Регулируемый блок питания из неликвидов.

Рассказано, как основе 5-вольтовой микросхемы LM2576T-5.0 сделать блок питания с регулировкой напряжения 0…30В и тока 0…3А с КПД не менее 80%.

Так получилось, что у меня в наличии микросхемы LM2576T-5.0 в достаточно большом количестве, несколько десятков. Подобные им регулируемые LM2576T- ADJ как-то быстро разошлись, потому что на их основе собирается довольно популярная, особенно раньше, схема регулируемого блока питания:

Она многократно описана и хорошо работает. Я решил попробовать реализовать эту схему на микросхеме LM2576T-5.0. Ее штатная схема подключения согласно DataSheet выглядит так:

Подключить микросхему LM2576T-5.0 для регулировки выходного напряжения от 5В и до максимального входного, за минусом нескольких вольт, можно по схеме, показанной ниже:

Здесь показана микросхема с регулируемым выходом от 1,2В до 50В (до 50В потому что HV остальные до 40В). Если по такой схеме подключить LM2576T-5.0 то регулировка будет начинаться от 5В (возможно придется изменить R1 и R2).

После внимательного изучения DataSheet у меня появилась надежда на то, что с микросхемой LM2576T-5.0 все-таки можно собрать регулируемый блок питания с такими пределами, как и у LM2576T- ADJ. Отличие микросхем показано ниже:

Как видно, если микросхема регулируемая, то делитель внутри микросхемы R1, R2 отсутствует. R2=0 а R1 совсем нет. В остальных случаях делитель есть и номиналы зависят от выходного напряжения. У микросхемы LM2576T- ADJ делитель внешний и его можно изменять.

Принцип работы следующий. На нижний вход усилителя ошибки внутри микросхемы подается опорное напряжение 1,23В. На верхний вход напряжение с делителя R1, R2. На сам делитель поступает напряжение с выхода микросхемы. Если напряжение на выходе увеличится таким образом, что в средней точке делителя будет больше 1,23В, то появится управляющий сигнал, который понизит выходное напряжение до нормы, для LM2576T-5.0 это 5В. При этом на двух входах усилителя ошибки одинаковое напряжение по 1,23В.

Теперь вернемся к первой схеме регулируемого блока питания. При отсутствии делителя у регулируемой микросхемы напряжение на ее входе должно быть около 1,23В. Если там напряжение выше, то микросхема уменьшает выходное напряжение пока на входе 4 не будет 1,23В. Если напряжение на выходе ниже, то повышает. Переменным резистором через компаратор LM393 происходит регулировка выходного напряжения. Аналогично работает схема ограничения выходного тока.

Если микросхема LM2576T-5.0, то на ее входе (вывод 4) нормой является напряжение 5В. Если мы хотим его уменьшить, то на вывод 4 нужно подать больше 5В. А поскольку напряжение питания LM393 в данной схеме 5В, то на ее выходе управляющий сигнал не может иметь значение больше 5В. Соответственно невозможно управлять выходным напряжением LM2576T-5.0.

В соответствии с DataSheet микросхемы LM393 ее напряжение питания может быть от 3В до 36В. Если запитать от 9В, то проблему управления L M2576T-5.0 можно решить. И действительно, при использовании схемы приведенной ниже, на 5-ти вольтовой микросхеме LM2576T-5.0 можно реализовать блок питания с регулировкой выходного напряжения от 0 до 30В и тока от 0 до 3А.

В схему регулируемого блока питания внесены еще незначительные изменения.

Для уменьшения взаимного влияния схемы регулировки напряжения на регулировку тока и наоборот пришлось добавить диод VD4.

Резистор RV1d добавлен для улучшения плавности регулировки напряжения.

Рассмотрим работу схемы.

Регулировка напряжения.

Напряжение на выводе 3 микросхемы LM393 определяется делителем R4, R5. При максимальном напряжении на выходе равном 30В на выводе 3 у LM393 будет напряжение (30В : (22к + 2,7к)) х 2,7к = 3,28В. Максимальное напряжение на выводе 2 той же микросхемы устанавливается в верхнем положении ползунка RV1 и равно 4,5В. Оно обязательно должно быть чуть больше напряжения на выводе 3. Резистором RV1 мы можем изменять напряжение на выводе 2. Схема блока питания будет изменять напряжение на выходе до тех пор, пока оно не установится на выводе 3 таким же, как и на выводе 2.

Регулировка тока.

Здесь работает вторая половина LM393.  На вывод 5 подается падение напряжения c шунта R10. При токе 3А (максимум для LM2576T-5.0) оно составит 3А х 0,2 Ом = 0,6В.  Делитель R7, RV2 рассчитывается таким образом, чтобы на выводе 6 при вращении RV2 напряжение изменялось от 0 до значения чуть больше 0,6В. Если напряжение на выводе 5 будет превышать напряжение на выводе 6, то загорится светодиод LED1 и повысится напряжение на выводе 4 у LM2576T-5.0 до значения, при котором напряжение на выходе уменьшится, следовательно, уменьшится выходной ток и падение напряжения на R10 до значения равного выставленному на выводе 6 у LM393.

Другими словами, схема работает таким образом, чтобы напряжения на выводах 5 и 6 были одинаковыми. Если мы изменим регулятором напряжение на выводе 6, то схема изменит выходное напряжение LM2576T-5.0. При этом изменится и выходной ток. Изменяться все будет до тех пор, пока падение напряжения на R10 не станет равным выставленному на выводе 6.

КПД схемы около 80%.

В качестве дросселя ставил:

1. Индуктивность на кольце из распыленного железа (желто-белое) 24х13х10, 40 витков Ø0,9мм, индуктивность 123 мкГн.
2. Индуктивность на ферритовом стержне (желтый торец) L 50мм, Ø7,5мм, 96 витков Ø0,6мм, индуктивность 308 мкГн.

Ниже на фото показаны два варианта дросселя.

Результаты работы схемы с разными вариантами дросселя практически одинаковые.

Схема регулируемого блока питания собрана на макете и показала результаты в соответствии с заявленными выше значениями, напряжение от 0 до значения входного напряжения, за минусом 2…3 вольта, ток практически от 0 до 3А.

Печатную плату можно использовать такую же, как для первой схемы в статье. Добавить диод VD4 модно разрезав дорожку. Резистор RV1d можно подпаять навесным монтажом на переменный резистор RV1.

В перспективе я планирую изготовить печатную плату и разместить блок питания в корпусе. По окончании материал выложу на этом сайте.

Материал статьи продублирован на видео: