Схема питается от источника, подключенного к разъему J2. Необходимые напряжения для схемы стабилизируются стабилизаторами U1 и U3 и источником опорного напряжения U6. Использование двух стабилизаторов позволяет питать операционные усилители напряжением 15В, которое превышает напряжение, необходимое для питания вентилятора (12В). Такое решение также дало определенное преимущество — вентилятор, создающий потенциальные помехи, изолирован от источника питания остальной схемы.
Важнейший блок, выполненный на трех операционных усилителях - U2A, U2B и U4A. Усилитель U2A работает как компаратор (или фактически интегратор), сравнивая напряжения на своих входах и соответственно управляя полевыми МОП-транзисторами. Для сравнения используются сигналы, выбираемые переключателем SW1 в зависимости от режима работы. В верхнем положении переключателя на схеме устройство работает в режиме постоянного тока.
На неинвертирующий вход микросхемы U2A подается регулируемое напряжение от потенциометра P2, а на инвертирующий вход - с выхода U2B. Этот усилитель использовался для усиления сигнала от токового шунта, выполненного на резисторах R6-R9. Такое решение было выбрано для получения небольшого падения напряжения на резисторах, чтобы устройство могло работать даже при низких испытательных напряжениях. Благодаря этому также можно использовать напряжение с более высоким значением, что было бы невозможно без использования этого усилителя и в то же время с токовым шунтом с низким сопротивлением.
Верно, что почти вся мощность рассеивается на MOSFET-транзисторах, но с текущими параметрами этих элементов и их надлежащим охлаждением это не проблема. Таким образом, схема работает как регулируемый источник тока. В среднем положении переключателя на схеме, устройство работает в режиме постоянного напряжения. На вход 3 усилителя U2A поступает сигнал с выхода усилителя U4A, а на вход 2 - регулируемое напряжение с потенциометра P6.
Усилитель U4A усиливает подаваемое со входа напряжение через делитель R17 и R19. Это дифференциальный усилитель, который измеряет напряжение непосредственно на клеммах (J1), что позволяет исключить падение напряжения на шунте при измерении. Итак, теперь у нас есть регулируемая схема стабилизатора напряжения (отсюда и регулируемый силовой стабилитрон).
В нижнем положении переключателя на схеме устройство представляет собой «регулируемый резистор» большой мощности. Регулируемое напряжение с потенциометра P7 поступает на неинвертирующий вход U2A. Однако напряжение снимается не с источника опорного напряжения, а с выхода усилителя U4A, измеряющего испытательное напряжение. Напряжение с выхода U2B подается на инвертирующий вход микросхемы U2A, пропорционально току, протекающему через нагрузку.
Итак, у нас снова есть источник тока, аналогичный первому случаю, но со значением тока, регулируемым испытательным напряжением. Чем выше напряжение на входе J1, тем больше ток, протекающий через активную нагрузку. По закону Ома так себя ведет резистор. Люди, знакомые со схемами на MOSFET-транзисторах, могут быть удивлены довольно высоким сопротивлением в затворах. Это не мешает работе всего устройства, потому что транзисторы управляются статическим сигналом, поэтому нет необходимости перегружать пропускную способность затвора. Это значение было принято во время испытаний, поскольку низкое значение сопротивления вызывало небольшое возбуждение в схеме.
Из-за стабильности также U2A, который должен быть компаратором, был превращен в интегратор, по сути также является компаратором, но с медленным нарастанием или падением напряжения на его выходе. Представленное устройство имеет двухступенчатую защиту от перегрева. По мере увеличения температуры сопротивление термистора TH1 (NTC) уменьшается, и, таким образом, напряжение на входе 6 микросхемы U5B уменьшается.
После опускания ниже установленного значения включается в работу транзистор Т5 и, таким образом, вентилятор охлаждает устройство. Если температура продолжает расти, несмотря на это, транзистор T4 откроется, замкнув вход U2A на землю, тем самым отключив нагрузку. Для этого порог активации с гистерезисом микросхемы U5A должен быть установлен выше, чем у микросхемы U5B.
Все устройство может быть собрано на печатной плате:
https://zen.yandex.ru/media/radiolyubitel/pribor-v-masterskoi-dlia-proverki-istochnikov-pitaniia-i-akkumuliatorov-60da07cdace07679c98ecf83?&utm_campaign=dbr&
Комментарии 2