Особенностью предлагаемого источника питания - наличие в нём всего одного трансформатора и никаких дросселей. В ИП в качестве регулятора выходного напряжения применен не привычный потенциометр, а энкодер, и используется двухстрочный жидкокристаллический индикатор.

Особенности источника
     Источник питания (ИП), описание которого приведено в этой статье, собран на двух платах:
•    плате измерения, управления и индикации;
•    плате выпрямителя и защиты от короткого замыкания (КЗ),
     Обе эти платы показаны на фото 1. Принципиальная схема ИП приведена на рис.1.


Источник питания имеет ряд особенностей, весьма удобных для пользователя. Ручкой энко-дера регулируют выходное напряжение ИП от 0 до 25 В с шагом 0,1 В. При кратковременном (менее 0,5 с) нажатии на ручку энкодера включается или выключается подсветка, если ранее она была включена. При длительном нажатии (более 0,5 с) происходит запись установленного значения напряжения в энергонезависимую память контроллера. ИП прост в изготовлении и может быть легко повторен.

Плата измерения, управления и индикации
     Основа измерительной части ИП - это микросхема DA4 типа МСР3202 производства Microchip Technology Inc. Она представляет собой двухканальный АЦП. Один канал этого АЦП (вход - вывод 2) измеряет реальное напряжение на выходе ИП (через делитель, верхнее плечо которого 3 кОм, а нижнее состоит из двух резисторов 470 Ом и 15 кОм). Второй канал АЦП (вход - вывод 3) измеряет падение напряжения выходного тока ИП на низкоомном датчике тока сопротивлением 0,01 Ом. Это падение напряжения усиливается в усилителе постоянного тока (УПТ) на ИМС DA1.1 и DA1.2 типа LM358. В качестве датчика тока был использован шунт от неисправного мультиметра.
     Назначение выводов микросхемы МСР3202 приведено в табл.1.


     Цифровой код с микросхемы АЦП DA4 по шине SPI поступает на ИМС микроконтроллера DD1 типа PIC16F628A фирмы Microchip Technology Inc., которая является сердцем всей конструкции. DD1 выполняет следующие основные функции:
•    декодирование сигналов от энкодера;
•    запоминание значения выходного напряжения, которое установлено энкодером;
•    широтно-импульсное управление выходным напряжением ИП (через УПТ и эмиттерный повторитель (ЭП));
•    преобразование и обработка последовательного цифрового сигнала пришедшего по шине SPI от АЦП DA4;
•    управление двухстрочным жидкокристаллическим индикатором и вывод на него информации о токе и напряжении (фото 2).

Назначение выводов МК PIC16F628A (DD1), которое определяется записанной в него программой, приведено в табл.2.


     Выходной управляющий сигнал ШИМ снимается с вывода 9 микроконтроллера. Скважность импульсов ШИМ на этом выводе регулируется энкодером, каждый шаг которого приводит к увеличению или уменьшению напряжения на 0,1 В на выходе ИП. Полный оборот энкодера - это 2 В. Импульсы с выхода ШИМ (выв. 9 ИМС DD1) сглаживается фильтром низких частот (ФНЧ), который состоит из двух резисторов и двух конденсатов и поступает на вход ИМС DA2.2.
     В качестве регулирующего элемента блока питания используется мощный биполярный составной транзистор VT3 типа КТ827А (его база подключена к выв. 7 DA2.1), который включен эмит-терным повторителем. Управлять этим транзистором непосредственно напряжением с ФНЧ нельзя, так как ШИМ микроконтроллера может изменять напряжение на накопительной емкости ФНЧ лишь в интервале от 0 до 5 В. Поэтому после ФНЧ установлен УПТ на двух ОУ DA2.2 и DA2.1 собранный на ИМС типа LM358. Его коэффициент усиления выбран равным 5. Это обеспечивает регулировку напряжения на выходе ИП в пределах от 0 до 25 В. С эмиттера регулирующего транзистора через резистивный делитель на вывод 2 ИМС DA2.2 осуществляется отрицательная обратная связь. Благодаря этому даже при больших токах в нагрузке выходное напряжение поддерживается на строго заданном уровне вплоть до сотых долей вольта.
     В источнике питания применен 2-строчный (по 16 символов в строке) алфавитно-цифровой жидкокристаллический индикатор на базе контроллера фирмы Hitachi HD44780 (аналог KS0066U фирмы SAMSUNG). Таких индикаторов существует множество. Поэтому читатель может выбрать любой из них. Критерием выбора может служить цена, размер символов, наличие у продавца и т.д. В любом случае, следует помнить и учитывать, что эти индикаторы могут отличаться цоколевкой (распиновкой) и подсветкой.
Плата измерения, управления и индикации показана на фото 3.

Плата выпрямителя и защиты от КЗ в нагрузке
     На этой плате расположен мостовой выпрямитель UZ1 переменного напряжения с вторичной обмотки силового трансформатора Т1 выполненный на четырех диодах типа КД213Б и схема защиты (см. рис.1). Транзисторный ключ VT1 типа КТ825Г включен между выпрямительным мостом и регулирующим элементом ИП транзистором VT3. При нормальной работе устройства он открыт маломощным транзистором VT2, например, типа КТ3102Б. При КЗ в нагрузке транзистор VT2 запирается, что приводит к запиранию ключа VT1. Ток срабатывания защиты равен 5 А. Он устанавливается подбором номинала резистора обозначенного 47 кОм* и включенного в цепи базы транзистора VT2.

Детали
     Исходное состояние контактов энко-дера показано рис.1. Энкодер может быть любой, соответствующий указанным на схеме состояниям. Кроме вращения, он должен иметь контакты, которые замыкаются без фиксации при нажатии на вал.
     Транзисторы структуры п-р-п в устройстве (VT2, VT5) могут быть любыми маломощными, даже типа КТ315Б. В моей конструкции использовались SMD-транзисторы. Транзистор структуры p-n-p VT4 в ключе, управляющем подсветкой, может быть любой средней мощности, например, КТ502Г, КТ626В и т.п.
     В качестве силового трансформатора можно использовать любой трансформатор мощностью 20...40 Вт с напряжением на вторичной обмотке приблизительно 22...23 В.

Настройка ИП
     Настройка ИП заключается в подборе резисторов, обозначенных звездочкой, для обеспечения соответствия показаний ЖКИ реальным значениям тока и напряжения на выходе ИП, которые проверяются эталонными приборами.
При создании статьи использовался материал журнала Электрик 2013 №8
Автор: Сергей Петрусь, г. Кременчуг

В архиве Исходный код программы на ассемблере и разводка печатной платы в формате LAY

istpitsmikrprupravl.rar [46,01 Kb] (cкачиваний: 910)