Схема лабораторного двухполярного блока питания: от простейшего до мощного с легкой регулировкой

Лабораторный блок питания двухполярный | 2 Схемы

Содержание

• 1 Схема блока питания на uA723
• 2 Описание работы
• 3 Сборка лабораторного блока питания

Если нужен приличный блоком питания с регулируемым током и напряжением – редакция сайта “Две Схемы” советует вспомнить старый добрый стабилизатор uA723. Проверен он уже тысячи раз радиолюбителями по всему Миру и показал прекрасные результаты – тогда зачем изобретать велосипед? Схема обеспечивает симметричное двухполярное выходное напряжения в диапазоне до 26 В и токе до 3 А. Превышение максимального значения тока вызывает отключение выходных транзисторов, что можно рассматривать как защиту по току. В каждой мастерской должен быть именно такой двухполярный БП – это полезно например в конструкциях с использованием операционных усилителей, а также для предварительного запуска усилителей мощности с двойным питанием. Преимуществом описываемой здесь конструкции является очень низкая стоимость сборки. В общем данный блок питания станет очень серьезным помощником домашней радиотехнической лаборатории.

Схема блока питания на uA723

Принципиальная схема БП

Прямому регулированию подвергается плечо положительного напряжения, в то время как отрицательная часть следует за положительной благодаря системе построенной на операционном усилителе TL081.

Описание работы

Стабилизатор U1 (uA723) включает в себя температурно компенсированный источник опорного напряжения, усилитель ошибки и выходной транзистор, обеспечивающий ток до 150 мА. Микросхема работает в типовой конфигурации, в которой его внутренний усилитель ошибки сравнивает напряжение с делителя R0 (5,6 k) – R3 (4,7 k) с напряжением, какое наличествует на выходе блока питания. Резисторы R4 (220R), R5 (6,8 k) и потенциометр P1 (50k) обеспечивают регулирование напряжения выхода.

Усилитель ошибки работающие в петле отрицательной обратной связи регулируется с помощью элементов R1 (560R), T1 (BD911) и T2 (BD139) меняя выходное напряжение так, чтобы его доля была равна установленному напряжению через делитель R0 – R3. Изменение положения ползунка P1 приведет к изменению выходного напряжения, поэтому усилитель ошибки, соответственно, изменит выходное напряжение, чтобы эти изменения компенсировать.

Например: перемещение ручки потенциометра в направлении R4 повысит напряжение на его ползунке, что заставит стабилизатор (через усилитель ошибки) снизить выходное напряжения так, чтобы потенциал регулятора снизился до уровня устанавливаемого делителем R0 – R3.

Резистор R2 (0.2 R/5W) вместе с транзистором Т6(BC548) работает в узле ограничения тока. Если ток, потребляемый от источника питания растет – падение напряжения на R2 также возрастает. Открытый транзистор Т6 при снижении напряжения равным примерно 600 мВ вызовет короткое замыкание между эмиттером и базой транзисторов управления и тем самым ограничит ток, протекающий через T1. Ток будет ограничен значением примерно 0.6/R2, что в данном случае дает 3 Ампера. Номинал резистора следует подобрать самостоятельно, учитывая трансформатор и его характеристики. В роли T1 в большинстве случаев потребуется применение нескольких транзисторов соединенных параллельно, чтобы распределить протекающий ток и мощность на несколько элементов.

За регулирование отрицательной половины питания отвечает операционный усилитель U2 (TL081). Его выход управляет транзисторами T3 (BD140) и T4(BD912). Резистор R9 (560R) ограничивает ток базы Т3, выполняя аналогичную роль, как R1 в положительной половине питания. Делитель R6 (100k), R7 (100k) и P2 (10k) подобран таким образом, чтобы в состоянии, установленном на регуляторе P2 был потенциал массы. Увеличение напряжения на выходе положительной части блока питания приведет к увеличению потенциала на ползунке потенциометра P2, одновременно ОУ U1 стремясь уровнять потенциал на обоих своих выходах приведет к снижению отрицательной половины питания с помощью регулировочных элементов T3 и T4. Напряжение на отрицательной половине, соответственно, будет следовать за положительным, если только делитель R6, R7, P2 будет установлен на деление 1:1.
Транзистор T5 (BC557) ограничивает ток в отрицательной половине питания таким же образом, как и T6 в положительной половине. Максимальное значение тока в данном случае это 0.6/R8.

К разъемам IN1 и IN2 подключаются две независимые обмотки трансформатора питания. Напряжение будет одинаково на мостах Br1 (5А) и Br2 (5А) и будет фильтроваться с помощью емкости C1, C2 (4700uF) и C3, C4 (100nF), после чего попадает на транзисторы T1 и T4 (напоминаем, что каждый из них может состоять из нескольких транзисторов, соединенных параллельно). На выходе напряжение фильтруют конденсаторы C6, C7 (470uF) и C9, C10 (100nF). Выходом блока является разъем OUT на котором и будет регулируемое напряжение симметрично относительно массы. Кроме того, на плате можно установить делитель R10-R13, благодаря которому возможно измерение выходного напряжения с помощью микроконтроллера с преобразователем ADC.

На вход схемы необходимо подключить трансформатор с двумя обмотками напряжением 2×24 В и мощности в зависимости от ваших потребностей.

Сборка лабораторного блока питания

Плата печатная ЛБП

Схема паяется на печатной плате (скачать). Монтаж не сложен, элементы на ней находятся далеко друг от друга. Однако необходимо определить значения R3, Р1 и R5. Резистор R3 определяет уровень напряжения на входе усилителя ошибки (pin 5 U1) и его подбор является простым. По расчётам резистор R3 равен 4,7 k, что дает напряжение на усилителе ошибки около 3,2 В. Второй шаг-это подбор значения потенциометра P1 и резистора R5, от которых зависит максимальное выходное напряжение блока питания. Предполагая, что требуемый диапазон регулирования выходного напряжения от 3 В до 26 В легко рассчитаем значение R5 чуть ниже 7к. Принимаем ближайшее значение из стандартного ряда и получаем R5 = 6,8 к.

Готовый лабораторник БП

После сборки мелких элементов на плате, пришло время для установки силовых транзисторов T1 и T4, они должны быть установлены на отдельный радиатор. Если по какой-то причине будет только один радиатор – примените изоляционные прокладки под транзисторы. Если потребление тока от блока питания не будет большим – до 0.5 А, можно поставить только один транзистор. Если таки нагрузки планируются несколько ампер – можно использовать параллельное соединение транзисторов в соответствии со схемой их соединения.

схема для изготовления своими руками

Большая часть низковольтных потребителей (радиоэлектронная аппаратура и т.д.) для питания требует напряжения одной полярности. Наряду с этим существуют схемы, для которых необходимо как положительное (относительно общего провода), так и отрицательное напряжение. Источники питания для таких узлов называются двухполярными, они необходимы для запитки схем на операционных усилителях, двухтактных каскадов аудиоусилителей и т.п.

Описание популярных схем двухполярного питания

Проще всего организовать двухполярное питание с помощью резистивного делителя. На вход подается напряжение, равное удвоенному уровню каждого плеча. Общая точка соединения двух резисторов служит общим проводом.

Организация двухполярного питания с помощью резистивного делителя.

Напряжение плеч распределяется пропорционально сопротивлениям каждого резистора. При R1=R2 выход будет симметричным – U1=U2. Недостатком такого делителя является зависимость распределения напряжений от нагрузки – потребитель шунтирует резисторы, и если шунтирование будет различным, то и выходное напряжение также станет несимметричным. Чтобы уменьшить этот эффект, надо, чтобы Rнагрузки было намного больше резистора соответствующего плеча. Соответственно, при росте мощности потребителя придется уменьшать значение каждого сопротивления делителя, что приведет к росту потребляемой мощности по цепи R1R2, и уже скоро она достигнет неприемлемых величин.

Этот недостаток значительно сглаживается, если вместо резисторов применить конденсаторы. Напряжение распределяется пропорционально емкостям, при С 1=С2 на выходе U1=U2.

Емкостный делитель.

Емкость зависит от нагрузки, поэтому в этой схеме применяют оксидные (раньше их называли электролитическими) конденсаторы. В теории через цепь С1С2 ток не течет, мощность не потребляется. На практике оксидные конденсаторы имеют заметный ток утечки. Он не настолько велик, чтобы создать проблемы с потребляемой мощностью, но он для каждого конденсатора индивидуален, и создает изначальную несимметрию плеч. Этот эффект усиливает большой допустимый разброс емкостей электролитов. Поэтому параллельно конденсаторам полезно поставить по резистору одинакового номинала (в несколько сотен ом или несколько килоом). На потребление мощности они почти не повлияют, а распределение уровней выровняют.

