Лабораторный импульсный блок питания. Часть 5. Миниатюрный лабораторный ИБП

Несмотря на простоту схем импульсных блоков питания, описанных в предыдущих частях серии, представленный здесь миниатюрный ЛБП выглядит невероятно простым — настолько мало количество примененных деталей.
Схема вписывается в концепт импульсно-линейного стабилизатора, но не имеет дополнительных ключевых элементов.

↑ Схема и её работа

Упрощение произошло за счет того, что роль ключа, выполняет автогенераторный преобразователь электронного трансформатора (ЭТ), коммутируемый падением напряжения на силовых электродах линейного стабилизатора DA1.
Работа стабилизатора, изображенного на схеме 11, происходит следующим образом.


После запуска преобразователя прямоугольное напряжение с выходной обмотки силового трансформатора Tr2 подается на двухполупериодный выпрямитель на диодах VD6,7. Выпрямленное напряжение насыщает контур L1/C5, на выходе которого формируется напряжение, питающее схему линейного стабилизатора. Рост напряжение на входе стабилизатора продолжается до тех пор, пока не сравняется с суммой напряжений, состоящей из выходного напряжения линейного стабилизатора и напряжения порога отпирания транзисторов VT3,4, иток-затвор которых включен параллельно силовым электродам мощной микросхемы.

Указанные на схеме транзисторы имеют порог отпирания от 3,5 Вольт и включены встречно-последовательно каналами относительно друг друга, образуя двусторонний токовый ключ. При открывании VT3,4 образуют короткое замыкание обмотки IV коммутирующего трансформатора Tr1 преобразователя. Tr1, насыщаясь током короткого замыкания, обесточивает обмотки I–III, управляющие базовыми токами транзисторов T1,2. Генерация преобразователя срывается на время нахождения T3,4 в открытом состоянии, которое, в свою очередь, будет продлено до момента снижения напряжения на силовых электродах DA1 до уровня напряжения ниже 3,5 Вольт. VT3,4 запираются, устраняя замыкание обмотки IV Tr1, обеспечивая возможность перезапуска преобразователя. Процесс работы возобновляется.

↑ Технические характеристики ИБП

Параметры этого ЛБП таковы:
Выходное напряжение 1,2 — 35В
Максимальный ток — 2А
Защита от КЗ по выходу не предусматривалась, т. к.
а) микросхема стабилизатора имеет встроенную защиту
б) при каких-либо совершенно нештатных режимах генерация преобразователя (при возможном КЗ, скажем, на выпрямительных диодах) будет сорвана до устранения КЗ.

↑ Детали

В ЛБП использованы полевые транзисторы FD444 (60V/12A/7mOhm), но могут быть использованы и другие с аналогичными параметрами.
Диоды VD6,7 — не хуже 100В/10А.
Трансформатор Tr1 кроме штатных обмоток I–III, имеет дополнительные коммутирующие обмотки: II — 2 витка монтажного повода, IV — 8-10 витков монтажного провода. С обеими обмотками эксперименты возможны с учетом нормального запуска и работы в требуемых режимах (кто-то, быть может захочет поднять частоту преобразования или изменить параметры силового трансформатора).

Силовой трансформатор преобразователя (использован ЭТ мощностью 105Вт) содержит 90 штатных витков первичной обмотки; вторичная обмотка содержит 36 витков вновь намотанной обмотки в два провода диаметром 0,8 мм, сфазированных для двухполупериодного выпрямления; обмотка связи содержит 2 витка монтажного провода. Резистор R4 должен быть мощностью от 2-х Ватт.

Частота преобразования холостого хода, успешный запуск и работа преобразователя зависят от многих факторов и в т. ч. — от соотношения витков обмоток связи трансформаторов (и том и другом трансформаторе — II), сопротивления резистора R4. Рабочая частота преобразователя зависит от выходного напряжения ЛБП, сопротивления нагрузки. Преобразователь необходимо налаживать в первую очередь. При указанных номиналах его компонентов и намоточных данных, частота преобразования холостого хода — около 27кГц.

↑ Наладка и тестирование

Добившись нормального запуска преобразователя в режиме ХХ, следует нагрузить преобразователь третью-четвертью расчетной нагрузки и дать поработать в течении получаса-часа. Просадок напряжения на вторичной обмотке силового преобразователя не должно наблюдаться, транзисторы преобразователя не должны нагреваться (могут быть чуть теплыми — 30-35 градусов). Резистор R4 так же не должен быть горячим.

После успешного испытания преобразователя 50-70 Ваттами нагрузки, можно нагрузку увеличить до предельной (в моем случае — 200Вт). При напряжении ХХ на вторичной обмотке Tr2 43В, подключение нагрузки мощностью 200Вт просаживало напряжение до 39В, что, в общем-то можно считать нормой. Убедившись в нормальной работе преобразователя, когда в течении 10 минут при максимальной нагрузке просадка напряжения стабильна и невелика, транзисторы преобразователя не перегреваются (используется в качестве охлажления штатный корпус «Ташибра» и «картонная» изоляционная прокладка между корпусом и транзисторами), можно подключить выпрямительные диоды с LC-контуром и повторить испытания, проверяя нагрев компонентов преобразователя и вновь подключенных.

Окончательный тест — час работы преобразователя и выпрямителя на нагрузку мощностью 120-150Вт с отслеживанием температуры и частоты преобразователя.
После успешного тестирования преобразователя можно перейти к окончательной сборке устройства, проверить его работу и поместить в корпус.

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации