Блок питания с защитой на lm358

В статье описывается простой блок питания на трех микросхемах — К157ХП2, LM358N, К142ЕН19 и транзисторе КТ827А. Выходное напряжение можно регулировать в пределах от 1,3В до 24В, при этом номинальный ток нагрузки равен 3А. Схема стабилизатора блока питания имеет защиту от превышения тока нагрузки.

Схема блока питания показана на рисунке 1.

В качестве сетевого трансформатора применен трансформатор от старых телевизоров ТС-180.

ТС 180 Datasheet PDF

С трансформатора сматываются все вторичные обмотки, оставляют только первичную. Наматывают новую вторичную обмотку, состоящую из 180 витков обмоточного провода диаметром 1,5мм. По 90 витков на каждой катушке трансформатора. При этом выходное переменное напряжение на выходе трансформатора в режиме ХХ должно быть примерно 22 вольта. Превышать этот уровень не следует, так как после выпрямления диодами VD1 и VD2 и фильтрации конденсатором С3, состоящего из трех конденсаторов по 2200,0×50В, значение этого напряжения будет уже равно его амплитудному значению 32 вольта, а это предел напряжения питания микросхемы DA1 LM358N.

LM358N Datasheet PDF

Схема выпрямителя двухполупериодная со средней точкой. Заметьте, что средняя точка соединена с общим проводом через резистор R1, являющий датчиком тока для схемы защиты от короткого замыкания.

В качестве регулирующего транзистора применен отечественный биполярный составной n-p-n транзистор КТ827А

КТ827 Datasheet PDF

Работа схемы

Стабилизатор напряжения блока питания реализован на операционном усилителе микросхемы DA1.2, являющимся усилителем ошибки. Опорное напряжение для этого усилителя берется с микросхемы стабилизатора напряжения DA3 К157ХП2, имеющей внутренний термостабильный источник опорного напряжения (ИОН) 1,3 В. Выводы этого стабилизатора скоммутированы на минимальное выходное напряжение, т.е. 1,3В. Отсюда и минимальное выходное напряжение блока питания, ему равное.

К157ХП2 Datasheet PDF

На инвертирующий вход DA1.2 подается часть выходного напряжения блока питания через резистивный делитель R10 и R11. От величины резистора R11 зависит максимальное выходное напряжение БП. Если вам нужно другое максимальное напряжение, то его можно вычислить по формуле приведенной ниже. Допустим нам нужно на выходе максимальное напряжение 12 вольт. Переменное сопротивление оставляем с величиной 1,5 кОм. Опорное напряжение у нас 1,3 В. Вычисляем R10.

С выхода усилителя ошибки сигнал поступает через ограничивающий резистор R9 на базу управляющего транзистора VT1. В сбалансированном режиме схемы напряжение на движке переменного резистора R10 всегда будет равно напряжению ИОН. «Шаг влево, шаг вправо» этого напряжения будет вызывать соответствующую реакцию усилителя ошибки. Допустим, по какой-то причине просело напряжение на выходе БП, уменьшилось напряжение и на инвертирующем входе DA1.2 относительно напряжения ИОН 1,3В. Значит, увеличится выходное напряжение ОУ и соответственно на базе транзистора VT1. Транзистор приоткроется до такого состояния, при котором напряжение на движке R10 сравняется с 1,3В. Если напряжение на выводе 2 будет больше 1,3 вольта, то транзистор VT1 будет закрываться. Я это к чему. Что если вообще выключить опорное напряжение на выводе 3, то регулирующий транзистор полностью закроется. А на этом и построена схема защиты от превышения тока нагрузки.

Микросхема DA3 имеет вывод ВклВыкл – 9. Если на его подать напряжение больше 2 вольт, то стабилизатор этой микросхемы начинает работать в штатном режиме, если это напряжение снять, то стабилизатор выключается, что мне очень нравится, полностью, выходное напряжение практически равно нолю. А теперь рассмотрим полный алгоритм работы схемы защиты. Допустим нам надо огранить ток нагрузки на уровне 3А. Протекая через резистор R1, этот ток вызовет на нем падение напряжения U=IxR =3×0,05=0,15B. Это напряжение усилится ОУ DA1.1 до уровня, в нашем случае, равном 5В. Что бы получить такое напряжение, надо, чтобы Кус этого усилителя был равен 5B/0,15И = 33,33 (3). А Кус зависит от соотношения величин резисторов R2 и R4. Кус = R4/R2, 4700/100 = 47. Естественно величину резистора R4 надо уменьшить до 3300Ом. С выхода усилителя напряжения датчика тока сигнал подается на делитель напряжения 1:2 – R5 и R6. В конечном итоге на вход компаратора, роль которого выполняет параллельный стабилизатор напряжения DA2 К142ЕН19 с напряжение ИОН, равному 2,5 вольта, подается сигнал величиной два с половиной вольта. Если ток нагрузки увеличится, то увеличится и напряжение на входе 1 микросхемы DA2 относительно напряжения ИОН, а это приведет к открыванию внутреннего транзистора данной микросхемы, возникнет ток, протекающий от плюсовой шины через резистор R7, светодиод оптрона U1, К-Э внутреннего транзистора DA2, общий провод. Светодиод засветится, тиристор оптрона откроется и зашунтирует вывод 9 DA3 на общий провод. Стабилизатор DA3 выключится, пропадет напряжение на выводе 3 микросхемы DA1.2, и наконец-то закроется транзистор VT1. Напряжение на выходе БП упадет практически до нуля. Для возвращения схемы после устранения перегрузки в рабочее состояние достаточно нажать и отпустить кнопку SB1. Имейте ввиду, что время срабатывания защиты очень маленькое. Поэтому могут быть проблемы с подключением емкостных нагрузок, Если время заряда емкости нагрузки будет больше времени срабатывания защиты, то защита постоянно будет такую нагрузку отключать.

На этом все. Успехов. К.В.Ю.

Скачать статью

Цоколевка оптрона АОУ103

Возникли вопросы по распиновке данного оптрона. Вот два варианта ее из двух разных справочников. Так что лучше проверить цоколевку вашего оптрона тестером.

Говоря операционный усилитель, я зачастую подразумеваю LM358. Так как если нету каких-то особых требований к быстродействию, очень широкому диапазону напряжений или большой рассеиваемой мощности, то LM358 хороший выбор.

Какие же характеристики LM358 принесли ему такую популярность:

• низкая стоимость;
• никаких дополнительных цепей компенсации;
• одно или двуполярное питание;
• широкий диапазон напряжений питания от 3 до 32 В;
• Максимальная скорость нарастания выходного сигнала: 0,6 В/мкс;
• Ток потребления: 0,7 мА;
• Низкое входное напряжение смещения: 0,2 мВ.

LM358 цоколевка

Так как LM358 имеет в своем составе два операционных усилителя, у каждого по два входа и один выход (6 — выводов) и два контакта нужны для питания, то всего получается 8 контактов.

LM358 корпусируются как в корпуса для объемного монтажа (LM358N — DIP8), так и в корпуса для поверхностного монтажа (LM358D — SO8). Есть и металлокерамическое исполнение для особо тяжелых условий работы.
Я применял LM358 только для поверхностного монтажа – просто и удобно паять.

Аналоги LM358

Полные аналоги LM358 от разных производителей NE532, OP04, OP221, OP290, OP295, OPA2237, TA75358P, UPC358C.
Для LM358D — KIA358F, NE532D, TA75358CF, UPC358G.

Вместе с LM358 выпускается большое количество похожих операционных усилителей. Например LM158, LM258, LM2409 имеют аналогичные характеристики, но разный температурный диапазон работы.

Если диапазона 0..70 градусов не хватает, то стоит применить LM2409, однако следует учитывать что у неё диапазон питания уже:

Кстати если нужен только один операционный усилитель в компактном 5 выводном корпусе SOT23-5 то вполне можно применить LM321, LMV321 (аналоги AD8541, OP191, OPA337).
Наоборот, если нужно большое количество рядом расположенных операционных усилителей, то можно применить счетверенные LM324 в 14 выводном корпусе. Можно вполне сэкономить пространство и конденсаторы по цепям питания.

LM358 схема включения: неинвертирующий усилитель

Коэффициент усиления этой схемы равен (1+R2/R1).
Зная сопротивления резисторов и входное напряжение можно посчитать выходное:
Uвых=Uвх*(1+R2/R1).
При следующих значениях резисторов коэффициент усиления будет равен 101.