Практическая схема источника питания с емкостным делителем.

На практике можно использовать подобную схему совместно с понижающим трансформатором и мостовым двухполупериодным выпрямителем. Конденсаторы служат одновременно сглаживающим фильтром и делителем. Выравнивающие делители не обязательны, если у трансформатора есть отвод от середины вторичной обмотки.

Источник двухполярного питания с трансформатором со средней точкой.

На новый уровень независимость выходного напряжения от нагрузки выводит выполнение источника питания по схеме со стабилизацией. В простом варианте ее можно выполнить на двух транзисторах, на базы которых подана половина питания от резистивного делителя (оба сопротивления должны быть равны).

Стабилизированный источник двухполюсного питания.

Для верхнего (положительного) плеча можно применить транзистор КТ815 (КТ817). Для нижнего (отрицательного) КТ814 (КТ816) или другие соответствующей структуры.

Двухполярный делитель напряжения с операционным усилителем.

Еще лучшие параметры имеет схема с применением операционного усилителя. Цепь отрицательной обратной связи на резисторе R3 обеспечивает хороший коэффициент стабилизации. Делитель на R1R2 задает уровень средней точки.

Двухполярный БП с линейными стабилизаторами в каждом плече.

Несложная и устойчивая схема получается на линейных стабилизаторах серии 78ХХ (79XX для отрицательного плеча). Применен трансформатор со средней точкой, делителем служит цепь С1С3. Микросхемы-стабилизаторы включаются по стандартной схеме, диоды VD1 и VD3 защищают соответствующий канал от напряжения обратной полярности.

По подобной схеме можно построить и лабораторный блок питания, но для него удобнее использовать схему, регулируемую по выходному уровню. Такой источник можно построить на трансформаторе со средним отводом. Если его нет, можно использовать две идентичные вторичные обмотки (домотать или намотать заново) с отдельным выпрямителем для каждого канала или вообще использовать два раздельных трансформатора. Такой источник можно использовать как два отдельных однополярных канала, а соединив перемычкой плюс одного с минусом другого, получить регулируемый двухполярный БП.

Двухполярный лабораторник с раздельными каналами.

Схема такого двухполярного блока питания содержит два раздельных канала, каждый из которых выполнен на микросхеме LM317. Диоды моста и транзистор должны быть рассчитаны на полный ток канала, трансформатор – на суммарную мощность двух трактов. Лабораторник позволяет в каждом из каналов получить напряжение от 1,25 до 35 вольт (зависит от входного напряжения). При необходимости получить двухполярное напряжение, минусовой вывод одного тракта соединяется с плюсовой клеммой другого, образуя среднюю точку.

Импульсный двухполярный блок питания.

Если нужен легкий, но мощный БП, придется прибегнуть к довольно сложной импульсной схемотехнике. Такой блок можно собрать на полевых транзисторах и микросхеме IR2153. Источник обеспечивает мощность около 100 ватт, выходное напряжение задается параметрами трансформатора. При указанном на схеме соотношении витков на выходе будет около 35 вольт в каждом плече.

Читайте также: Переделка компьютерного блока питания в лабораторный

Трансформатор наматывается на каркасе от трансформатора импульсного БП компьютера.

Каркас импульсного трансформатора.

Советы по самостоятельному изготовлению двухполярного блока питания

Большую часть элементов блока питания можно установить на печатной плате, даже трансформатор, если это удобнее. Во многих случаях силовые элементы (транзисторы, диоды, линейные интегральные регуляторы напряжения) снабжаются радиаторами для обеспечения нормального температурного режима. Поэтому надо их монтировать либо на теплоотводе, либо при проектировании платы предусмотрительно устанавливать на краю так, чтобы можно было привинтить внешний радиатор.

При таком расположении элементов одну из микросхем снабдить радиатором не получится.

Плату можно разработать самостоятельно в специальных программах, вроде бесплатной Sprint Layout, либо просто нарисовать на бумаге. Готовое изделие можно заказать через интернет или сделать самостоятельно по одной из домашних технологий:

• ЛУТ;
• фоторезист;
• нарисовать на плате вручную (например, лаком для ногтей).

