L4960 схема блока питания с линейной регулировкой

Обновлено: 03.07.2024

Двухполярный блок питания - это источник питания, имеющий два канала выходного напряжения, которые, как правило, равны по абсолютному значению, но противоположны по полярности относительно общей точки. Широкое применение такие источники питания находят в измерительной технике, где надо обрабатывать сигналы, у которых есть как плюс, так и минус, а также для различных схем усилителей низкой частоты. Если говорить про УНЧ , то благодаря двухполярному питанию обеспечивается непосредственная связь акустической системы со схемой усилителя без разделительного конденсатора.

Схема и конструкция источника питания, о которой пойдёт речь в сегодняшней статье, предназначена для наладки электронных схем с двухполярным питанием мощностью до 100 Вт . Но сначала, пару слов о регулирующем элементе, на котором основана схема источника питания.

В обоих плечах источника питания в качестве регулирующего элемента применена микросхема L4960 . Это импульсный регулятор напряжения, способный обеспечить напряжение на выходе от 5,1 В до 40 В , при максимальном токе 2,5 А . Блок-схема микросхемы представлена на рисунке ниже.

Применение импульсного регулятора напряжения позволяет увеличить КПД схемы, по сравнению с линейным блоком питания, и снизить рассеиваемую мощность. На борту у данной микросхемы c рабочей частотой преобразования 150 кГц , имеется защита от превышения тока, тепловая защита и soft-start - плавный пуск по нашему. Выпускается L4960 в корпусе TO-220-7 и стоит у нас 100 - 150 ₽ .

Схема электрическая принципиальная двухполярного источника питания на L4960 Схема электрическая принципиальная двухполярного источника питания на L4960

Для питания схемы использован типовой тороидальный трансформатор ТТП100 с двумя вторичными обмотками по 25В с номинальным током 2А . Два плеча схемы являются идентичными с последовательным соединением для получения общей точки ( GND ).

Работа схемы

Рассмотрим работу верхнего плеча источника питания на микросхеме DA1 . Выпрямленное и сглаженное напряжение элементами VD1С1С3 поступает на вход (1) DA1 . На второй вывод микросхемы поступает напряжение обратной связи контура регулирования с переменного делителя R5R6 . Конденсатор С5 , подключенный к шестому выводу микросхемы обеспечивает « мягкое » включение, ёмкость его выбирают в пределах от 0,47 до 2,2 мкФ . RC -цепи на конденсаторах C8C10C12 и резисторах R1R2 задают рабочую частоту и частотную компенсацию встроенного генератора микросхемы. С вывода 7 DA1 через выпрямительный диод VD3 и накопительную индуктивность L1 напряжение поступает на выход схемы. Выходное напряжение можно устанавливать изменяя соотношения делителя R5R6 переменным резистором.

Конструкция и детали

Печатная плата для двухполярного источника питания на L4960 Печатная плата для двухполярного источника питания на L4960

Вариант печатной платы для схемы показан на рисунке выше. Плата изготовляется из двухстороннем фольгированном стеклотекстолите. На верхнем слое проложена только цепь общего провода ( GND ). Нижний слой изготовить можно методом ЛУТ , скачав рисунок по ссылке, « зеркалить » который не надо, а верхний дорисовать маркером.

Индуктивности намотаны на ферритовых кольцах размерами 20x10x10 и содержат по 40 витков лакированного обмоточного провода диаметром по меди 1 мм . Можно использовать любой подходящих по размеру сердечник, скорректировав количество витков по измерительному прибору.

На выходе схемы устанавливается китайский "вольт-амперметрный индикатор" и плавкие ставки (на схеме не показаны). Выходное напряжение регулируется отдельно в каждом плече соответствующим переменным резистором с линейной характеристикой от 5,1 до 30 В . Можно применить и сдвоенную модель.

Максимальный ток схемы - 2 А обеспечивается при небольшом падении напряжения на регуляторе (не более 10 В ). Иначе корпус TO-220 не сможет рассеять выделяемую мощность, не смотря на теплоотвод.

Также L4960 имеет плавный пуск (Soft Start) и имеет высокий КПД, порядка 90%. Еще этот стабилизатор имеет тепловую защиту.

Схема стабилизатора напряжения на L4960

*R4 выбирают из расчета выходного напряжения:

24 Вольта – 18 кОм.

Вместо постоянного резистора R4 можно поставить подстроечный или переменный резистор, включенный как реостат, тогда получится регулируемый источник питания.

Дроссель L1 нужен с индуктивностью 150 мкГн. У меня нет измерителя индуктивности, поэтому я не стал рассчитывать и мотать его, а выдернул из блока питания ПК. Если честно, даже не знаю его индуктивности.

Диод VD1 по схеме из паспорта L4960 стоит BYW80. Такого диода я нигде не нашел и поставил импульсный FR607, на 6 Ампер, хотя можно и поставить на 4 Ампера.

Остальные все элементы и их номиналы указаны в схеме.

Добавив диодный мост, получим такой вот стабилизированный блок питания.

Диодный мост любой, с током от 4 Ампер и напряжением 100 Вольт и более. У меня был в наличии KBU810, на 8 Ампер и я поставил его. Если у вас есть другой мост, ставьте его, главное, чтобы по току и напряжению подходил.

