Схема лабораторного блока питания со встроенным цифровым вольтметром

Источник питания, схема которого показана на рисунке здесь, выдает регулируемое выходное напряжение от 2 до 30V, при токе до ЗА. Имеется встроенная защита, — блокирует выход при превышении тока нагрузки ЗА. А так же встроенный цифровой вольтметр со светодиодной семисегментной индикацией на трех разрядах с дискретностью в 0,1 V.

Функционально схему можно разделить на два основных узла, — узел блока питания и узел индикации напряжения. Практически возможен упрощенный вариант схемы со стрелочным вольтметром, но здесь данный вариант не рассматривается.

Схема лабораторного блока питания со встроенным вольтметром

Изучение схемы следует начать с узла блока питания. Блок питания построен на основе низкочастотного силового трансформатора Т1. Это готовый трансформатор мощностью 150V с одной вторичной обмоткой на переменное напряжение 24V. Трансформатор тороидальный, готовый, поэтому его намоточные данные автору не известны. Однако, сейчас несложно подобрать трансформатор аналогичного типа, как тороидальный, так и выполненный на Ш-образном или другом сердечнике. Напряжение вторичной обмотки трансформатора может быть от 23 до 30V. Мощность не ниже 150W.

Схема лабораторного блока питания со встроенным цифровым вольтметром

Выпрямитель мостовой, построенный на четырех диодах КД213А. Конденсатор СЗ сглаживает пульсации выпрямленного напряжения. При отсутствии емкости 10000 мкФ его можно набрать из нескольких параллельно включенных конденсаторов меньшей емкости, например, две штуки по 4700 мкФ или пять штук по 2000 мкФ.

Регулируемый стабилизатор напряжения выполнен на микросхеме А1 типа LM723.

Микросхема LM723 представляет собой интегральный регулируемый стабилизатор с защитой от перегрузки. Входное напряжение поступает на выводы 11 и 12, выходное снимается с вывода 10. Контроль за выходным напряжением осуществляется компаратором, выведенном на вывод 2. Сюда подается выходное напряжение. Регулировка — переменным резистором R16, которым регулируется напряжение на выводе 5 А1, а опорное напряжение снимается со встроенного параметрического стабилизатора, выход которого выведен на вывод 6.

Контроль за током нагрузки осуществляется вторым компаратором, выведенным на вывод 3. Ток нагрузки определяется по падению напряжения на резисторе R19, включенном последовательно нагрузке. Если падение напряжения на нем достигает 0,65V схема переходит в режим блокировки выхода. Блокировка снимается автоматически после того как нагрузка будет отключена.

Недостаток микросхемы LM723 в том, что максимальный выходной ток её выходного каскада составляет всего 150 mA. Для увеличения выходного тока до З А используется внешний мощный составной транзистор VT5, который включен на выходе микросхемы по схеме усилителя тока (по схеме эмиттерного повторителя).

Диод VD7 служит для разряда емкости конденсатора С7 чтобы после выключения блока питания напряжение на эмиттере транзистора VT5 не оказалось больше напряжения на его коллекторе.

Теперь о схеме измерителя напряжения. Измеритель напряжения построен на микроконтроллере D1 типа PIC16F676, у данного контроллера имеется порт, могущий работать для приема аналоговой информации, то есть с АЦП. На работу с АЦП настроен порт RA4, на него поступает измеряемое напряжение.

Поскольку напряжение не должно превышать 5V на него измеряемое напряжение поступает через делитель R13-R14. При налаживании измерителя, перед первым включением нужно сначала R13 установить в положение минимального напряжения, то есть в крайне левое по схеме положение. При этом показания будут нулевыми. Затем подключить к выходу блока питания контрольный вольтметр, например, мультиметр. И измеряя им напряжение на выходе источника питания поворотом R16 установить по мультиметру напряжение в пределах 10-20V. Затем подстроить R13 так чтобы измеритель показывал такое же напряжение как мультиметр.

Дисплей выполнен на трех семисегментных цифровых светодиодных индикаторах. Все одинаковые входы их включены вместе (кроме входа запятой) и на них коды поступают одновременно. Динамическая индикация осуществляется транзисторными ключами VT2-VT4. Запятая второго разряда постоянно подключена к минусу питания через резистор R12. В процессе измерения запятая не перемещается, индикация в пределах от 0,0 до 30,0V.

Резисторы R5-R12 ограничивают и уравнивают ток через сегменты индикаторов, снижая нагрузку на порты микроконтроллера и делая свечение всех сегментов одинаковым.

Для питания измерителя напряжения требуется напряжение 5V. Данное напряжение формируется из выходного напряжения выпрямительного моста VD3-VD6 с помощью параметрического стабилизатора на транзисторе VT1 и стабилитроне VD1. Диод VD2 немного увеличивает напряжение на выходе стабилизатора приближая его к необходимому 5V. Происходит это за счет добавления падения напряжения на прямом токе VD2 к напряжению стабилизации стабилитрона VD1.

Транзистор VT5 нуждается в эффективном теплоотводящем радиаторе. Для транзистора VT1 достаточно простейшего радиатора сделанного из болта и нескольких гаек и шайб.

Схема измерителя напряжения

Схему измерителя напряжения можно использовать и в других конструкциях, например в качестве измерителя напряжения в бортовой сети автомобиля (рис.2). Здесь измеритель будет питаться от измеряемого напряжения.

Файлы для прошивки микроконтроллера

Источник: Радиоконструктор №4 2013  Автор: Горчук Н.В.


Рубрики: Блоки питания

Оставить комментарий


Добавить изображение

Переходник для подключения к...

Как известно, возможности линии Vbus (+5 В) USB-порта по потребляемому [...]

Индикатор стереобаланса

Если в стереофоническом УМЗЧ установлены раздельные регуляторы громкости левого и [...]

Миллиомметр. Приставка к цифровому...

Этот миллиомметр изготовил Jaanus Kalde из Эстонии. Источником образцового тока [...]

Робот «Пилигрим» своими руками

Эта игрушка является модернизированным вариантом «пограничного» робота  и имеет более [...]

Похититель джоулей. Из 1,5...

Так что же это такое – «похититель джоулей»? Это небольшая схема, которая способна «зажечь», [...]

Изготовление перемычек из провода...

Многие радиолюбители при изготовлении своих конструкций используют провод МГТФ (Монтажный [...]

Настольный робот своими руками

Этот робот был спроектирован в 2011 году в Далласе в [...]

Изготовление печатных плат своими...

Технология изготовления печатных плат «лазерно-утюжным методом» очень популярна среди радиолюбителей, [...]

Однотактный УМЗЧ на полевых...

Однотактный УМЗЧ класса А на полевых транзисторах с каналом одного [...]

Выбор спутниковой антенны

Такие «тарелки» или точнее — антенны системы спутникового телевидения ныне [...]