Схема. Мощный регулируемый низковольтный блок питания на микросхеме LX8384-00СР

Схема Мощный регулируемый низковольтный блок питания на микросхеме LX8384-00СР 1
Если вам потребовался мощный низковольтный лабораторный блок питания с регулируемым выходным напряжением постоянного тока, то такое устройство можно собрать с использованием интегральной микросхемы типа LX8384-00СР фирмы LinFinity Microelectronics, представляющей собой сильноточный прецизионный малошумящий линейный стабилизатор напряжения положительной полярности с регулируемым выходным напряжением и малым напряжением насыщения, рис. 1. Максимальный ток нагрузки для микросхем серии LX8384 может достигать 5 А, но максимальная мощность, рассеиваемая установленной на теплоотвод микросхемы, не должна превышать 15 Вт. Чтобы преодолеть это ограничение, стабилизатор напряжения можно дополнить каскадом на мощном дискретном транзисторе. Этот блок питания обеспечивает выходное напряжение 1,25…7 В притоке нагрузки до 5 А.

Принципиальная схема блока питания представлена на рис. 2. Напряжение сети переменного тока 220 В поступает на первичную обмотку понижающего трансформатора Т1 через плавкий предохранитель FU1, терморезистор с отрицательным ТКС RT1 и замкнутые контакты выключателя SA1. С вторичной обмотки напряжение переменного тока около 9 В поступает на мостовой диодный выпрямитель VD2 -VD5 через полимерный самовосстанавливающийся предохранитель FU2 или FU3 и замкнутые контакты переключателя SA2. Этим переключателем выбирают ток срабатывания защиты. Конденсаторы большой ёмкости С15 и С2 сглаживают пульсации выпрямленного напряжения, амплитуда которого при токе нагрузки 5 А не превышает 1 В. Применение диодов Шотки позволяет уменьшить потери мощности и напряжения на диодах выпрямителя. Варистор RU1 защищает первичную обмотку Т1 и диоды Шотки от повреждения при всплесках напряжения сети. Терморезистор RT1 в момент включения питания устройства уменьшает бросок тока через обмотки трансформатора, диоды мостового выпрямителя и разряженные конденсаторы С2, С15.
Схема Мощный регулируемый низковольтный блок питания на микросхеме LX8384-00СР 2
Напряжение постоянного тока с выхода мостового выпрямителя поступает на вход интегральной микросхемы DA1 через параллельно включенные резисторы R1, R2. Когда ток нагрузки становится больше 1,2 А, начинает открываться мощный биполярный p-n-р транзистор VT1, который забирает на себя часть рассеиваемой мощности, что позволяет удержать выделяемую кристаллом микросхемы мощность на безопасном для неё уровне. Конденсаторы С3, С4, С9 — С14 — блокировочные по цепям питания DA1. Большая суммарная ёмкость блокировочных конденсаторов необходима для получения высоких эксплуатационных показателей, которые способны обеспечить ИМС типа LX8384-00CP. Выходное напряжение стабилизатора регулируют с помощью переменного резистора R5. Диапазон регулировки составляет от 1,25 до 7 В. Подбором резистора R3 устанавливают верхнюю границу регулировки выходного напряжения — 7В. Светящийся светодиод HL1 сигнализирует о наличии выходного напряжения величиной более 2 В. Светящийся светодиод HL2 информирует о включении блока питания в сеть 220 В. Диод VD1 защищает интегральный стабилизатор от повреждения обратным напряжением, например, когда при коротком замыкании в первичной цепи, напряжение на входе стабилизатора становится меньше выходного напряжения. Величину выходного напряжения показывает стрелочный вольтметр PV1, резистор R8 ограничивает ток через катушку вольтметра.

Большинство деталей выпрямителя и стабилизатора напряжения были смонтированы навесным монтажом на плате размерами 120×50 мм. Сильноточные цепи, выделены на принципиальной схеме толстыми линиями, должны быть выполнены проводом с сечением по меди не менее 2 мм2. Микросхема LX8384-OOCP установлена на ребристый дюралюминиевый теплоотвод с площадью охлаждающей поверхности не менее 150 см2 (одна сторона). Температура корпуса микросхемы во всех режимах работы в этом устройстве не должна превышать 55 °С. При установке микросхемы следует учитывать, что её теплоотводящий фланец электрически связан с выходом стабилизатора — вывод 2. Микросхему LX8384-00СР подключают к плате стабилизатора проводами минимально возможной длины или распаивают непосредственно на монтажной плате, что предпочтительнее. Вместо микросхемы LX8384-00CP можно применить микросхему LX8384A-00CP, LX8384B-00CP, LX8384-00IP, выполненные в корпусе ТО-220 или одну из микросхем в корпусе ТО-263, которые в обозначении вместо суффиксов СР, IP содержат суффиксы CDD, IDD. Следует заметить, что в серии LX8384 кроме стабилизаторов с регулируемым выходным напряжением есть стабилизаторы с фиксированным выходным напряжением, например, LX8384-15 на выходное напряжение 1,5 В/5 А и LX8384-33 на выходное напряжение 3,3 В/5А.