LM358 схема включения: мощный неинвертирующий усилитель

Для этой схемы коэффициент усиления по напряжению равен 10, в общем случае коэффициент усиления этой схемы равен (1+R1/R2).
Коэффициент усиления по току определяется соответствующим коэффициентом транзистора VT1.

LM358 схема включения: преобразователь напряжение — ток

Выходной ток этой схемы будет прямо пропорционален входному напряжению и обратно пропорционален значению сопротивления R1.
I=Uвх/R, [А]=[В]/[Ом].
Для сопротивления резистора R1 равного 1 Ом, каждый Вольт входного напряжения будет давать, один Ампер выходного напряжения.

LM358 схема включения: преобразователь ток — напряжение

А эта схема нужна для преобразования малых токов в напряжение.
Uвых = I * R1, [В]= [А]*[Ом].
Например при R1 = 1 МОм, ток через 1 мкА, превратиться в напряжение 1В на выходе DA1.

LM358 схема включения: дифференциальный усилитель

Эта схема дифференциального усилителя с высоким входным сопротивление, может применятся для измерения напряжении источников с высоким внутренним сопротивлением.
При условии, что R1/R2=R4/R3, выходное напряжение можно рассчитать как:
Uвых = (1+R4/R3)(Uвх1 – Uвх2).
Коэффициент усиления соответственно будет равен: (1+R4/R3).
Для R1 = R2 = R3 = R4 = 100 кОм, коэффициент усиления будет равен 2.

LM358 схема включения: дифференциальный усилитель с регулируемым коэффициентом усиления

Стоит отметить, что предыдущая схема не позволяет подстраивать коэффициент усиления, так как требует одновременного изменения двух резисторов. Если необходимо иметь возможность регулировки коэффициента усиления в дифференциальном усилителе, то можно воспользоваться схемой на трех операционных усилителях.
В данной схеме подстройка коэффициента усиления осуществляется за счет регулировки резистора R2.
Для этой схемы нужно соблюсти условия равенства значений сопротивлений резисторов: R1 = R3 и R4 = R5 = R6 = R7.
Тогда коэффициент усиления будет равен: (1+2*R1/R2).
Uвых = (1+2*R1/R2)(Uвх1 – Uвх2).

LM358 схема включения: монитор тока

Еще одна интересная схема позволяющая измерять ток в питающем проводе и состоящая из шунта R1, операционного усилителя npn – транзистора и двух резисторов.

• DA1 – LM358;
• R1 – 0,1 Ом;
• R2 – 100 Ом;
• R3 – 1 кОм.

Напряжение питания операционного усилителя должно быть минимум на 2 В, выше напряжения нагрузки.

LM358 схема включения: преобразователь напряжение – частота

И напоследок схема которую можно использовать в качестве аналого-цифрового преобразователя. Нужно только подсчитать период или частоту выходных сигналов.

• C1 – 0,047 мкФ;
• DA1 – LM358;
• R1 – 100 кОм;
• R2 – 50 кОм;
• R3,R4,R5 – 51 кОм;
• R6 — 100 кОм;
• R7 — 10 кОм.

25 thoughts on “ LM358 схема включения ”

Наверное — это самый распространенный операционник. Как раз тот случай, когда усредненные характеристики детали, делают ее востребованной в любых стандартных устройствах. Возможность сносно работать в различных режимах позволяет использовать в УМЗЧ, параметрических и импульсных стабилизаторах, генераторах, модуляторах, регуляторах и т.д. Из-за надежности, обусловленной простотой, используется и в бытовой, и в промышленной, и, даже, военной технике.

