Загрузка...Схемы регулируемых стабилизаторов тока радиолюбителя
Регулируемый стабилизатор тока 16В/7А (140УД1, КУ202)
При зарядке автомобильных аккумуляторных батарей рекомендуется поддерживать средний зарядный ток на постоянном уровне.
Для этого нужна схема стабилизатора тока, которая будет поддерживать нужные параметры. Обычно в стабилизаторах тока в качестве регулирующего элемента используют транзистор, но в процессе работы на нем рассеивается большая мощность, и в связи с этим приходится применять громоздкие теплоотводы. КПД таких устройств весьма мал. Ниже описано подобное устройство с более высоким КПД.
Основные технические характеристики
Максимальный ток нагрузки, А. 7;
Максимальное напряжение на нагрузке, В. 16;
Коэффициент стабилизации по току нагрузки, не менее КПД, %, не менее. 70;
Принципиальная схема
Принципиальная схема устройства показана на рис. 1.
Рис. 1. Принципиальная схема стабилизатора тока на тиристоре КУ202.
На транзисторе VT2 собран генератор пилообразного напряжения. Через резистор R4 на базу транзистора VT2 подано открывающее напряжение (диаграмма А), а через резистор R2 с двуполупериодного выпрямителя на диодах VD1-VD4 поступает закрывающее пульсирующее напряжение (Б).
Суммарное напряжение на базе транзистора VT2 показано штриховой линией Б’. Диод VD11 ограничивает амплитуду закрывающего напряжения. Сопротивление резисторов R2 и R4 выбрано таким, что транзистор большую часть времени закрыт. Конденсатор С3 заряжается через резистор R5.
Но в момент приближения сетевого напряжения к нулю транзистор VT2 открывается, разряжая конденсатор С3. На коллекторе транзистора формируется напряжение, близкое по форме к пилообразному (диаграмма В).
Через резистор R6 оно поступает на один из входов дифференциального усилителя на транзисторах VT4, VT5, а на другой подается напряжение (Г) с выхода ОУ DA1, которое зависит от положения движка резистора R15.
Как только значения напряжения на базе транзисторов VT4 и VT5 сравняются, транзистор VT4 откроется. Вслед за ним откроется транзистор VT3 и сформирует импульс тока (Д), открывающий тринистор VS1.
С этого момента полупериода на нагрузку будет подано выпрямленное напряжение с обмотки III трансформатора Т1 (диаграмма Е). Чем больше напряжение на базе транзистора VT5, тем позже будут возникать импульсы, открывающие тринистор, и тем меньше будет средний ток через нагрузку.
Функцию стабилизации тока выполняет узел на ОУ DA1. Датчиком тока служит резистор R11, напряжение, снимаемое с этого резистора, пропорционально току нагрузки. Через резистор R13 оно подведено к неинвертирующему входу ОУ.
Если по какой-либо причине ток через нагрузку увеличился, то увеличивается и напряжение на неинвертирующем входе ОУ. Это приводит к соответствующему увеличению напряжения на базе транзистора VT5 и увеличению угла открывания тринистора VS1 — ток через нагрузку уменьшается.
Таким образом, отрицательная обратная связь по току нагрузки поддерживает нагрузочный ток на заданном уровне. Конденсаторы С5, С7 сглаживают пульсации напряжения на выходе.
Резисторы R124 R16 обеспечивают подачу небольшого отрицательного напряжения на инвертирующий вход ОУ в нижнем по схеме положении движка резистора R15.
Это позволяет регулировать ток нагрузки практически от нуля. Конденсатор С6 повышает устойчивость работы ОУ. Элементы устройства питают от двух стабилизаторов (VD9, VT1 и VD12, R3).
Детали
В устройстве ОУ К140УД1Б можно заменить на К140УД5, К140УД6, К140УД7, К153УД2 (с соответствующей цепью коррекции); транзистор КТ801Б — на любой из серий КТ603, КТ608, КТ801, КТ807, КТ815; КТ315В — на КТ312, КТ315, КТ316, КТ201; КТ814Б — на КТ814, КТ816.
Диоды VD5. VD8 — Д305; их можно заменить на любые из серий Д242. Д248, но в этом случае возрастет рассеиваемая на каждом диоде мощность и размеры теплоотводов придется увеличить. Амперметр РА1 — М5-2 с током полного отклонения стрелки 10 А.