Транзистор 2SB817 выполнен в неизолированном металлопластмассовом корпусе ТОЗ-ВТ, рассчитан на максимальную рассеиваемую мощность 100 Вт, максимальный ток коллектора 12 А, максимальное напряжение коллектор — эмиттер 160 В. Можно заменить на 2SB827, 2N5883, 2N5884, 2N5879, 2N5880, КТ865А, КТ818АМ — КТ818ГМ, 2Т818А — 2Т818В. Подойдёт транзистор с коэффициентом передачи тока базы не менее 10 при токе коллектора 5 А. Этот транзистор устанавливают на ребристый дюралюминиевый тепло-отвод с площадью охлаждающей поверхности не менее 700 см2 (одна сторона). Соединительные провода, идущие к выводам транзистора, должны быть минимальной длины. При установке теплоотводов меньшего размера может потребоваться принудительное воздушное охлаждение, для чего удобно применить компьютерный вентилятор на рабочее напряжение 12 В постоянного тока. Такой вентилятор подключают с соблюдением полярности к выходу диодного выпрямителя. Оксидные конденсаторы применены обычные алюминиевые — импортные аналоги «50-35, К50-68, К50-24. При отсутствии конденсаторов ёмкостью 10000 мкФ, вместо двух таких конденсаторов можно установить четыре конденсатора емкостью по 4700 мкФ. Конденсаторы С5 -С8 малогабаритные плёночные или керамические на рабочее напряжение не ниже 25 В.

Все остальные неполярные конденсаторы — керамические для поверхностного монтажа. Конденсаторы С1, С12 — С14 припаивают с обратной стороны платы к выводам оксидных конденсаторов. Конденсаторы СЗ, С4 припаивают маломощным паяльником непосредственно к выводам микросхемы вблизи корпуса. «Минусовые» выводы этих двух конденсаторов соединяют с общим проводом отдельными проводами. Диод КД226А можно заменить любыми из серии КД226, КД202, КД411, 1N5401 — 1N5407, MR850 — MR856. Диоды Шотки MBRF1545CT выполнены в изолированном пластмассовом корпусе ТО-220, можно установить на один общий дюралюминиевый теплоотвод с площадью охлаждающей поверхности 100 см2. Такие диоды можно заменить на MBRB1545CT, MBR745, MBR1045, MBR1060, MBR1645, MBRF745.

Упомянутые в вариантах замен транзисторы и диоды Шотки имеют разные конструкции корпусов. Сверхъяркие светодиоды L-1503SGT зелёного цвета свечения и L-1503SRD красного цвета свечения можно заменить любыми аналогичными, например, из серии КИПД40 [1]. Переменный резистор R5 типа СПЗ-96-1. Для точной подстройки выходного напряжения последовательно с этим резистором можно включить переменный резистор сопротивлением 47…100 Ом. Провода, идущие к переменному резистору, должны быть минимальной длины. Постоянные резисторы типов МОИ, С2-23, С1-4, МЛТ, РПМ или аналогичные импортные. Варистор FNR-20K471 можно заменить на FNR-20K431, MYG20-431, MYG20-471, LF14K471, SVC471-14. Терморезистор NTC33 можно заменить любым на 10…47 Ом, изъятым из импульсного блока питания неисправного телевизора или компьютерного монитора.

Полимерный самовосстанавливающийся предохранитель MF-R400 можно заменить на LP30-400 или аналогичный на номинальный ток 4 А. Этот предохранитель выбран на меньший номинальный ток, чем рассчитан этот стабилизатор напряжения, поскольку при протекающем токе 5 А такой предохранитель обычно может находиться в состоянии низкого сопротивления неограниченно долго или, в зависимости от условий монтажа, до нескольких минут. Предохранитель MF-R110 можно заменить на LP30-110, LP30-090. Кнопка SA1 любая с фиксацией положения, рассчитанная на коммутируемый ток не менее 1 А при напряжении 250 В переменного тока, например, JPW-2104, ESB99902S, ESB91232A, ПКн-41-1-2. Кнопка SA2 типа ПКн-41-1-2 или аналогичная с как минимум одной группой переключаемых контактов.

Понижающий трансформатор можно изготовить самостоятельно. Подойдёт Ш-образный магнитопровод с площадью центрального керна 9 см2. Первичная обмотка содержит 1150 витков обмоточного провода ПЭВ-2 диаметром около 0,32 мм. Вторичную обмотку наматывают обмоточным проводом диаметром 1,4 мм, содержит 50 витков. Между обмотками проложены не менее пяти слоев лакоткани или пропитанной парафином плотной трансформаторной бумаги. Можно применить другой аналогичный понижающий трансформатор с габаритной мощностью 60 Вт.

Стабилизаторы напряжения, собранные с применением интегральных микросхем серии LX8384 выгодно применять при малой разнице между входным и выходным напряжением, когда применение импульсных стабилизаторов затруднено или малоэффективно. Напряжение насыщения микросхем этих серий не более 1,3…1,5 В при токе нагрузки 5 А. Рекомендованное производителем максимальное входное напряжение не должно превышать 10 В, однако, были успешно проведены испытания работоспособности этих микросхем при входном напряжении 12 В, выходном 3 В при протекающем токе через микросхему 1,2 А. Блоки питания, изготовленные с применением интегральных микросхем серии LX8384 могут найти применение для питания различных цифровых и аналоговых устройств, например, фотоаппаратов, видеокамер, для питания стабильным напряжением мощных светодиодных светильников, для питания стабильным напряжением сверхминиатюрных низковольтных электропаяльников для пайки SMD компонентов, для питания стабильным напряжением электроножей, игл «выжигателей», в мобильной связной аппаратуре, в зарядных устройствах и т.п.

Литература:
1. Отечественные сверхяркие светодиоды. — Радиоконструктор, 2005, № 4.
2 .Бутов А.Л. Два блока питания для портативной аппаратуры. — Радиоконструктор, 2011, №8, стр. 15-18.
3. Бутов А.Л. Резервный источник питания для карманного Flash-плеера. — Радиоконструктор, 2009, № 10, стр. 17- 18.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *