СТАБИЛИЗАТОР ТОКА ОТ 0 ДО 150 А

Схемы / Прочие схемы
Administrator
2 570
15-04-2017, 12:16
0

В литературе нечасто можно встретить стабилизаторы тока на 100-200 А, но в некоторых процессах они необходимы (гальваника, сварка). На такие токи, как правило, нужны сверхмощные транзисторы. Я предлагаю схему на 150 А с плавной регулировкой тока от 0 до 150 А на обычных транзисторах КТ827.

На рис.1 показана управляющая часть стабилизатора, на рис.2 - силовая часть. Как видно из рис.2, нагрузка включена несколько необычно: в разрыв отрицательного вывода диодного моста и земляного провода. Все мощные транзисторы (а их 16) включены по схеме с общим коллектором, но каждый из них нагружен на свою нагрузку. Все нагрузочные резисторы вторым выводом также соединены с землей. Таким образом, через выводы Rн протекает суммарный ток всех 16 транзисторов. Ток через один транзистор выбран около 9,4 А, что вполне допускают транзисторы КТ827. При падении напряжения на транзисторе 10-11 В мощность рассеяния одного транзистора составит около 100 Вт. Разброс параметров транзисторов VT1...VT16 и сопротивлений резисторов R2...R17 не имеет значения, так как каждый транзистор стабилизатора управляется своим операционным усилителем (рис.1). Выход каждого сдвоенного ОУ DA1...DA8 через транзисторы VT1...VT16 (рис.1) соединен с базами транзисторов VT1...VT16 (рис.2), а обратная связь подана на инвертирующий вход ОУ с эмиттера соответствующего ему транзистора. ОУ поддерживает на инвертирующем входе (и соответственно на эмиттере) такое же напряжение, какое у него на неинвертирующем входе. На все 16 неинвертирующих входов через резисторы R1...R16 (рис.1) подано стабильное управляющее напряжение со стабилизатора DA9 и резисторов R17, R18. При изменении управляющего напряжения изменяется ток через каждый из резисторов R2...R17 (рис.2) и соответственно через общую нагрузку R

ОУ DA1...DA8 питаются от стабилизатора, выполненного на элементах DA1, DA2, VT17 (рис.2). Для ОУ можно применить любой другой источник питания с напряжением ±12...15 В.

Конструкция. Печатная плата управляющих ОУ приведена на рис.3. На ней расположены все элементы с рис.1.

Силовые транзисторы располагают на радиаторах, способных рассеять не менее 100 Вт. Я использовал ребристые радиаторы размером 10х20 см. Все 16 радиаторов были собраны в батарею и обдувались 4 вентиляторами (типа ВВФ-112М или подобными). Это позволило включить стабилизатор тока на долговременную постоянную нагрузку. Если нагрузка кратковременная или импульсная, возможно потребуются радиаторы меньшей площади.

Резисторы R2...R17 (рис.2) изготавливают из высокоомного провода (манганина или константа- на) диаметром 1-2 мм и крепят на радиаторах соответствующих им транзисторов. Конденсатор С3 (рис.2) набирают из нескольких конденсаторов емкостью 1000015000 мкФ. Нельзя использовать один конденсатор большой емкости, так как он начинает сильно перегреваться (его выводы имеют недостаточное сечение и не рассчитаны на такие большие токи). При использовании набора конденсаторов меньшей емкости ток распределяется по выводам, и они остаются холодными. Диоды VD5...VD8 располагают на стандартных радиаторах, рассчитанных на установку диодов Д200. При использовании диодов Д200 обдув их вентилятором не требуется. Микросхему DA1 и транзистор VT17 (рис.2) располагают на небольших пластинчатых радиаторах.

При монтаже стабилизатора тока нужно не забывать, что через некоторые цепи будет течь ток 150 А, поэтому их необходимо выполнить проводом соответствующего сечения.

В качестве трансформатора TR2 используют трансформатор с вторичной обмоткой, способной выдержать ток 150 А, и напряжением около 14 В. Для этой цели хорошо подходит сварочный трансформатор. Падение напряжения на сопротивлении нагрузки стабилизатора тока при напряжении питания 14 В должно быть не более 10 В, так как нужно учитывать падение напряжения на каждом транзисторе и резисторах R2...R17 (рис.2). При большом падении напряжения на Rн допускается увеличение напряжения вторичной обмотки трансформатора TR2, необходимо только следить, чтобы мощность рассеяния каждого из транзисторов не превышала максимально допустимую для транзистора.

При необходимости увеличить или уменьшить максимальный ток, отдаваемый в нагрузку, можно соответственно увеличив или уменьшив количество силовых транзисторов и соответствующих им ОУ. Таким образом, на основе данного стабилизатора тока можно создать более мощный источник тока.

Детали. Составные транзисторы КТ827А можно заменить транзисторами с другой буквой или составить их из двух транзисторов (например, КТ815 + КТ819 с любым буквенным индексом). Сдвоенные ОУ КР140УД20 можно заменить К157УД2 или одинарными ОУ КР140УД6, К140УД7, К140УД14 и др. Стабилизатор 78L05 можно заменить КР142ЕН5А, Б или 78L09. Транзисторы КТ315Е заменимы КТ3102, КТ603 и др. Диоды Д200 можно заменить диодами Д160. Трансформатор TR1 типа ТПП232 заменяется ТПП234, ТПП253 или любым другим с вторичными обмотками с напряжением 16-20 В. Все резисторы, кроме R17, R18, любого типа. Резистор R17 желательно взять стабильный (например, С2-29). Переменный резистор R18 я использовал типа СП5-35А с возможностью точной подстройки, но можно применить и любой другой. Конденсатор С3 (рис.2) набран из 10 конденсаторов типа К50-32А, конденсаторы С2, С4 (рис.1) типа К50-35, остальные любого типа.

Наладка. Собранный из исправных деталей стабилизатор тока сразу же работоспособен. Необходимо только выставить максимальный стабилизируемый ток при помощи резистора R17. Это удобно сделать, поставив вместо последнего подстроечный резистор сопротивлением 1,5-2 кОм. Установив его в положение максимального сопротивления, а движок резистора R18 - в верхнее по схеме положение и подсоединив последовательно с нагрузкой амперметр на ток 150-200 А (или замкнув выводы подключения нагрузки накоротко через амперметр), включают стабилизатор в сеть и, уменьшая сопротивление резистора R17, устанавливают стрелку амперметра на необходимый максимальный ток. Затем, измерив сопротивление подстроечного резистора, впаивают вместо него постоянный. При максимальном токе 150 А напряжение на эмиттерах мощных транзисторов должно быть около 1,88 В. Поэтому наладку можно проводить и по напряжению на эмиттере какого-либо из транзисторов, хотя точность установки тока при этом будет небольшой из-за разброса сопротивлений проволочных резисторов. На этом наладка заканчивается.

На основе подобного стабилизатора тока можно собрать зарядное устройство для автомобильного аккумулятора, применив только один силовой транзистор и один ОУ. Схема зарядного устройства для автомобильного аккумулятора показана на рис.4. Она позволяет плавно регулировать ток зарядки аккумулятора от 0 до 9 А. В процессе зарядки ток остается неизменным. Напряжение обмотки 4 трансформатора TR1 (рис.4) должно быть 22-25 В, так как к силовому транзистору прикладывается напряжение обмотки трансформатора TR1 минус напряжение аккумулятора.

При подключении нагрузки к вышеописанным стабилизаторам тока не следует забывать, что на "земляном" проводе находится плюсовой выход стабилизатора.