Правильное расположение силовых элементов БП.

Травится плата либо в классическом растворе хлорного железа, либо в смеси, состоящей из:

• 100 мл перекиси водорода;
• 30 г лимонной кислоты;
• 2-3 чайных ложки поваренной соли.

Читайте также

Схема бестрансформаторного источника питания

Не всегда удается подобрать нужный сетевой трансформатор, поэтому чаще подбирается подходящий по мощности, вторичная обмотка (или несколько) удаляются. Необходимо намотать вторичку заново – для этого существуют методики расчета. Их можно найти в литературе. В интернете для этого имеются онлайн-калькуляторы.

Самодельный лабораторник с двумя каналами напряжения и возможностью двухполярного включения.

Если блок питания предполагается использовать для питания конкретного устройства (например, усилителя звуковой частоты), его можно встроить в общий корпус с основным изделием. А можно сделать в отдельном корпусе (лабораторные источники в большинстве случаев делают в виде отдельного блока). Корпус можно подобрать готовый или сделать самостоятельно. Здесь возможности ограничены фантазией и уровнем квалификации мастера.

Проектирование и разработка двухполярного источника питания для корректоров накопителя АПС (Конференция)

Проектирование и разработка двухполярного источника питания для корректоров накопителя АПС (Конференция) | ОСТИ.GOV

перейти к основному содержанию

• Полная запись
• Другое связанное исследование

Для усовершенствованного источника фотонов (APS) требуется несколько корректирующих магнитов. По сути, для всех корректирующих магнитов будут использоваться два разных типа биполярных источников питания (BPS). Один требует только коррекции постоянного тока, а другой требует коррекции постоянного и переменного тока. Для накопительных кольцевых горизонтальных/вертикальных (H/V) корректоров BPS должна обеспечивать подачу постоянного и переменного тока. В этом документе описываются аспекты проектирования и рекомендации по биполярному источнику питания для H/V-корректоров накопительного кольца APS.

Авторов:

Канг, Ю.Г.

Дата публикации:

1993-01-01

Исследовательская организация:

Аргоннская национальная лаборатория, Иллинойс (США)

Организация-спонсор:

USDOE; Министерство сельского хозяйства США, Вашингтон, округ Колумбия (США)

Идентификатор ОСТИ:

7368781

Номер(а) отчета:

ANL/ASD/CP-78369; CONF-930511-307
ВКЛ. : DE93017742

Номер контракта с Министерством энергетики:  

W-31109-ENG-38

Тип ресурса:

Конференция

Отношение ресурсов:

Conference: Международная конференция по ускорителям частиц, Вашингтон, округ Колумбия (США), 17-20 мая 1993

Страна публикации:

США

Язык:

Английский

Тема:

43 УСКОРИТЕЛИ ЧАСТИЦ; ЭЛЕКТРОМАГНИТЫ; ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ; ДИЗАЙН; УСОВЕРШЕНСТВОВАННЫЙ ИСТОЧНИК ФОТОНОВ; НАКОПИТЕЛЬНЫЕ КОЛЬЦА; ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ; ЭЛЕКТРОННОЕ ОБОРУДОВАНИЕ; ОБОРУДОВАНИЕ; МАГНИТЫ; ИСТОЧНИКИ ИЗЛУЧЕНИЯ; ИСТОЧНИКИ СИНХРОТРОННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ; 430400* — Ускорители частиц — Накопительные кольца

Форматы цитирования

• MLA
• АПА
• Чикаго
• БибТекс


Kang, YG. Проектирование и разработка биполярного источника питания для корректоров накопительных колец APS . США: Н. П., 1993.
Веб.

Копировать в буфер обмена


Kang, YG. Проектирование и разработка биполярного источника питания для корректоров накопительных колец APS . Соединенные Штаты.

Копировать в буфер обмена


Канг, Ю. Г. 1993.
«Проектирование и разработка двухполярного источника питания для корректоров накопителя АПС». Соединенные Штаты. https://www.osti.gov/servlets/purl/7368781.

Копировать в буфер обмена

@статья{osti_7368781,
title = {Проектирование и разработка биполярного источника питания для кольцевых корректоров АПС},
автор = {Канг, YG},
abstractNote = {Усовершенствованный источник фотонов (APS) требует нескольких корректирующих магнитов. По сути, для всех корректирующих магнитов будут использоваться два разных типа биполярных источников питания (BPS). Один требует только коррекции постоянного тока, а другой требует коррекции постоянного и переменного тока. Для накопительных кольцевых горизонтальных/вертикальных (H/V) корректоров BPS должна обеспечивать подачу постоянного и переменного тока. В этом документе описываются аспекты проектирования и рекомендации по биполярному источнику питания для кольцевых корректоров H/V APS.},
дои = {},
URL = {https://www.osti.gov/biblio/7368781},
журнал = {},
номер =,
объем = ,
место = {США},
год = {1993},
месяц = ​​{1}
}


Копировать в буфер обмена

Просмотр конференции (0,37 МБ)

Дополнительную информацию о получении полнотекстового документа см. в разделе «Доступность документа». Постоянные посетители библиотек могут искать в WorldCat библиотеки, в которых проводится эта конференция.

Экспорт метаданных

Сохранить в моей библиотеке

Вы должны войти в систему или создать учетную запись, чтобы сохранять документы в своей библиотеке.

Аналогичных записей в сборниках OSTI.GOV:

• Аналогичные записи

9Биполярные источники питания 0000 для лабораторий активного обучения [Analog Devices Wiki]

Эта версия (22 июля 2022 г., 17:05) была одобрена Дугом Мерсером. Доступна ранее одобренная версия (05 апреля 2022 г., 21:14).

Содержание

• Упражнение: Биполярные источники питания для лабораторий активного обучения

  • Цель:

  • Примечание. Измерение напряжения вне пределов диапазона от 0 до 5 В:

  • Фон:

    • Что такое прямоходовой трансформатор?

  • Строительство:

    • Материалы:

    • Пример использования:

• Приложение: Альтернативные микросхемы

Цель:

Целью этого документа является исследование топологии преобразователя постоянного тока для генерирования напряжения внешнего биполярного источника питания, которое будет использоваться вместе с ADALM1000 (M1k) или ADALM2000 (M2k) при выполнении заданий лаборатории активного обучения, где встроенный припасы (фиксировано 2,5 В и 5 В для M1k и +/-5 В для M2k) могут не обеспечивать требуемое напряжение питания. Преобразователь напряжения с переключаемыми конденсаторами LT1054 в сочетании с 6-обмоточным трансформатором HPh2-1400L используется для создания источников питания с напряжением до +/- 10 В .

Примечание. Измерение напряжения вне пределов диапазона от 0 до 5 В:

Чтобы снизить себестоимость платы ADALM1000, были сделаны определенные компромиссы. Один из них заключался в отказе от программируемых диапазонов входного усиления, в которых использовались резисторные делители и, возможно, конденсаторы с регулируемой частотной компенсацией. Это проблематичное ограничение ADALM1000, ограничивающее диапазон входного напряжения от 0 до +5 9 .0212 В . Пользователи столкнутся с этим ограничением при тестировании цепей, питаемых (как правило, более высокими) напряжениями питания, отличными от встроенных источников питания.

Одно предостережение, прежде чем продолжить!

Перед созданием любых цепей, которые генерируют или работают от источников питания за пределами собственного диапазона ADALM1000 от 0 до 5 В , необходимо защитить аналоговые входы в режимах Hi-Z или Split I/O и расширить используемый диапазон напряжений. Между контактами аналогового ввода-вывода и землей и внутренним источником питания +5 В установлены большие защитные диоды, которые обычно смещаются в обратном направлении, когда напряжение на контактах находится в диапазоне от 0 до 5·9.0212 В . Если напряжение на штырьке превысит прямое напряжение диода за пределами этого диапазона, диоды, возможно, будут проводить большие токи.

Полную информацию о том, как сконструировать и откалибровать внешние делители напряжения, можно найти в этом документе: Измерение напряжений от 0 до 5 В с помощью ADALM1000 (M1K) Настоятельно рекомендуется прочитать и следовать этому документу, прежде чем пытаться проводить какие-либо эксперименты с цепями, питаемыми от внешнее напряжение от 0 до 5 В .

