Источник питания на полевых транзисторах типа IRF3205

Для питания различных транзисторных конструкций ре­шил собрать источник питания (далее — ИП) со стабилизато­ром на полевых транзисторах, так как они имеют малое па­дение напряжения при больших токах в нагрузке.

Собрал и проверил схему стабилизатора RK9UC [1], по­казанную на рис.1. Эта схема выбрана из-за того, что имеет узел ограничения тока в нагрузке (за это отвечают элементы R6 R7 и VT5, выделенные на рис.1 рамкой). Узел ограничения тока в нагрузку позволяет уменьшить послед­ствия аварийных ситуаций, поскольку надеяться только на один предохранитель не очень разумно. Правда, мне не понравилось место установки «датчика тока» R7 в схеме.

Перед сборкой стабили­затора, показалось, что из-за него возможна про­садка выходного напря­жения. Так как из-за па­дения напряжения на «датчике тока» R7 «регу­лируемый стабилитрон» DA1 будет неправильно корректировать выходное напряжение.

При испытании ИП, уже при токе нагрузки всего 4 А напряжение на нагрузке проседало с 14,56 до 13,72 В. При закорачивании «датчика тока» R7 «просадка» значительно уменьшалась.

Чтобы спасти изготовленный мною ИП от радикальных переделок, было принято решение, перенести элементы R6, R7 и VT5 в цепь положительного напряжения, и поставить их перед стабилизатором, между выходом выпрямителя и сто­ками полевых транзисторов, так как сделал RA3WDK [2].

Работа устройства

Схема доработанного ИП показана на рис.2. Он обеспе­чивает выходное напряжение в пределах 9… 17 В, при токе в нагрузку до 14 А, это значение тока ограничено мощнос­тью примененного трансформатора Тр1 типа ТС-180. Если применить трансформатор типа ТС-270, максимальный ток может быть 20 А. При этом придется добавить еще один тран­зистор типа IRF3205, включенный параллельно транзисторам VT3 и VT4.

Для работы стабилизатора на полевых транзисторах VT3 и VT4 необходимо, чтобы напряжение на входе выпрямите­ля было на 2…3 В больше чем на выходе.

Но для нормальной работы полевых транзисторов VT3 и VT4 типа IRF3205 напряжение на их затворах должно быть на 5…7 В больше чем на истоках. Для этого нужно либо поднять выпрямленное напряжение на входе всего стабили­затора или использовать дополнительный удвоитель напря­жения на элементах СЗ VD5 VD6 С6 для питания цепи за­творов транзисторов VT3 и VT4.

При увеличении тока нагрузки свыше расчетного, паде­ние напряжения на резисторе R2 превысит значение 0,7 В. Это напряжение, через резистор R3 будет приложено к пе­реходу база-эмиттер транзистора VT1, открывая его. Ток через открытый переход коллектор-эмиттер транзистора VT1 и резисторы R4 и R5, создает падение напряжения на ре­зисторе R5. Это напряжение, приложенное к переходу ба­за-эмиттер транзистора VT2, открывает его. Открытый пе­реход коллектор-эмиттер транзистора VT1 шунтирует «ре­гулируемый стабилитрон» DA1, вследствие чего выходное напряжение уменьшается на столько, на сколько это необ­ходимо для ограничения тока в нагрузке, согласно задан­ной величине.

Резисторы R7 и R9 предназначены для равномерного распределения тока между полевыми транзисторами VT3 и VT4. Стабилитрон VD8 служить для защиты цепи стоков полевых транзисторов VT3 и VT4. Конденсатор С7 служит для повышения помехоустойчивости узла ограничения тока в нагрузке.

Конструкция и детали

Детали для помехоподавляющего фильтра С1, L1, С2 взя­ты от импортного компьютерного монитора. Силовой транс­форматор Тр1 типа ТС-180, у которого смотаны вторичные обмотки, а вместо них намотано по одной обмотке на каж­дой катушке с выходным напряжением 9 В, которые вклю­чены последовательно.

Диодный мост VD1 — VD4 — диоды с барьером Шоттки, например КД2999, КД2997. Подстроенный резистор R12, для установки выходного напряжения, проволочный, установлен­ный на передней панели. Резистор R2 состоит из двух, со­единенных параллельно, резисторов 0,1 Ом 5 Вт.

Емкость конденсаторов С4 и С5 выбирается из расчета 1000 мкФ на каждый 1 А требуемого максимального тока нагрузки.

Транзистор VT1 — маломощный p-n-p, например КТ361 с любым буквенным индексом. Транзистор VT2 – n-p-n, на­пример КТ815, КТ817 с любым буквенным индексом. Транзисторы VT3 и VT4 установлены на радиатор, площадью 200…250 см². Стабилитрон VD8 — симметричный, на напря­жение 8… 12 В, например КС210А, КС213А,

Микроамперметр РА1 на 150 — 200 мкА от кассетных маг­нитофонов, например М68501, М476/1. Родная шкала снята, вместо нее установлена самодельная шкала, изготовленная с помощью программы FrontDesigner_3.0.

Настройка источника питания

Изменяя сопротивление резисторов R11 и R13, устанав­ливаем пределы регулировки выходного напряжения. При ука­занных сопротивлениях резисторов R11 — R13 выходное на­пряжение регулируется в пределах 9… 17 В.

Нагружаем ИП на эквивалент нагрузки, мощный резис­тор с сопротивлением 1… 1,5 Ом. Последовательно с экви­валентом подключаем образцовый амперметр. Подбором сопротивления резистора R1 калибруем амперметра РА1. Движком резистора R12 увеличиваем напряжение на выхо­де, тем самым увеличиваем ток в нагрузку сверх расчетно­го уровня. Смотрим, есть ли ограничение тока, работает ли стабилизация тока?

Результаты после переделки ИП:

• Напряжение U_xx = 14,64 В;
• При токе нагрузки 12 А напряжение на нагрузке 14,52 В.

Изготовленный ИП мною часто используется для пита­ния аккумуляторного шуруповерта, у которого вышла из строя аккумуляторная батарея.

Литература;

1. Стабилизатор RK9UC //http://vprl.ru/staty/nachinayushi/tl/bp13v22a.gif.
2. Блок питания «POWER ICE ЗОА v.3» // http://ra3wdk.qrz.ru/tech.htm.

Автор: Василий Мельничук, г. Черновцы