На мощные транзисторы денег не хватает, поэтому
приходится экспериментировать на деталях попроще, однако суть явлений и процессов от этого
меняется не сильно.
Недавно сделал ШИМ стабилизатор тока, предназначенный
для питания фонарика на светодиодах. Практический смысл данного устройства в том, чтобы
эксплуатировать светодиоды в оптимальном режиме и при этом полностью использовать заряд
элементов питания.
На этом примере опишу принцип построения стабилизатора
тока на ИМС КР1156ЕУ3. Аналогично стабилизация тока
организована в моей схеме сварочного аппарата, отличия только в силовых цепях.
Вот примерные характеристики устройства:
напряжение питания 10…30В
потребляемый ток при 15В питания 100мА
потребляемый ток при 24В питания 70мА
выходной ток 140мА
нестабильность выходного тока около 1%, при изменении питания 15-24В
частота переключения ключа 28кГц
По такому принципу считаю возможным построить ШИМ
стабилизатор тока сварочной дуги.
Поскольку устройство предназначено для стабилизации
тока, схема включения выбрана нетиповой, вход компаратора токовой защиты соединен с массой,
вывод мягкого запуска неиспользуется. Сигнал обратной связи подключен к неинвертирующему
входу ШИМ компаратора, на инвертирующем входе (выходе усилителя ошибки), формируется
опорный сигнал, уменьшающийся в течении такта. На осциллограмме рис.1 показан сигнал на
выводе 3 микросхемы.
Рис.1
Сигнал формируется путем инвертирующего усиления пилообразного
напряжения с вывода 6 микросхемы (рис.2), коэффициент усиления (примерно 0,2) определяется
соотношением резисторов 10К и 51К, постоянная составляющая сигнала задается переменным
резистором 10К.
Рис.2
Понижающийся в течении такта порог компаратора улучшает устойчивость
стабилизатора, однако уменьшает коэффициент стабилизации. Обратная связь по току
формируется на резисторе 2,4 Ома, вид сигнала ОС и выходной сигнал ШИМ ключа при разном
напряжении питания показаны на рис.3(питание12В), рис.4(питание18,4В).
Рис.3
Рис.4
На осциллограммах
наглядно видно увеличение длительности выходного импульса при понижении питающего
напряжения, в паузе сигнал "проваливается" на величину падения напряжения на диоде
(0,6-0,7В).
Вспомогательные элементы схемы выбраны по принципу
"что было", при увеличении индуктивности дросселя путем замыкания П- образного сердечника
уменьшаются пульсации тока, в результате нарушается устойчивость ШИМ. Транзистор КТ972
(составной) использован потому, что не нашлось КТ603, схема эмиттерного повторителя
применена как самый простой вариант ключа. При использовании данной схемы с мощным полевым
транзистором, в схеме необходимо предусмотреть драйвер. Также следует учесть, что цепи
формирования опорного сигнала очень чувствительны к помехам, прикосновение щупа
осциллографа к точке 3 схемы приводит к ложному срабатыванию компаратора.
Сигналы сняты при помощи двухканального осциллографа-
приставки Protek HC2100, в строке состояния, в нижней части окна осциллографа показаны
параметры сигнала обведенного зеленым пунктиром (длительность, частота, амплитуда канал А,
амплитуда канал В).
Прилагаю также внешний вид устройства.