Фон:

Преобразователи постоянного тока прямого действия используются для обеспечения гальванической развязки и преобразования напряжения. Конфигурация Half-Bridge Forward, показанная на рисунке 1, преобразует положительное входное напряжение в более высокое или более низкое, положительное и отрицательное выходное напряжение. Энергия от входного источника передается на выход, когда переключающие транзисторы открыты. Обратите внимание, что на рисунке 1 опорный узел входного заземления не обязательно должен быть подключен к опорному узлу выходного заземления, обеспечивающему гальваническую развязку между двумя сторонами трансформатора.

Рис. 1. Полумостовой прямой преобразователь

LT1054 (поставляется в комплекте аналоговых деталей ADALP2000) может обеспечить необходимые компоненты драйвера полумоста. На рис. 2 показана внутренняя блок-схема. Он содержит генератор, неперекрывающуюся схему управления переключателем и верхний и нижний переключающие транзисторы на выводе CAP+. Остальные компоненты схемы пока можно игнорировать.

Рис. 2. Внутреннее устройство LT1054.

Что такое трансформатор прямого действия?

В прямоходовом трансформаторе сердечник не используется для накопления энергии. Первичная и вторичная обмотки проводят одновременно (и напрямую), когда переключатель включен, и энергия передается непосредственно через трансформатор. Это отличается от топологии обратного хода, в которой энергия накапливается в магнитном поле трансформатора (индуктора) в течение первой половины цикла проводимости, а затем высвобождается во вторичную обмотку (обмотки), подключенные к нагрузке во второй половине цикла. половина цикла. Трансформаторы обратного хода требуют определенной индуктивности намагничивания и имеют конструкцию сердечника с зазором, что позволяет накапливать большую энергию без насыщения сердечника. В идеале прямоходовой трансформатор имеет высокую (первичную) индуктивность намагничивания, которая служит для минимизации тока намагничивания.

HPh2-1400L (поставляется в комплекте аналоговых деталей ADALP2000) предназначен исключительно для использования в качестве трансформатора прямого преобразователя.

Строительство:

Внутренний генератор LT1054 работает на номинальной частоте 25 кГц. CAP+ (контакт 2) попеременно подключается между В + и землей. При подключении к В + вывод 2 подает ток от В +. При подключении к земле контакт 2 отводит ток на землю. Относительно простая схема преобразователя постоянного тока в прямой режим показана на рисунке 3.

Материалы:

Аппаратный модуль ADALM1000
1 — HPH2-1400L 6 Трансформатор обмотки
1 — LT1054
2 — 1N4001 Diodes (D ₁ и D ₂ )
2 — 47 UF -конденсации (C ₁ )
2 — 47 UF -конденсации (C ₁ и
2 — 47 UF (C ₁ и
2 — 47 UF). 1 – Конденсатор 220 мкФ (C ₃ )
1 – Дополнительно +5 В Выход постоянного тока Сетевой адаптер переменного тока ( Зарядное устройство USB )

Как показано на рис. 3, HPh2-1400L подключен как повышающий трансформатор 1:5, одна обмотка которого служит первичной, а остальные 5 последовательно соединены как вторичные. Вывод CAP+ микросхемы LT1054 управляет одним концом первичной обмотки, а другой конец первичной обмотки подключен к блокировочному конденсатору постоянного тока C9.0279 3 . Этот единственный конденсатор представляет собой параллельную комбинацию C ₁ и C ₂ на рис. 1. Это гарантирует отсутствие постоянного тока в первичной обмотке трансформатора.

Один конец вторичной обмотки соединен с землей. Другой конец подключен к D ₁ и D ₂ , полуволна которых выпрямляет форму волны переменного тока до положительного и отрицательного выходного напряжения постоянного тока. Колпачки C ₁ и C ₂ фильтруют выходные сигналы с однополупериодным выпрямлением.

Рис. 3, повышающая схема 1:5.

В демонстрационных целях схема питается от внутреннего фиксированного источника питания +5 В M1k. Опционально он может питаться от сетевого адаптера переменного тока с выходом постоянного тока +5 В (зарядное устройство USB ). Рабочий диапазон напряжения питания LT1054 составляет от 3,5 В до 15 В (LT1054) и от 3,5 В до 7 В (LT1054L), поэтому можно использовать другие входные напряжения питания.

Какое выходное напряжение можно ожидать?

Мы можем ожидать, что ключи LT1054 в ненагруженном состоянии обеспечат максимальный размах напряжения 5 В на первичной обмотке. Передаточное отношение 1:5 должно привести к максимальному (без нагрузки) размаху размаха на вторичной обмотке 25 В или +12,5 В положительный пик и -12,5 В отрицательный пик. Прямое падение напряжения на диодах уменьшит каждое выходное напряжение на 0,7 В до +11,8 В положительного пика и -11,8 В отрицательного пика.

Измеренное значение Vout с помощью цифрового мультиметра составляет 10,4 В при нагрузке резисторами 2,7 кОм как на положительном, так и на отрицательном выходе. Суммарный ток нагрузки чуть меньше 8 мА . С учетом коэффициента повышения 1:5 средний ток в первичной обмотке, питаемой LT1054, составляет 40 мА . Глядя на характеристики потерь напряжения из таблицы данных LT1054, показанные на рис. 4, мы можем оценить, что потенциальное размах напряжения 5 В пик-пик, вероятно, уменьшится на 0,6 В при 25°C. Потери при колебании напряжения во вторичной обмотке будут в 5 раз больше или 3,0 В (+1,5 и -1,5). Добавляя эту дополнительную потерю напряжения к ненагруженным пиковым выходным напряжениям +11,8 В и -11,8 В , мы получаем расчетное выходное напряжение +10,3 В и -10,3 В . Эти расчетные напряжения согласуются с измеренными значениями.

Рис. 4. Потеря выходного напряжения.

Пример использования:

Для операционного усилителя ADTL082 с двойным JFET-входом (из комплекта аналоговых деталей ADALP2000) требуется минимум 8 В для его питания. Это минимальное напряжение питания больше, чем внутреннее +5 В , обеспечиваемое M1k. В то время как полный диапазон +/- 5 В внутренних пользовательских источников питания M2k достаточно велик, чтобы включить ADTL082 питание 10 В , за вычетом 3 В от общего требуемого запаса питания, моего недостаточно для некоторых экспериментов. .

Чтобы использовать операционные усилители, такие как ADTL082, в лабораторных экспериментах с M1k, потребуются более высокие напряжения питания. Типичный общий ток питания составляет всего 2,4·9.0352 мА (макс. 3,8 мА ) и находится в пределах возможностей этого преобразователя постоянного тока.

Дополнительные материалы:

1 – Сдвоенный операционный усилитель ADTL082
3 – 20 резисторов кОм
2 – 4,7 резистора кОм
1 – конденсатор 4,7 мкФ

Соберите примерную схему, показанную на рис. 5, на макетной плате рядом с преобразователем постоянного тока на рис. 3. ADTL082 питается от генерируемых напряжений +/- Vout. Первый из двух усилителей сконфигурирован с неинвертирующим коэффициентом усиления больше 1 (приблизительно 5), а второй усилитель сконфигурирован с инвертирующим коэффициентом усиления 1, при этом его вход подключен к выходу первого усилителя.

Для измерения более высоких выходных напряжений используются два делителя напряжения 470 K / 100 K . После калибровки программных настроек усиления и смещения для этих делителей (коэффициент усиления будет примерно 6,12) мы можем протестировать схему.

Рисунок 5. Пример тестового примера.

Для проверки максимально доступного размаха выходного сигнала с использованием сгенерированного напряжения +/- 10 В подает синусоидальный сигнал 4 В размах 500 Гц из канала A Выходной сигнал AWG подавался на входной соединительный колпачок переменного тока C ₁ . Амплитуда синусоидальной волны может регулироваться до тех пор, пока выходные сигналы не начнут ограничиваться (насыщаться). Согласно техническому описанию ADTL082, выходы должны иметь возможность колебаться в пределах 1,5 В от шин источника питания. На снимке экрана, показанном на рис. 6, видно, что выходные сигналы усилителя колеблются в пределах менее 1,5 В от генерируемых шин питания +/- 10 В .

Рисунок 6. Пример тестового примера.

Преобразователи постоянного тока с переключаемыми конденсаторами ADM660 и MAX660 CMOS имеют аналогичную схему выводов с LT1054. МОП-переключатели в ADM660 обеспечивают меньшие потери напряжения (0,3· В при нагрузке 30 мА ), чем у LT1054, и более высокая частота переключения 120 кГц (80 кГц для MAX660) обеспечивает более высокий КПД, позволяя использовать меньшие конденсаторы выходного фильтра.