Востребованной ее делает крайне низкая цена, я их брал по 3,5 руб. Взял сотню, теперь леплю эти «семечки» куда только можно. Кроме звукоусиливающей аппаратуры, конечно, где посредственные частотные и скоростные параметры накладывают серьезные ограничения на использование LM358. Что любопытно, у этого простенького ОУ довольно большое допустимое синфазное напряжение, что позволяет использовать его в качестве усилителя напряжения с шунта в «горячем» проводе источника питания с выходным напряжением до 27 вольт. Как на девятом рисунке в публикации. Только с напряжением смещения у него не очень, поэтому приходится сопротивление шунтов выбирать побольше, компенсируя низкую точность операционного усилителя. Но что тут поделать? Инструментальный усилитель за 3 рубля не купишь…

Можно и в звуковых усилителях использовать, но, не в виде предварительного каскада усиления, конечно, тут полностью поддерживаю. Ресиверы, вообще одно из немногих устройств, в каскады усиления которых, современные технологии не добрались. Понимаю, что сейчас кругом МП3, но после качественного ЦАП, микросхемам делать уже нечего. Если мы говорим о верном Hi-Fi (High-Fidelity) стерео-звуке, конечно. В аппаратуре такого уровня, даже применение вакуумных радиоламп до сих пор актуально и востребовано.

Не подскажете пару радиосхем на вакуумных лампах. Лампы есть, а вот схем не могу найти, даже в интернете. Помню, в детстве, был у меня катушечный магнитофон «Астра», так в нём целых три лампы стояло, звук был громкий, но качество конечно оставляло желать лучшего.

Качество звука было неважным — из-за плохого качества магнитных носителей и звукоснимателей, а не из-за усиления НЧ! Усилитель только подчеркивал эти недостатки. Плюс «звукоизлучатели» вносили свою лепту. Да и усилитель-усилителю рознь, несмотря на использованные в нем элементы. Многие старые магнитофоны, по вышеуказанной причине, оснащались изначально некачественным, упрощенным выходным каскадом.
А какие у вас лампы? Их разнообразие побольше, чем у транзисторов, особенно биполярных. Схемы найти трудно, но не невозможно, сложнее — под определенные лампы, особенно, если это две ГУ-50.

Схемы на радиолампах в большом количестве имеются в книгах по радиоэлектронике, например есть знаменитая книга «Юный радиолюбитель» авторы Борисов, В.Г. http://tehosnova.ru/knigi/elektronika/borisov_vg_uniy_radiolubitel_7_izd_p.zip

не прикалывайтесь, в стандарт hi-fi влазят почти все современные звуковоспроизводящие устройства)

Интересно, что цоколи большинства сдвоенных (стерео 🙂 ) операционных усилителей одинаковы. Не исключено, что это некий промышленный стандарт.

Стандартизация — основа взаимозаменяемости, не следовать ей — свернуть на путь ведущий к невостребованности. Позволить себе такое, может далеко не каждый, к чему это приведет, можно представить на примере бывшего СССР. И соответствие однотипных устройств должно быть максимальным: схематично, параметрично и метрично. Это закон, причем, закон не джунглей, а цивилизации.

Greg, сколько Вам лет? Что Вы знаете о стандартизации в СССР и до него?

http://youtu.be/Emzo-da5DQc пример взаимозаменяемости импорт совок

Данную микросхему широко используют, как в промышленности так и среди радиолюбителей. Она проверена работает без проблем. Может автор дополнит и другими интересными схемами применение данной микросхемы.
Подскажите предельное напряжении +U нагр в (LM358 схeмa включeния: монитор токa) измерение тока.

Максимальное синфазное напряжение для LM358 составляет 28 вольт при напряжении питания ОУ 30 вольт. Синфазное напряжение — напряжение приложенное одновременно к обоим входам ОУ относительно общего провода. В данной схеме входное синфазное напряжение это и есть +Uнагр, которое прикладывается к входам LM358 через резисторы R2 и R1. Т.е. Uнагр может быть величиной до 28 вольт.

Я LM358 использовал для усиления напряжения с шунта в импульсном стабилизаторе тока и напряжения. Схема самая банальная — операционный усилитель в дифференциальном включении с двуполярным питанием. Работает прекрасно, напряжение на выходе практически не зависит от напряжения на выходе блока питания, и строго пропорционально напряжению на шунте. Напряжение с выхода подавал на микроамперметр (индикатор тока) и на один из управляющих выводов TL494.

«операционный усилитель в дифференциальном включении с двуполярным питанием» Здравствуйте, а можно попросить у вас схемку. Я собирал аналогично, но где то ошибки, не могу найти, не работает. вернее с однополярным работает, с двухполярным нет.

Datasheet на семейство ОУ LM158, LM258, LM358 и LM2904 от Texas Instruments.

На микросхеме LM358 можно легко собрать приемник прямого детектирования. Например, если прямой вход LM358 соединить с диодным детектором на двух ГИ401А, включенных по схеме с удвоением напряжения, а на выходе усилителя добавить последовательную цепочку из сопротивления и светодиода, то можно получить простенький индикатор электромагнитного поля. Собранный по такой схеме индикатор с проволочной антенной всего 10 см, пеленговал мобильный телефон, уже с расстояния 5 метров.
Неплохие результаты LM358 показывает и в микрофонном усилителе, но хотелось бы знать ваше мнение насчет использования такой микросхемы в эквалайзере.

В эквалайзерах, особенно графических, данная микросхема демонстрирует тоже довольно неплохие параметры, как и в параметрических, в принципе. Тут есть один, небольшой, нюанс. Если использовать квадратичный фильтр, то как раз получается один корпус на полосу. Если же фильтр биквадратный, то придется ставить уже два корпуса. Тут есть смысл задуматься над применением счетверенной LM324. Но LM358, на мой взгляд, предпочтительней из-за большей чувствительности. Да и вдруг вам захочется кубических фильтров.

OP221 это не полный аналог LM358

Greg подскажите схему, чтобы отключало солнечную батарею от аккумулятора при 14,4 вольта, если можно попроще на выходе чтобы стояло реле, , я начинающий радиолюбитель. Спасибо!

Отличная статья. Очень помогло. Большое спасибо!

Вопрос по «LM358 схема включения: преобразователь напряжение – частота»
Подскажите пожалуйста,будет ли эта схема работать от значения 0 гц?
И если да,то приблизительно какое максимальное значение частоты получится
на выходе.
И еще:как сформировать значение Uпит./2?Можно ли применить делитель на двух резисторах?

Да, можно. Даже нужно.

Болтуны! Сх напр-частота не работает. Говорите о чем угодно, пустой базар. Ни какой конкретики. Вы ее сами то собирали!? Как минимум первый ОУ поменять входы (т.е. перевернуть ОУ относит гориз плоскости). Или где то ошибка, но в таком виде не работает. Давайте комментируйте, но тлк по делу.

На DA1.1, R1, R3, R4 собран интегратор, так что схема включения правильная. DA1.2 нужен для обратной связи, чтобы из интегратора получить мультивибратор.

В интернете есть немало схем хороших лабораторных источников питания, с возможностью регулировки выходного напряжения, мы представляем вам ещё одну, на наш взгляд вполне достойную схему, позволяющую создать отличный блок питания на все случаи жизни.

Технические характеристики

• — Входное напряжение — 20-28В.
  
• — Выходное напряжение — 0-20В.
  
• — Ток срабатывания защиты — 2А (регулируется).

Используемые радиодетали

Диоды моста D1,D2,D3,D4 — 1N4007 (1000v,1A).

Диод D7 — 1N4007 (1000v,1A).
Диод импульсный D5 — FR207 (1000v,2A).
Диоды D6,D8,D9,D10 — 1N4148 (1000v,1A).
Микросхема — LM358N.
Транзисторы Q1,Q3,Q4,Q8,Q9 — 3904 (40v,200mA,0,7Wt).
Транзистор Q5 — TIP42A (60v,6A,65Wt).
Стабилизотор U4 — TL431AA (37v,100mA,0,7Wt).

Тут верхняя часть схемы на элементе U1.2, является регулятором напряжения, а нижняя, на U1.1 — узлом токовой защиты. Светодиод HL1 показывает подачу напряжения на схему (включение в сеть), а HL1 — срабатывание защиты. Рисунок схемы и файл печатной платы *LAY скачайте тут.

Транзистор Q9 включен в качестве стабилитрона. Составной транзистор TIP42A допустимо собрать из двух обычных, биполярных. Трансформатор питания должен обеспечить мощность не менее 50 ватт (20В 2А).

Готовое устройство желательно снабдить хотя-бы простейшим вольтметром (стрелочным или цифровым) и поместить в пластиковый корпус. Используя на практике данный регулируемый БП помните, что выходное напряжение может достигать 20В. Поэтому, во избежание выхода из строя подключаемых низковольтных схем, старайтесь, когда не используете блок питания, скручивать регулятор на минимум.