Двухполярный лабораторный блок питания с защитой на МК.

Необходимость в двухполярном лабораторном источнике питания с возможностью регулировки выходного напряжения и порога срабатывания защиты по току потребления нагрузкой возникла давно.
Еще давно собирал схему Сухова (из журнала "Радио", наверное 80-х годов). Работала нормально..... Но сейчас уже не устраивает по некоторым критериям.....

Так что пришло время замены старого девайса. После поиска по интернету остановился на двух вариантах.
Первый на ардуино. Собрал на макетной плате. Работает, напряжение регулирует, ток ограничивает. Но... На нагрузке проскакивают какие-то импульсы (при токе от 0,5А), что ни есть очень хорошо. Ссылка на статью, кому интересно: https://rcl-radio.ru/?p=57730.
Вторая схема понравилась больше. Вот оригинал.

Выходное напряжение подходит, а выходной ток до 3А. Собрал, характеристики устраивают. Приступаем к сборке.

Характеристики БП, который будем собирать, следующие – выходное напряжение 0-25 вольт, (двухполярное), ток до 1А, индикация на LCD индикаторе, защита от перегрузки (ограничение точно нужно, а триггерная на любителя), защита от перегрева, отключение нагрузки от БП.

Размеры корпуса зависят от габаритов транса. Вспомнил, что когда-то приносили на разборку муз.центр, там был подходящий транс. Долго лежал в загашнике, вот и пригодился. Замерил напряжения на выходе – почти все подходит, две обмотки по 22V (провод сечения около 0,7), одна 12V, провод такой же. Высота самого транса 35мм.

Теперь можно определиться и с размерами корпуса. По предварительным прикидкам размеры корпуса будущего блока питания 40х250х200мм. Радиатор силовых транзисторов на задней панели, охлаждение естественное.

Разработал платы БП, размеры 80х40. Собрал, проверил работоспособность. Ограничение тока установил на уровне 1А (реально 1,15-1,2А), для моих требований вполне достаточно. Это блок питания с "плавной" регулировками выходного напряжения, регулировкой ограничения по току и индикацией режима работы. В качестве регулирующего элемента используется полевой транзистор IRLZ44N.

Дальше определяемся с индикатором. Решил собирать схему на индикаторе WH1602 и на МК мега-8 с индикацией тока и напряжения в обеих каналах из ранее публиковавшейся на этом сайте этой статьи.
Сделал для него только другие платы. Сам вольтметр; Схема

Печатная плата вольтметра;

Внешний вид платы вольтметра с установленными на ней деталями;

Собираем схему, вместо MC602 ставим LM358 (при проверке и настройке АВ-метра выяснилось, что нулевые показания амперметра при отсутствии нагрузки не выставляются, при установке LM358 дефект устранился).

Блок питания на 5 вольт для вольтметра сделал на отдельной плате. Собрана она на интегральном стабилизаторе 7805, который установлен на небольшую пластину из алюминия, толщиной 2-3 мм.

Плата, размеры видны на картинке. Все это можно уже ставить в корпус.

Для регулировки выходного напряжения использовал переменные многооборотные резисторы (заказывал на али). Для регулировки ограничения тока использовал сдвоенный резистор на 500 Ом (линейный).

Блок питания для схемы термозащиты, собран на интегральном стабилизаторе 7812. Схема включения типовая, рекомендуемая заводом изготовителем. 7812 устанавливается на общий радиатор.
Блок термозащиты и включения нагрузки. Схема.

На микроконтроллере PIC12F629, собрана схема контроля температурного режима радиаторов мощных транзисторов блока питания. Также осуществляется контроль за исправностью вентилятора и термозащита.
Внимание, в схеме применен датчик DS18S20, а не более популярный DS18B20. Эти датчики не взаимозаменяемые и не совместимы. Но в схеме так же можно использовать датчик DS18B20, в архиве лежат две прошивки, как под DS18S20, так и под DS18B20. Схемы включения их абсолютно одинаковые.

При включении питания – кратковременно включается вентилятор и проверяется его исправность (по сигналу датчика тахогенератора), если вентилятор исправен и температура в норме – включается реле, подавая питание на контролируемое устройство. По мере прогрева радиатора выходных транзисторов БП (при подключении к БП нагрузки) до температуры около 50^оС) – включается вентилятор, а если температура упала ниже 45^оС – кулер выключается. Т.е. имеется гистерезис в 5^оС. Когда температура достигнет 75^оС – срабатывает термозащита, нагрузка отключается, а если будет зафиксирована неисправность вентилятора – то термозащита срабатывает уже при 60^оС.
Транзистор Q1 управляет питанием реле. При срабатывании устройства на МК, питание с реле снимается. После остывания радиаторов подается снова.

Работа триггера на К1533ТМ2.
При подачи питания на МС триггер устанавливается в состояние "1" по входу S (цепочка R8 и С8 формирует уровни установки). На выходе Q1 устанавливается лог. "0" (0,2-0,5В). Транзистор Q3 закрыт, реле обесточено, нагрузка БП отключена (т.е. при включении БП на выходных клеммах напряжения нет).
При нажатии кнопки "POWER" конденсатор С9 заряжается через R7 и формирует импульс на входе С триггера. Триггер переключается в состояние "0". на выходе Q1 появляется лог. "1" (+4,5-4,8В). Транзистор Q3 открывается и включает реле, нагрузка БП подключается (при срабатывании термозащиты транзистор Q1 закрывается, тем самым отключает от "земли" эмиттер Q3, реле обесточивается, нагрузка отключается).
При повторном нажатии на кнопку"POWER" триггер переключается в исходное состояние, нагрузка отключается. Индикация на светодиоде. Одной из функций блока на 1533ТМ2 – реализация "триггерной" защиты при перегрузке (отключение обоих каналов БП, что не выполняется при ограничении тока).
Кнопка SB1 (с фиксацией) отключает "триггерную" защиту. Можно вместо неё поставить малогабаритный тумблер. SRD-05VDC-SL – используемое реле (ток до 5А, напряжение работы 5В).

Плата.

Датчик должен быть установлен именно на радиаторе, желательно применение термоконтактной пасты. Вентилятор пригоден только 3-х проводной, который с таходатчиком (большинство компьютерных кулеров).

Настройка блоков:

– платы стабилизаторов, настройка заключается в установки питания LM324 +6V (если использовать 7806 то настройка заключается в проверке напряжения), при условии, что все элементы исправны.

– плата АВ-метра, если МК прошита правильно, все элементы исправны, то настройка заключается в калибровке показаний на WH1602.

– плата блока питания на +12V и +5V. Только проверка выходных напряжений.

– плата блок термозащиты и включения нагрузки. Если МК прошита правильно, то схема работает при условии, что все элементы исправны, настройки не требуется. Схема на К1533ТМ2 тоже настройки не требует.

Да, при программировании МК необходимо не затереть калибровочную константу. Я пользуюсь программатором GTR-USB, он при программировании её не трогает, а EXTRA-PIC удаляет, ранее уже были эксцессы.

Скачать файлы блока питания.