Лабораторный источник стабильного тока

Рейтинг:  0 / 5

Подробности

Категория: Блоки питания

Опубликовано: 23.03.2017 16:36

Просмотров: 3872

В.НИКУЛИН, г.Минск, Беларусь.
Потребность в данном приборе у меня ощущалась давно, но последним "толчком" к разработке послужила статья [1]. Однако предложенные ее автором "саражисторы" (узлы коммутации группы резисторов линейно перемещаемым контактом-замыкателем) вызывали сомнения как в надежности контактов, так и в удобстве эксплуатации. Я реализовал иной вариант: с меньшим количеством токозадающих резисторов и с использованием стандартных элементов коммутации.

 
Схема прибора, приведенная на рис.1, базируется на типовом варианте включения ИМС регулируемого стабилизатора LM317 в качестве стабилизатора тока [2]. Требуемое значение тока lout формируется подключением одного
или нескольких токозадающих резисторов между выводами OUT и ADJ микросхемы и определяется соотношением
 
где Uref — опорное напряжение ИМС (типовое значение — 1,23 В); R — эквивалентное сопротивление параллельно включенных резисторов.
Установка стабилизированного тока производится в диапазоне 1...410 мА с дискретностью 1 мА (в 2,5 декадах). Известно, что декаду сопротивлений можно построить из 6 резисторов одного номинала [3] или из 4 резисторов кратных номиналов, определенным образом коммутируя их выводы [3-5]. В нашем случае коммутация предельно проста, т.к. резисторы должны соединяться параллельно. Для декад выбрано соотношение сопротивлений 1:2:2:5, а переключения осуществляются сдвоенными малогабаритными тумблерами SA1.. .SA10 с допустимым током 6 А (125 VAC). Секции контактов тумблеров для повышения надежности соединены параллельно.
Питание прибора — от внешнего источника с напряжением в диапазоне 5...35 В и током не менее 0,5 А. Входной разъем Х1 (розетка) на задней панели продублирован разъемом Х1а другого типа (СГ-3) для удобства подключения различных источников.
Диод VD1 защищает прибор от переполюсовки. Светодиоды HL1 (зеленый) и HL2 (красный) на передней панели отображают полярность подключения. Диод VD2 защищает микросхему DA1 от разряда конденсаторов С2, СЗ при выключении, согласно рекомендациям в [2]. Резистор R2 исключает
"зависание в воздухе" вывода ADJ, когда все тумблеры разомкнуты. Керамические конденсаторы С1, С2 и электролитический конденсатор СЗ снижают уровень наводок и пульсаций.
Прибор собран в готовом пластиковом корпусе размерами 145x50x130 мм. Монтаж — навесной, а соединения выполнены гибкими изолированными проводниками (рис.2).
 
 Микросхема закреплена на обрезанном радиаторе от процессора Pentium I (50x35x7 мм), диоды и конденсаторы установлены на основной плате.
Резисторы R3...R12 распаяны на монтажных колодках с лепестками (ЗПС6-6, ЗПС6-10) для удобства подбора и монтажа. При подборе сначала устанавливался резистор с номиналом, близким к расчетному, но дающий меньшее значение тока. Точная подгонка достигалась подбором дополнительного резистора с сопротивлением на 1 ...2 порядка большим, чем уже установленный. Значение тока контролировалось цифровым мультиметром UT60F, подгонка проводилась с точностью до 1% номинального тока для цепей 1...2мА и до 0,5% для остальных.
При подборе резисторов следует учитывать, что их сопротивление может меняться из-за нагрева при пайке, поэтому перед подбором нужно предварительно хорошо облудить выводы резисторов и только потом измерять их сопротивление. Рекомендуется по возможности использовать прецизионные резисторы со стабильными характеристиками (С2-29, С2-36 и т.д.).
На переднюю панель прибора, помимо выходных клемм Х2, ХЗ, можно вывести вывод OUT микросхемы (винтовой зажим Х4). Это позволяет при необходимости присоединить переменный резистор (его второй конец — к Х2) и плавно регулировать выходной ток при разомкнутых тумблерах SA1...SA10.
Микросхему DA1 следует подобрать по минимальному значению стабилизируемого тока (менее 1 мА). Для этого между выводами OUT и ADJ микросхемы включается цепочка из последовательно соединенных резисторов: переменного 2,2 кОм и постоянного 100 Ом (для ограничения). Выходной ток измеряется цифровым мультиметром. Увеличивая сопротивление цепочки, следует зафиксировать минимальное достигаемое значение тока. Я отобрал экземпляр LM317 с минимальным током 0,5 мА. Отечественные аналоги КР142ЕН12 показали худшие результаты (не менее 2 мА).
Изготовленный генератор тока удобно применять для решения следующих задач:
-  измерение падения напряжения при заданном токе и подбор балластных резисторов для светодиодов;
-  измерение напряжения стабилизации стабилитронов при заданном токе, отбор подходящих экземпляров;
- задание стабильного базового тока при измерении параметров биполярных транзисторов средней и большой мощности;
-  измерение сопротивлений низкоомных резисторов по падению напряжения на них при заданном токе.
 - зарядка аккумуляторов стабильным током.
Прибор также подойдет для снятия нагрузочных характеристик источников питания и сетевых трансформаторов в диапазоне 5...35 В, 0.. .410 мА. Для этого напряжение с проверяемого источника подается на вход прибора, играющего роль эквивалента нагрузки. На выход рекомендуется включить одну или несколько маломощных ламп накаливания (например, 6,3 В х 0,28 А), которые возьмут на себя часть рассеиваемой мощности.
Диапазон выходного тока можно расширить, дополнив 3-ю декаду и установив микросхему DA1 на соответствующий теплоотвод.
Источники информации
1. Ю.Саража. Простые, программируемые, прецизионные источники тока с саражисторами. —
Электрик, 2003, №3, С.21.
2. Микросхемы для линейных источников питания и их применение. — М.: ДОДЭКА, 1998, С.90-97.
3. Горошков Б.И. Радиоэлектронные устройства: Справочник. — М.: Радио и связь, 1984, С.75.
4. А.Руденко. Декадные магазины сопротивлений. — Радио, 1981, №11,С.38.
5.  М.Ерофеев. Декада резисторов. — Радио, 1976, №7, С.54.
РМ 1/2013