Трансформатор Т1 выполнен на ленточном магнитопроводс ШЛ25х32. Обмотка I содержит 1100 витков провода ПЭВ-2-0,57; обмотка II — 160 витков провода ПЭВ-2-0,21 с отводом от середины; обмотка III — 120 витков провода ПЭВ-2-1,95.
Диоды VD5. VD8 установлены на теплоотводах. Тринистор VS1 установлен на теп-лоотводе площадью не менее 100 см2.
Наладка
Для налаживания устройства к его выходу подключают проволочный резистор сопротивлением 1. 2 Ом и мощностью не менее 100 Вт (можно использовать них-ромовую проволоку диаметром 0,5. 1 мм).
Движок переменного резистора R15 устанавливают в верхнее по схеме положение и подборкой резистора R14 устанавливают ток через нагрузку 7 А. При вращении ручки переменного резистора ток должен плавно уменьшаться до нуля.
Рис. 1. Диаграммы работы в контрольных точках.
Схемы регулируемых стабилизаторов тока радиолюбителя
Предлагаю устройство, в котором применен импульсный способ регулирования зарядного тока, и тринистор в роли регулирующего элемента, позволяющие существенно снизить энергетические потери.
Основные технические характеристики
Максимальный зарядный ток, А . 6
Максимальное выходное
напряжение, В . 16
КПД, %, не менее . 80 
Рис. 1
Принципиальная схема стабилизатора тока показана на рис. 1. Устройство состоит из сетевого помехоподавляю-щего фильтра, образованного двуобмоточным дросселем L1 и конденсаторами С1- СЗ, сетевого трансформатора Т1, мощного выпрямителя на диодах VD3-VD6, маломощного выпрямителя VD2 с двуполярным параметрическим стабилизатором VD7R2VD8R3, узла установки тока — переменного резистора R4, датчика тока R14 с двузвенным RC-фильтром R12C14R11C13, усилителя сигнала рассогласования на ОУ DA1, датчика напряжения на транзисторе VT1, необходимого для определения моментов перехода сетевого напряжения через «нуль», регулируемого одновибратора на триггере DD1.1 и одновибратора на триггере DD1.2 с усилителем тока на транзисторе VT2, формирующих импульсы управления трини-стором VS1, который в конечном счете и регулирует зарядный ток.
С движка переменного резистора R4 через резистор R6 на инвертирующий вход ОУ поступает отрицательное напряжение. Параметры цепи резистив-ного делителя R4R5 рассчитаны таким образом, что оно более отрицательно, чем на неинвертирующем входе ОУ, поэтому на выходе ОУ образуется положительный сигнал, пропорциональный разности входных значений напряжения. Этот сигнал через резистор R13 поступает во времязадающую цепь управляемого одновибратора, собранного на D-триггере DD1.1 [1]. Особенность этого одновибратора — пропорциональное уменьшение длительности импульса, вырабатываемого одно-вибратором, при увеличении уровня входного сигнала.
Начало импульса одновибратора «привязано» к началу полупериода сетевого напряжения с помощью датчика напряжения, выполненного на транзисторе VT1. На базу этого транзистора через резистор R8 поступает пульсирующее напряжение с выпрямительного моста VD2. Диод VD1 «развязывает» эту цепь от сглаживающего конденсатора С8.
Сопротивление резисторов делителя в цепи базы транзистора рассчитано таким образом, что большую часть времени транзистор открыт, и только в моменты, когда выходное напряжение моста снижается почти до нуля, транзистор закрывается и короткий положительный импульс с его коллектора передается на вход S триггера DD1.1. Триггер переключается в единичное состояние, конденсатор С15 начинает заряжаться, и когда напряжение на нем, а значит, и на входе R триггера достигнет порога переключения, триггер вернется в нулевое состояние.
Зарядный ток этого конденсатора имеет две составляющие: через цепь R17R16VD10 от источника стабильного напряжения (+12,5 В) и цепь R13VD9 от источника меняющегося напряжения (с выхода ОУ). Чем больше выходное напряжение ОУ, тем больше вторая составляющая зарядного тока, тем быстрее заряжается конденсатор и тем короче импульс высокого уровня на прямом выходе триггера.