Саму микросхему L4960 нужно посадить на радиатор, через термопасту.

Испытывая стабилизатор, я не вешал радиатор, поэтому проверял кратковременно. Повесил в нагрузку сопротивление 7,5 Ом, выходной ток составил около 2 Ампер, просадка по напряжению составила 1.5 Вольта.

Просадка получилась из-за слабого трансформатора, который имел вторичную обмотку всего на 0.9 Ампера и напряжением 20 Вольт.

Микросхема L4960 представляет собой недорогой, но эффективный импульсный регулятор напряжения (интегральный buck-преобразователь DC-DC). Чип производится ST Microelectronics и широко распространён.

Исполнение корпуса - TO-220-7.

Распиновка будет выглядеть так (вид сверху).

Рис. 1. Распиновка

2. Обратная связь.

3. Частота компенсации.

4. Земля (контакт соединён с корпусом).

Этот преобразователь может работать с частотами в диапазоне 85-150 кГц.

Ток на выходе не должен превышать 2,5А.

Максимальная скважность – 100%.

Потребляемый ток – не более 15 мА.

Блок-диаграмма L4960 для глубокого понимания принципа работы.

Рис.2. Блок-диаграмма L4960

Тестовое включение (для проверки работоспособности) согласно документации производителя.

Рис.3. Тестовое включение L4960

Нормы и показатели на входах/выходах можно посмотреть в даташите микросхемы на страницах 6-8.

Типовое включение (опять же согласно рекомендациям производителя) представлено на схеме ниже.

Рис. 4. Типовое включение L4960

Печатная плата к ней может выглядеть следующим образом.

Рис. 5. Печатная плата

На базе этой микросхемы можно собрать регулятор напряжения с фиксированным выходом на 5.1 В. Потребуется минимум компонентов.

Рис. 6. Схема регулятора напряжения

Вариант программируемого блока питания.

Рис. 7. Схема программируемого блока питания

А это схема блока питания для микрокомпьютеров с несколькими уровнями напряжения (+ 5.1В, -5В, +12В и -12В). Потребуется еще одна микросхема – L295.

Рис. 8. Схема блока питания для микрокомпьютеров с несколькими уровнями напряжения

Вариант конвертера с 5.1В на 12 В (сила тока уменьшается с 4А до 2,5А). Отрицательный выход синхронизирован с положительным. Понадобится еще одна микросхема – L296.

Рис. 9. Схема конвертера

Несколько микросхем можно подключать параллельно. Чтобы выходы были синхронизированы, необходимо объединять контакт 5 (осциллятор).

На базе этого чипа можно строить регуляторы для более мощных преобразователей.

Импульсный блок питания

Проверенная в работе схема, которая изначально делалась как самостоятельный стабилизатор напряжения. Но в итоге всё вылилось в более комплексное устройство.

Рис. 10. Схема импульсного блока питания

R4 отмечен звёздочкой потому, что его значение нужно подбирать в зависимости от требуемого выходного напряжения.

18кОм – 24 В;
12кОм – 18 В;
9,1кОм – 15 В;
6,2кОм – 12 В.

Но вы можете подобрать своё значение или просто заменить его на подстроечный вариант. Катушка L1 должна иметь индуктивность 150 мкГн.

Трансформатор можно намотать самостоятельно или использовать готовый. Выходное напряжение вторички должно соответствовать нормативам из даташита (не более 46 В).

Во всех указанных схемах чип лучше всего устанавливать на радиатор с использованием термопасты, а для этого при проектировании печатной платы элемент лучше всего сместить к краю.

Мнения читателей

Нет комментариев. Ваш комментарий будет первый.

Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному выше материалу:

Доброго, Всем! Попала мне в руки м/с L4960, собрал по типовой схеме, работает - Uвх. около 40В. при Uвых. 5.1В., 2.5А нагрев радиатора (60х60мм.) около 50град.! Импульсник! Единственно, возник вопрос можно ли сделать регулировку Uвых с 0 волть, как это делается у LM317?

Модератор

Согласно заводской документации, на ней можно изготовить регулируемый источник питания с выходным напряжением 5,1В. 40В, с током нагрузки 2.5 А, встроенной защитой по току и перегреву, КПД до 90%.

Главный Технолог

Администратор

Ну так по даташиту , изменяем сопротивление R4
C нуля возможно и не получится.
Да и зачем с 40 В делать 0.5 В?

Прикреплённый файл:

img3.jpg (23.61 KB)

Главный Технолог

Вы, изниняюсь, по моему разъяснению не всё правильно поняли, таблица у меня в "ПАПКЕ", регулировка ЕСТЬ! Но нодо с 0 вольт до . И. у ВАС опечатка "0.5в" мне ненадо.

Администратор

Ниже не получится. Внутреннее напряжение ошибки - 5.1 В (Разве что подать отрицательное напряжение, но это уже усложнение схемы)

Прикреплённый файл:

img4.jpg (15.99 KB)

Главный Технолог

А в чём проблема? На LM317 подают -5в., и. регулируем с 0в. Интересно а здесь получиться?

Администратор

Читайте также: