  Выходное напряжение: -25 В Максимальный выходной ток: 2 A

  0,1u

  Poly

  J4 R2

  Заземление

  12В

  12В

  С

  С

  С5 0.1 мкФ

  +

  5

  —

  6

  11

  7

  1 R4

  LM324

  +

  3

  —

  U2A

  4

  4

  U2B

  LM324

  C6

  Заземление

  0,1 мкФ

  12 В

  -12v R13 R5

  -12v R13 R5

  RST THR TRG

  8 GND

  C15

  1

  + V

  0V

  Vin

  6 2

  4

  3

  3

  + D700

  5

  +

  2

  ВЫХ

  DSCHG LM555C

  +

  GND

  U3 NKE1215S

  D8

  C12

  7

  R9

  1

  4

  11DQ04 U6

  C16 0.01u

  B

  B

  12В

  C7 100u

  + C8 0,1 мкФ

  U4

  1 8

  R6

  2 R

  5

  CT 7

  5 RD

  C14

  + R10

  RT SD

  Vout

  4

  D4

  31DQ04

  31DQ04

  + C10 0.1 uF

  Poly962000 PS 16

  SYNC

  3

  S1

  SG3525A

  1

  -V

  9

  COMP

  CSS

  OSC

  D3

  D3 9000 RC

  9000 2 Vref235 6 10

  13

  A

  + V

  2

  12 14 11

  I_Lim

  VCC

  GND OUTB OUTA

  RT

  CSS

  CT 9000 3

  A

  15

  U5

  G1 R7

  7 6

  R11

  +

  Отдел ECE 5500 Wabash Avenue Terre Haute, IN 47803 Тел .: (812) 877-8512 Факс: (253) 9536

  Рисунок 1

  + C17 R12

  Имя: Marc E.Размер Herniter Название документа

  Класс: ECE 556 Ред.