А на инверсном выходе триггера формируется импульс низкого уровня, длительность которого также обратно пропорциональна напряжению на выходе ОУ. По спаду этого импульса одновибратор, построенный на триггере DD1.2 [2], вырабатывает короткий импульс высокого уровня, который после усиления транзистором VT2 открывает трини-CTop VS1
Таким образом, в зависимости от длительности импульса управляемого одновибратора тринистор будет включаться с разной задержкой от начала полупериода. Соответственно станет меняться и ток, поступающий от мощного выпрямителя. То есть положение движка резистора R4 задает среднее значение зарядного тока.
Напряжение ОС, снятое с резистора R14 и пропорциональное току нагрузки, после сглаживания двузвенным фильтром R12C14 R11C13 оказывается приложенным в отрицательной полярности к неинвертирующему входу ОУ
Если зарядный ток уменьшится, например, вследствие повышения ЭДС заряжаемой батареи, напряжение на неинвертирующем входе станет менее отрицательным, выходное напряжение ОУ повысится, что приведет к уменьшению длительности импульса регулируемого одновибратора, а значит, к уменьшению задержки включения тринистора VS1 — ток увеличится.
Коэффициент усиления ОУ равен отношению значений сопротивления резисторов R7 и R6:1 МОм : 2 кОм = 500 Поэтому стабилизатор реагирует на самые незначительные изменения тока.
Лампы HL1, HL2 подсвечивают шкалу амперметра РА1 и одновременно служат индикатором включения устройства. Резистор R1 подбирают таким, чтобы напряжение на лампах было на 5. 6 % ниже номинального. Конденсаторы С4- С7, шунтирующие диоды мощного выпрямителя, уменьшают уровень высокочастотных помех, проникающих в сеть. Конденсатор С12 устраняет самовозбуждение ОУ (его устанавливают, если в этом есть необходимость).
ОУ К140УД1Б можно заменить на К140УД6, К140УД7, а диод КД510А — на КД509А, КД513А. В мощном выпрямителе можно использовать диоды КД2999А, КД2999Б, а также Д242, Д243 (с увеличением эффективной площади тепло-отводов). Стабилитроны Д814Д заменимы на Д814Г. Вместо тринистора КУ202Н подойдут КУ202Л, КУ202И.
Конденсаторы С1-С7 — К73-16, К78-2; С8-СЮ, С13, С14 — К50-35; С11, С12, С15, С16 — КЛС, КМ-6. Резистор R4 — ППЗ-12, a R5, R17 — СП5-ЗВ; R14 — 2 резистора С5-16МВ сопротивлением 0,1 Ом, соединенные параллельно (каждый из них можно заменить отрезком длиной 72 мм нихро-мового провода диаметром 1 мм). Лампы HL1, HL2 -СМН10-55 (СМН10-55-2).
Амперметр РА1 — М4205 с внешним шунтом на 10 А.
Дроссель L1 намотан на кольцевом магнитопроводе типоразмера К20х10х5 из феррита 2000НМ сложенным вдвое проводом МГТФ 0,5, число витков — 24. Образовавшиеся две обмотки включают так, как показано на схеме. Трансформатор Т1 выполнен на стальном магнитопроводе ШЛ25х40, обмотка I содержит 1012 витков провода ПЭВ-2 0,5; обмотка II — 144 витка провода ПЭВ-2 0,2 с отводом от середины; обмотка III — 104 витка провода ПЭВ-2 1,6. Диоды VD3-VD6 установлены на четырех медных пластинах-теплоотводах площадью 60 см2 каждая. Теплоотвод три-нистора VS1 имеет площадь 100 см2. 
Рис. 2
Большая часть деталей устройства смонтирована на печатной плате из фольгированного с одной стороны стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. На рис. 2 представлены чертеж печатной платы и расположение деталей на ней. Два отверстия, вблизи середины платы, предназначены для фиксации под-строечных резисторов R5 и R17. Корпусы этих резисторов устанавливают на плату, вплотную один к другому, регулировочными винтами в сторону края платы и притягивают планкой и винтами с гайками
Налаживание устройства следует начинать с проверки двуполярного напряжения питания
ОУ Если необходимо, подбирают стабилитроны и их балластные резисторы.
