Малогабаритный регулятор мощности

И. НЕЧАЕВ, Радио №7/2003 ст.38

На основе мощного переключатель­ного полевого транзистора, например, IRLR2905 (см, статью «Мощные поле­вые переключательные транзисторы фирмы «International Rectifier» в «Ра­дио», 2001, № 5, с. 45), можно со­брать малогабаритный регулятор мощности нагревательных (паяльник, подогреватель) или осветительных приборов (лампы накаливания носи­мых или стационарных фонарей с пи­танием от автомобильного аккумуля­тора). Схема возможного варианта такого устройства изображена на рис. 1. Принцип его работы основан на изменении времени включения по­левого транзистора.

На элементах DD1.1, DD1.2 собран генератор прямоугольных импульсов. Частота их следования — около 15 кГц, скважность можно регулиро­вать в пределах от 1,01 до 100 пере­менным резистором R2. Элементы DD1.3, DD1.4 использованы в качест­ве буферного усилителя, с выхода ко­торого управляющие импульсы по­ступают на затвор полевого транзис­тора VT1. При высоком (более 1,5…2 В) логическом уровне на выхо­дах этих элементов сопротивление канала транзистора уменьшается до 0,027 Ом. В этот момент через на­грузку течет ток, значение которого зависит от ее сопротивления и напря­жения питания. Когда же на выходах элементов устанавливается низкий логический уровень, транзистор за­крывается и ток через нагрузку не те­чет. Изменяя соотношение между временем нахождения транзистора в закрытом состоянии и временем, когда он открыт, можно регулировать средний ток через нагрузку.

Регулятор включают последова­тельно с нагрузкой соблюдая поляр­ность. При указанных на схеме номи­налах и типах элементов напряжение питания может быть в пределах от 4 до 14 В. Включают его подачей напряже­ния питания на микросхему DD1 через выключатель SA1, совмещенный с ре­гулятором — переменным резистором R2. При этом в течение времени, когда полевой транзистор закрыт, через ди­од VD4 и контакты выключателя заря­жается конденсатор С1. Когда же тран­зистор открыт, микросхема питается энергией, запасенной конденсатором С1. Поскольку ток, потребляемый мик­росхемой, невелик, напряжение на конденсаторе примерно равно напря­жению питания.

Стабилитрон VD1 ограничивает на­пряжение питания микросхемы. Дело в том, что по техническим условиям оно не должно превышать 15 В, но когда транзистор закрывается, в проводах, соединяющих устройство с нагрузкой, возникает ЭДС самоин­дукции и напряжение на конденсаторе С1 может превысить это значение. При длинных соединительных прово­дах эта ЭДС может быть существен­ной, поэтому последовательно с вы­ключателем SA1 придется включить резистор R4 сопротивлением несколь­ко килоом. Кстати, этот резистор необ­ходим и в случае если напряжение пи­тания более 15В

В регуляторе можно применить ми­кросхемы К564ЛА7, 564ЛЕ5, 564ЛА7, диоды серий КД521, КД522. Резистор R2 — СПЗ-ЗвМ (с выключателем), ос­тальные — МЛТ, С2-33, Р1-4, конден­сатор С1 — К53-1, К53-1А, К53-18 или малогабаритный для поверхностного монтажа, С2 — К10-17-1.

Регулятор собирают на печатной плате из двусторонне фольгированного стеклотекстолита, эскиз которой показан на рис. 2,а Детали разме­щают с обеих сторон (рис 2,6), печат­ные проводники разных сторон со­единяют проволочными перемычками через отверстия.

Провода, соединяющие регулятор с нагрузкой и источником питания, должны быть возможно короче, при длине более нескольких сантимет­ров их для уменьшения индуктивности необходимо свить. Налаживание регулятора сводится к подбору резисторов R1 и R4. Для этого его включают последова­тельно с нагрузкой и параллельно кон­тактам выключателя (они должны быть разомкнуты для чего между ними по­мещают полоску плотной бумаги) под­соединяют миллиамперметр. Регули­руя мощность нагрузки переменным резистором R2 контролируют напря­жение на конденсаторе С1, которое должно быть примерно на 0 5 В мень­ше питающего напряжения Если при максимальной мощности нагрузки оно будет уменьшаться, R1 необходимо заменить резистором большего со­противления а если, наоборот, ока­жется больше питающего напряжения и достигнет напряжения стабилизации стабилитрона VD1, то, возможно, при­дется установить резистор R4 (в этом случае иэ печатного проводника, к ко­торому припаян вывод катода диода VD4, удаляют участок, ограниченный на рис. 2,6 штриховыми линиями).

Окончательно необходимость включения резистора R4 определяют, измерив ток, потребляемый регулято­ром во всем интервале питающих на­пряжений. Если он не превышает не­скольких миллиампер, резистор R4 можно не устанавливать. В противном случае его необходимо подобрать та­ким образом, чтобы этот ток не превы­шал 10 мА. При напряжении питания и_пит более 15 В сопротивление резис­тора (в омах) должно быть не менее (U_nm — 15)/0,01

При токе нагрузки более 5 А тран­зистор методом пайки (легкоплавким припоем) необходимо закрепить на теплоотводе — медной пластине тол­щиной 0,5 — 1 мм и площадью не­ сколько квадратных сантиметров.