Лабораторный блок питания на IGBT транзисторе

Схема

   Лабораторный блок питания позволяет регулировать выходное напряжение в пределах от 1 до 18 вольт и ток от 0,03 до 4 ампера, в качестве регулирующего элемента используется IGBT транзистор.
   Регулировка производится с большой точностью, благодаря применению IGBT транзистора схема управления проще, да и снизился ток управления. Управляющее напряжение на затвор транзистора VT7 поступает с коллектора транзистора VT5, нагрузкой которого является источник постоянного тока в 20 мА, собранный на элементах VT6VD4R26R29C14. Постоянный ток коллектора транзистора VT5 значительно снижает влияние пульсаций входного напряжения, что существенно снижает пульсации стабилизатора. Усилитель ошибки на микросхеме DA5 стабилизирует напряжение на нагрузке, поддерживает равенство между опорным напряжением 1 вольт формируемое элементами DA1C3R2R3 и напряжением, формируемым делителем R36R35R34R33 относительно питающего напряжения +23 вольт. Для компенсации сопротивления проводов +Uвых, -Uвых и шунта Rш элементы источника опорного напряжения, а также резисторы обратной связи по напряжению R33-R36 подключаются двумя дополнительными проводами +U'вых и -U'вых непосредственно к нагрузке. Резисторы R32 и R37 обеспечивают обратную связь по напряжению при не подключенных к нагрузке цепях +U'вых и -U'вых. Стабилизация происходит следующим образом. Увеличение напряжения на нагрузке приводит к росту напряжения на резисторах R33, R34, которое через резистор R11 поступает на вывод 3 операционного усилителя DA5. Напряжение на неинвертирующем входе операционного усилителя уменьшается относительно инвертирующего, соответственно уменьшается напряжение на выходе DA5, что приводит к открытию транзистора VT2. Растущий ток коллектора VT2 открывает транзистор VT5, который уменьшает напряжение на затворе VT7. Ток коллектора VT7, а значит, и напряжение на нагрузке будет уменьшаться до тех пор, пока не наступит равенство напряжений на входах операционного усилителя DA5. Выключатель SB1 переводит линейный стабилизатор напряжения в режим источника стабильного тока. Во включённом положении SB1 транзистор VT3 открывается и закрывает транзистор VT2, блокируя работу усилителя ошибки на микросхеме DA5. Светодиод HL2 индицирует включение режима ограничения. В этом режиме операционный усилитель DA6 сравнивает падение напряжения на резисторах R28R31R38, которое пропорционально протекающему через нагрузку току с напряжением, установленным источником опорного напряжения DA3 и делителем R4…R8. Увеличение напряжения на выводе 3 операционного усилителя DA6 относительно напряжения на выводе 2 вызывает рост напряжения на выходе микросхемы и открытие транзистора VT5, который закрывая транзистор VT7 уменьшает ток, протекающий через нагрузку. Таким образом устанавливается баланс между опорным напряжением и напряжением на резисторах R28R31R38, который и приводит к стабилизации тока в нагрузке. Стабилитрон VD5 ограничивает напряжение затвор-эмиттер на безопасном уровне, поскольку в отсутствие нагрузки в режиме стабилизации тока транзистор VT5 полностью закрыт. Схема ограничения тока работает аналогичным образом и в режиме стабилизации напряжения. Светодиод HL1 индицирует момент ограничения тока нагрузки. Выключатель SB2 вместе с защитным термостатом, которые включены последовательно, управляют питанием нагрузки, подключенной к стабилизатору. Размыкание любого из них приводит к открытию транзисторов VT4 и VT5, закрытию транзистора VT7 и снятию напряжения с нагрузки. Светодиод HL3 индицирует режим отключения нагрузки.

Источник стабильного тока 6 мА, собранный на стабилизаторе DA2, питает источники опорного напряжения DA1 и DA3, компенсируя изменения и пульсации питающего напряжения +23В, что делает опорное напряжение зависимым только от температуры. Стабилизатор DA4 используется для питания внешних устройств (цифровой ампервольтметр) и в работе стабилизатора не участвует. На рисунке внизу показаны схема расположения элементов на печатной плате и сама печатная плата.

Печатная плата

Настройку начинаем с установки нижнего предела напряжения, который в данном случае совпадает с опорным. Для этого резисторы R35 и R36 выкручивают до упора против часовой стрелки в нижнее по схеме положение. Контролируя напряжение вольтметром, и подстраивая резистор R2, на выходе стабилизатора устанавливают значение, равное +1 В. Затем переменные резисторы R35 и R36 устанавливают в обратное положение и подстройкой резистором R34 устанавливают верхний предел диапазона напряжение +18 В. Для настройки ограничителя тока переменные резисторы R6 и R7 выкручиваются до упора по часовой стрелке  в верхнее по схеме положение. Подстроечным резистором R5 на выводе 2 микросхемы DA6 предварительно устанавливается напряжение +0,2 В. Затем ручки резисторов устанавливают на минимальный ток ограничения в нижнее по схеме положение. К выходу стабилизатора подключается внешний амперметр, светодиод HL1 должен индицировать включение режима ограничения тока. Плавно вращая ручки резисторов R6 и R7 устанавливаем максимальное значение тока в нагрузке. При необходимости подстройкой резистора R5 корректируют максимальное значение тока на выходе. Резистор R8 определяет нижнюю границу диапазона ограничения тока.