Далее с помощью осциллографа проверяют наличие на выводе коллектора транзистора VT1 коротких импульсов высокого уровня с периодом 10 мс. Желательно добиться минимальной длительности этих импульсов подборкой резистора R8.
Осциллограф необходим и для проверки длительности импульсов низкого уровня на инверсном выходе регулируемого одновибратора DD1.1 (вывод 2). Это делают при отключенной системе стабилизации зарядного тока, для чего достаточно временно соединить с общим проводом неинвертирую-щий вход ОУ. Движок подстроечного резистора R5 устанавливают в такое положение, чтобы изменению длительности импульса на инверсном выходе триггера DD1.1 от 0 до 10 мс соответствовал полный поворот вала переменного резистора R4. При этом может потребоваться корректировка положения вала резистора R17.
Следует отметить в заключение, что тем, кто возмется за изготовление описанного выше устройства, будет полезно ознакомиться с публикациями [3; 4].
1. Самойленко А. Управляемый однови братор. — Радио, 1999, № 5, с. 38, 39.
2. Зельдин Е. Импульсные устройства на микросхемах. — М.: Радио и связь, 1991.
3. Леонтьев А., Лукаш С. Регулятор напряжения с фазоимпульсным управлением. — Радио, 1992, № 9, с. 43, 44.
4. Приймак Д. Низковольтный трини сторный регулятор напряжения. — Радио, 1989, №5, с. 78-80.
САЙТ МЕДИКОВ-РАДИОЛЮБИТЕЛЕЙ SMHAM
07 Сентября 2013
В качестве основного трансивера с 2008 года я использую собственноручно собранный и настроенный трансивер из набора-конструктора «Дружба-М» (П.П.»КОНТУР» г. Харьков).
Полную информацию со схемами смотрите по ссылке на QRZ.RU
Радиоконструктор «Трансивер «Дружба-М»» подкупил меня отличным корпусом, который в домашних условиях сделать непросто. Также исходная схемотехника и цена набора вполне меня устроила, хотя минусы имеются и я об этом прекрасно знал. Но я брал конструктор как основу для будущего трансивера и к доработкам был готов.
- Мои методы устранения проблем:
- Положительные стороны аппарата:
- Небольшая фотосессия в порядке сборки аппарата:
- САЙТ МЕДИКОВ-РАДИОЛЮБИТЕЛЕЙ SMHAM
Мои методы устранения проблем:
- Побочные каналы приема, практически на всех диапазонах
— это связано с применением двухконтурных «полосовиков» в базовой конструкции. Проблема устраняется установкой третьего контура между основными и для улучшения качества приема можно применить и выносной преселектор. Я применил простейший преселектор, описанный в статье Игоря Лаврушова «Способы улучшения качества приема в современном эфире». Он состоит из одиночного контура, намотанного на каркасе от ПЧ ламповых телевизоров. Кроме основной катушки имеются две катушки связи, расположенных с обоих сторон от основной. Посторонние каналы приема практически исчезли.;
Широкая полоса телеграфного сигнала по приему
— Чтобы решить данную проблему я сначала собрал узкополосный фильтр на НЧ-кольцах. Получилось отлично, но пока он «висел» рядом с открытым корпусом аппарата. Но когда я закрепил внутри корпуса на свободном месте, то наводка от торроидального трансформатора свела на нет все усилия — никакая экранировка не помогала. Пришлось отказаться от внедрения в корпус трансивера такой доработки НЧ тракта. Что делать? Можно убрать с корпуса трансивера сетевой трансформатор и на его место установить фильтр, но в передней панели придется делать лишние отверстия, что ухудшит внешний вид трансивера. Вынести за пределы трансивера — овчинка выделки не стоит?! Но уж если и делать выносной НЧ-фильтр, то лучше собрать НЧNotch фильтр, что более эффективно для работы и телеграфом и микрофоном. Остановился на схеме, предложенной С.И.Поповым RA6CS в статье «Активный низкочастотный «NotchCW»-фильтр». Собрал указанный фильтр и остался вполне доволен. Единственное условие — необходимо в выносном блоке фильтра устанавливать и отдельную плату с усилителем НЧ. Иначе по входнымвыходным экранированным кабелям «пролазит» фон переменного тока, что естественно ухудшает эффект. В блок расширения,который я назвал AUDIO PROCESSOR ДЛЯ ТРАНСИВЕРА ДРУЖБА-М я установил CWNotch фильтр, узкополосный LC-фильтр, УНЧ, микрофонный НЧ-ограничитель сигнала, а также интерфейс сопряжения с компьютерной audio-картой.
