Источник питания от нуля вольт и выше с цифровым и ручным управлением

Рассмотрена схема источника питания, имеющего цифровое и ручное управление, выходное напряжение которого регулируется от 0 до 10 В. Для управления уровнем выходного напряжения использован реверсивный счетчик импульсов.

Современные источники питания редко имеют возможность регулировки выходного напряжения от нуля вольт и выше. Так, например, при использовании регулируемых стабилизаторов напряжения, выполненных с использованием микросхем LM317 или LM7805, выходное напряжение не может быть ниже 1.25 или 5 В, соответственно. Рассмотренный в настоящей статье источник питания позволяет получить на выходе устройства плавно или ступенчато регулируемое напряжение в пределах от 0 до 10 В.

Генератор тактовых импульсов собран по почти традиционной схеме с использованием компаратора DA1.1 микросхемы LM339, Рисунок 1. Рабочая частота генератора определяется номиналами частотозадающих элементов R1, C1, в связи с чем при необходимости частоту следования импульсов можно индивидуально подобрать выбором номиналов этих элементов. Важнейший узел устройства, заимствованный из работы [1], содержит квазимостовое устройство на основе резистивного моста R4–R8, а также компаратор DA1.2, входы которого подключены к диагонали моста. Работа этих узлов описана ранее [2]: в среднем положении ручки потенциометра R5 генерация отсутствует. Точку срыва колебаний устанавливают подстроечным резистором R8.

Рисунок 1.	Источник регулируемого выходного напряжения в пределах от 0 до 10 В с цифровым и ручным управлением.

При повороте ручки потенциометра R5 в любую сторону мост разбалансируется; частота генерации возрастает по мере разбаланса. В зависимости от положения ручки потенциометра R5 относительно точки баланса происходит переключение уровня сигнала на выходе компаратора DA1.2. Уровень этого сигнала определяет направление счета реверсивного счетчика импульсов DD1 микросхемы CD4516. На счетный вход микросхемы CD4516 подается сигнал с выхода генератора тактовых импульсов. Цепочка R9, VD1 предотвращает цикличную работу счетчика DD1.

К выходам реверсивного счетчика подключена резистивная матрица R11–R15. Напряжение с резистора R15 подается на управляющий вход микросхемы интегрального стабилизатора напряжения DA2 LM317. При помощи переключателя SA1 регулировку выходного напряжения можно переключать с цифрового на ручное управление.

Микросхема DA3 LM317 выполняет двойную функцию. Во-первых, она ограничивает ток короткого замыкания через нагрузку; во-вторых, является гасителем избыточного напряжения 1.25 В, которое снималась бы с выхода микросхемы DA2 напрямую. Величина резистора R18 определяет максимальный ток ограничения I_ВЫХ.MAX [A] = const = 1.25/R18 [Ом], где 0.8 < R18 < 120 Ом.

Диод VD2 предназначен для исключения повреждения микросхем DA2 и DA3 при отключении источника питания в случае, если параллельно нагрузке включен электролитический конденсатор большой емкости.

В режиме цифрового управления выходное напряжение устройства можно ступенчато регулировать в ту или иную сторону поворотом ручки потенциометра. Недостатком устройства является то, что количество ступеней регулировки равно 16. С другой стороны это позволяет задавать каждый раз воспроизводимые уровни выходных напряжений.

Литература

1. Gergek F. Potentiometer and timer control up/down counter. Electronics. 1976. May 13. P. 94.
2. Шустов М.А. Двухканальные частотные и ШИМ-регуляторы «Max–Min–Max» при переходе с канала на канал

Материалы по теме

1. Datasheet ON Semiconductor LM339
2. Datasheet Texas Instruments CD4516B
3. Datasheet Fairchild LM317