Простенький синтезатор частоты, цифрой работать практически невозможно
— по «водопаду» заметно как частота подплывает, потом резко возвращается назад. Поэтому я ввел установил дополнительный тумблер для отключения ЦАПЧ и в основном работаю без неё.
Несколько ошибок и недоработок
— все ошибки легко устраняются (на форумах есть темы, посвященные трансиверу «Дружба-М»).
Положительные стороны аппарата:
Небольшая фотосессия в порядке сборки аппарата:
Еще чуть-чуть, еще немного…
- Теперь можно и настраивать платы…
73! Вячеслав — US7IB (статья — июнь 2009, последняя редакция — февраль 2012 года, фото — 2008 и 2012 года)
Для того, чтобы оставлять комментарии необходимо зарегистрироваться и авторизироваться на сайте!
САЙТ МЕДИКОВ-РАДИОЛЮБИТЕЛЕЙ SMHAM
Синтезатор «Контур-116» (5) и полосовой диапазонный фильтр (ПДФ) от трансивера «Дружба-М» (4) с успехом можно применить в приемниках, где в качестве главного элемента основной платы применяется микросхема МС3362. Об этом упоминается в источниках (1,2). Пожалуй, это один из наиболее простых вариантов создания приемника радиолюбителя-коротковолновика с неплохими параметрами. Кроме того не приходиться искать прецизионный и дорогой потенциометр настройки, т.к. применяемый в синтезаторе (ГПД) переменный конденсатор обладает более высокой стабильностью, чем этот потенциометр. А сам синтезатор имеет хорошую чистоту спектра выходного сигнала, что улучшает шумовые характеристики приемника.
Описание и настройку узлов трасивера «Дружба-М» можно найти как в интернете (см. ссылки в списке литературы), так и на страницах радиолюбительских печатных изданий. Кроме того (и это рекомендовано для начинающих) готовые узлы и блоки можно выписать в разных вариантах комплектности с описанием и рекомендациями по сборке и настройке через тот же через интернет (прайс-лист можно получить по адресу: rv3yf@mail.ru). Автор пошел по этому пути. И вот что получилось.
Схема межплатных соединений упоминавшихся узлов и блоков с внесенными доработками приводится ниже.
В качестве основной платы применятся схема, описанная в (1). В отличие от нее в данном приемнике применен восьмикристальный кварцевый фильтр от трансивера «Десна» (3). Его характеристики приведены ниже, а схема на рис.2.
— полоса пропускания по уровню 6дБ — 2,4+/-0,15 кГц;
— входное и выходное сопротивление — 202+/-10 Ом;
— затухание за полосой пропускания более 80 дБ;
— неравномерность в полосе пропускания — 1,5 — 2 дБ;
— коэффициент прямоугольности по уровням 6 и 60 дБ — 1,6.
Также изменено включение микросхемы LM386 (6), позволяющее увеличить ее усиление и несколько скомпенсировать затухание, вносимое восьмикристальным фильтром. Такое включение микросхемы применено и в (2).
При настройке приемника оказалось, что ВЧ напряжение (1,2-1,5 В) с синтезатора «Контур-116» является избыточным для транзисторного смесителя микросхемы МС3362 — радиотракт запирается и приемник не работает. Оптимальным является напряжение 100 — 200 мВ, как и указано в (1). Поэтому для его установления и выравнивания на всех диапазонах ВЧ напряжение с ГУН синтезатора было решено снимать после усилителя мощности (VT3) с эмиттерного повторителя (VT5) — c выхода синтезатора на ЦШ (разъем XS4). Теперь подачу сигнала на ЦШ пришлось осуществить с разъема ХS3. Такой «обмен» выходами никак не сказывается на работе приемника, а, включив в цепь эмиттера вместо постоянного R31 многооборотный подстроечный, мы получаем хорошую возможность плавно устанавливать оптимальный уровень ВЧ сигнала для подачи на смеситель микросхемы.
В описываемом приемнике можно применить ГПД от трансиверов «Десна» и «Дружба-М» (ГПД-02) или другие, подходящие для получения ПЧ 8,865 кГц.
На приобретенной через интернет плате ПДФ питание реле, которые коммутируют полосовые диапазонные фильтры, подключают УВЧ или АТТ, осуществляется подачей постоянного напряжения +27 В. На печатной плате эта шина соединена с цепями питания УВЧ, требующего напряжения 12 В. Доработка платы заключается в разрыве токопроводящей цепи методом выпаивания одного вывода сопротивления R9 100 Ом и подачи на него +12 В через свободную секцию трехпозиционного переключателя S1.2 как показано на схеме (рис.1).
В качестве цифровой шкалы применена ЦШ А.Денисова, приобретенная также через интернет и применение которой неоднократно опробовано и описано на нашем сайте.
Все обозначения на платах (рис.1) соответствуют исходным на схемах комплектующих приемник плат.
Для питания приемника, естественно, необходимы три напряжения — +27 В, +12 В, +5 В. Их можно получить в двух вариантах. Традиционным способом по схеме с применением интегральных микросхемных стабилизаторов 7812, 7805 и трансформатора ТПП-262-220-50, в котором запараллелено три вторичных обмотки (выводы от 11 до 17) для получения после выпрямления +27 В. От этого напряжения получаем +12 В через стабилизатор 7812. От соединенных последовательно обмоток 19 — 22 после выпрямления получаем +5 В через стабилизатор 7805. Стабилизаторы могут быть размещены либо в корпусе отдельного блока питания либо в самом корпусе приемника. БП, выполненный в отдельном корпусе, соединяется с приемником четырехжильным кабелем через разъем. Выпрямительные мосты могут быть любого типа, соответствующие напряжению и току, потребляемого приемником (КЦ402, 405, 407 и др.). Размещение всего БП в корпусе приемника требует увеличение размеров корпуса приемника и тщательной экранировки трансформатора для исключения наводок на элементы приемника, и на взгляд автора является нецелесообразным.
В авторском варианте БП выполнен в отдельном корпусе и с него снимается +27 и +12 В постоянного напряжения. Стабилизатор +5 В расположен в корпусе приемника на одной из плат синтезатора под крепежным винтом платы ГУН на свободном месте возле разъема XS5. Именно этот вариант показан на схеме межплатных соединений (рис.1).
Есть и другой способ получить три напряжения для питания приемника (рис.3). При этом в корпусе самого приемника можно разместить все элементы выпрямителя и стабилизатора, а на разъем от подходящего трансформатора, размещенного в отдельном корпусе, подавать переменное напряжение около 18 В через трехжильный кабель. При этом надо учесть, что через диод VD5 протекает ток как на коммутирующие реле, так и на все узлы приемника.
Пользуясь детальным описанием радиоприемника С.Беленецкого «Малыш» (2) на микросхемах МС3362 и LM386 в приемник можно ввести АРУ, а также применить однозвенные НЧ фильтры по входу и выходу микросхемы LM386.
Фото приемника с компоновкой его узлов показано на рис.4 — 5.
Рис.4. Компоновка приемника.
Рис.5. Вид спереди (без фальшпанели).
1. Б.Степанов. Микросхема МС3362 в связной аппаратуре. — Радио, 2007, № 7, с. 60,61; № 8, с. 60,61; 2008, № 2, с. 52;
2. С.Беленецкий (US5MSQ). Двухдиапазонный КВ приемник «Малыш». — Радио, 2008, № 4, с. 51 — 51; № 5.
3. C.Тележников. Коротковолновый трансивер «Десна».На сайте CQHAM.ru;
4. C.Тележников. Коротковолновый трансивер «Дружба-М».На сайте CQHAM.ru;
5. В.Скрыпник, В.Абрамов. Синтезатор частоты TRX «Контур-116».На сайте CQHAM.ru;
6. Казухиро Сунамура (JF1OZL). Как получить усиление 74 дБ от микросхемы LM386.
