Transceptor de fonte de alimentação de rede - faça você mesmo. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

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A aquisição de um transceptor importado caro, via de regra, está associada a custos materiais significativos. Muitas vezes não sobra dinheiro para comprar uma fonte de alimentação. E aqui o radioamador feliz enfrenta o problema de auto-fabricar um dispositivo de alimentação. Que requisitos deve cumprir?

Em primeiro lugar, juntamente com a energia necessária, uma fonte de alimentação caseira deve ter boa confiabilidade para que a probabilidade de danos ao transceptor conectado seja mínima. A confiabilidade, como se sabe, depende da confiabilidade cumulativa de todos os elementos estruturais e de sua importância funcional. Na unidade de alimentação de rede, o regulador de tensão desempenha um papel importante. Este artigo fornece uma descrição de uma fonte de alimentação de rede caseira, cujo principal "destaque" é o circuito estabilizador. O bloco está trabalhando sem comentários há cerca de seis meses junto com o transceptor KENWOOD TS-570D. Recentemente, durante o calor do verão, passou por testes adicionais, trabalhando por cerca de um dia com carga fictícia na corrente nominal.

Parâmetros da fonte de alimentação:

• Tensão de saída - 13,8 V (ajustável)
• Corrente de carga nominal - 25 A
• Corrente de proteção contra curto-circuito - 27 A
• Queda de tensão de saída na corrente de carga nominal - não mais que 0,5 V
• Dimensões - 130 x 140 x 350 milímetros

Nenhum problema menos importante do que a escolha de um circuito estabilizador é o cálculo e a fabricação de um transformador de potência. Esta tarefa está quase sempre associada a muitas dificuldades - você precisa obter o tamanho certo de ferro, fios da seção transversal necessária e, o mais importante, fazer um enrolamento trabalhoso. Todos esses momentos provocam nos radioamadores uma aversão surda à fabricação independente de um transformador e um desejo de prepará-lo. O que, por sua vez, empurra o momento de ir ao ar em um novo transceptor para o segundo plano.

Na verdade, um transformador caseiro não é uma coisa tão difícil. Você nunca sabe o que pode fazer até tentar! Pela minha experiência, prefiro usar placas em forma de W como núcleo. Apesar do fato de que as dimensões necessárias do transformador são um pouco maiores do que aquelas com núcleo toroidal, prevalece a conveniência tecnológica.

Antes de tudo, é necessário avaliar a adequação do núcleo existente ou descobrir qual deles procurar. Em seguida, calcule os diâmetros dos fios e o número de voltas dos enrolamentos e, por fim, avalie corretamente os resultados. Olhando no antigo livro de referência, você pode encontrar as seguintes fórmulas aproximadas:

Deve-se ter em mente que o número de espiras do enrolamento primário acaba sendo um pouco menor na prática, e o número de espiras do enrolamento secundário é maior em comparação com o calculado. No entanto, o enrolamento primário deve ser enrolado com uma margem de 20 a 30 por cento primeiro. A margem é útil para ajuste adicional do número de voltas para a operação ideal do transformador. Ao enrolar, é desejável contar o número de voltas para a correção subsequente do parâmetro calculado "N".

Após completar o enrolamento bruto do enrolamento da rede, é necessário fixar as sete voltas, montar o circuito magnético e medir a corrente do enrolamento primário em marcha lenta. Esta medição dará uma informação bastante completa sobre a qualidade do trabalho realizado nesta fase. O valor da corrente medida depende da potência total do transformador ou, mais simplesmente, do tamanho de seu núcleo. Para transformadores com potência de 200 - 1000 W, a corrente sem carga pode ter um valor da ordem de 100 - 150 mA. Se a corrente medida for menor que este valor, isso significa que a eficiência do transformador estará abaixo da norma e não será possível obter a potência esperada dele. Neste caso, parte das voltas deve ser desenrolada do enrolamento e a medição da corrente deve ser repetida novamente.

Para evitar problemas inesperados associados a curtos-circuitos acidentais entre espiras, é aconselhável fazer a primeira medição acendendo uma lâmpada de rede com potência de pelo menos 100 W em série com o enrolamento. Se você construir um gráfico da dependência da corrente sem carga no número de voltas, nesse gráfico você poderá ver uma quebra bastante acentuada, o que mostra que, para um certo número de voltas, mesmo uma ligeira diminuição delas leva a um aumento acentuado da corrente. Assim, o número de voltas pode ser considerado ótimo quando o gráfico de corrente um pouco ns atinge o ponto de fratura para cima. O critério geral para a qualidade do enrolamento primário completo pode ser considerado a ausência de aquecimento perceptível do núcleo do transformador durante a operação sem carga por várias horas.

Quero observar que tentar enrolar o transformador usando o método "bobina a bobina" é uma tarefa muito trabalhosa. É bem possível enrolar o enrolamento primário "a granel". Os modernos fios de enrolamento com seu confiável isolamento de verniz permitem esse método de enrolamento. É necessário apenas monitorar a uniformidade da distribuição de espiras sobre a superfície do enrolamento, para não criar áreas com maior diferença de potencial entre espiras. Assim, o enrolamento primário está concluído. As bobinas são fixas, são feitos cabos flexíveis e o isolamento de um material não derretido é colocado sobre as bobinas, que pode ser usado como uma fita fluoroplástica retirada dos capacitores FT-3.

Agora precisamos realizar a blindagem do enrolamento da rede. É melhor fazer isso com uma fina folha de cobre, envolvendo-a em uma camada na superfície do enrolamento de rede recém-feito. O enrolamento de blindagem tem apenas uma saída. que é então conectado a um barramento de força comum (terra). Em nenhum caso o enrolamento de blindagem deve ser fechado, caso contrário, levaria à morte do seu transformador. Entre as extremidades sobrepostas da folha, é imperativo colocar um isolamento confiável. Depois de isolar o enrolamento de blindagem, você pode prosseguir para negócios não menos responsáveis ​​- enrolando o enrolamento secundário de alta corrente. Seu projeto depende da escolha do circuito retificador. Se for planejado usar um retificador de ponte, um enrolamento simples sem torneira é enrolado. Se houver espaço livre suficiente na janela do transformador, é desejável usar um circuito retificador de onda completa de dois diodos e dois diodos e, consequentemente, um enrolamento secundário duplo com um terminal intermediário. As perdas no enrolamento e no retificador neste caso serão menores do que no primeiro caso.

Para um enrolamento secundário poderoso, geralmente é usado um fio de cobre grosso com vários milímetros de diâmetro ou uma barra de cobre. Isso dificulta o enrolamento manual e pode danificar o isolamento das espiras subjacentes. No meu projeto, usei uma espécie de "fio litz" - um feixe de vários fios dobrados com um diâmetro de cerca de 0,8 mm. Com este método de enrolamento, é importante monitorar a disposição paralela dos fios individuais deste feixe para não causar uma incompatibilidade de corrente entre os fios individuais do enrolamento.

Uma questão importante é para qual tensão o enrolamento secundário deve ser calculado? A resposta para isso depende de muitos fatores. Tais como as propriedades do circuito magnético, a capacitância do capacitor do filtro retificador, os limites de possíveis flutuações na tensão da rede, as propriedades do estabilizador de tensão. Muitas dessas perguntas são mais fáceis de responder experimentando do que tentando calcular teoricamente. Em qualquer caso, é necessário focar na magnitude da tensão retificada da ordem de 20 volts. Aumentar este valor é útil para aumentar a estabilidade da tensão de saída devido a uma maior margem de tensão para estabilização. No entanto, isso, por sua vez, leva a um regime térmico mais rígido do transformador e do estabilizador, à necessidade de usar capacitores de filtro eletrolítico para uma tensão mais alta, ou seja, mais cara e maior.

Em uma palavra, aqui é necessário aderir à regra da "média dourada" e não permitir que os modos das unidades de alimentação atinjam parâmetros de carga excessivamente altos. Após o teste de enrolamento do enrolamento secundário, não se deve esquecer de verificar novamente a corrente sem carga do enrolamento da rede. Não deve aumentar em mais de 5 - 10 mA. Além disso, é desejável verificar a qualidade de execução de cada etapa de montagem do dispositivo de energia carregando-o em um equivalente, que pode ser uma guirlanda de lâmpadas incandescentes conectadas adequadamente. Eu usei velhas lâmpadas de farol alto de 12 volts, conectando os dois fios em paralelo. Uma lâmpada nesta inclusão "come" cerca de 6A.

Tendo montado o circuito retificador junto com o capacitor do filtro, medimos a capacidade de carga, tensão média e tensão de ondulação na corrente de carga nominal. De maior interesse é o valor da tensão no mínimo do período de pulsação. Medido por um osciloscópio, deve ser inferior a três volts (margem mínima de estabilização) a mais que a tensão de saída do estabilizador e, no nosso caso, será 13,8 + 3 = 16,8 V.

É importante escolher a capacitância correta do capacitor do filtro. Normalmente é escolhido na ordem de 100000 microfarads. Tive dificuldades em adquirir esse capacitor e ganhei a capacidade necessária conectando os capacitores existentes em paralelo. Consegui colocá-los em todos os cantos e recantos do corpo do bloco colando os capacitores com cola "hot melt". As conclusões dos mesmos pólos devem ser conectadas por fios em um ponto, nas imediações do conector de saída. Você pode usar um capacitor menor, mas é necessário aumentar um pouco a tensão dos enrolamentos secundários, controlando a ondulação da tensão sob carga, conforme descrito acima.

Quando a montagem do transformador e retificador foi finalmente concluída, enfrentei a difícil questão moderna de escolher um circuito estabilizador de tensão. Por um lado, existem muitos circuitos com transistores como elemento regulador, por outro lado, seria tentador usar um estabilizador totalmente integrado. A última opção seria preferível tanto por sua capacidade de fabricação quanto pelos parâmetros de qualidade garantidos pelo microcircuito, se não fosse pelo preço.

Anteriormente e agora, uso amplamente os microcircuitos KR142EN12 em meus projetos. Eles são bons para todos - preço, disponibilidade e seus parâmetros, eles não têm medo de um curto-circuito. Só aqui a corrente é pequena. Apenas cerca de dois amperes e meio. Os análogos importados de nossos microcircuitos LM317T são mais baratos, mais estáveis ​​e mais poderosos, suportam três amperes, mas ainda está longe do que é necessário. Ainda antes, para aumentar o poder dos estabilizadores, conectei as conclusões de dois desses microcircuitos em paralelo. A corrente máxima também aumentou exatamente duas vezes.

Nesse caso, fiz um experimento e conectei até nove microcircuitos em paralelo, colocando-os uniformemente em um dissipador de calor comum. De acordo com o esquema padrão, conectei dois resistores a uma saída de controle comum e liguei um circuito simples. Os resultados do teste de carga justificaram totalmente minhas suposições - as excelentes propriedades estabilizadoras do circuito permaneceram as mesmas de um microcircuito separado e a corrente máxima aumentou em proporção ao seu número.

(clique para ampliar)

Os microcircuitos usados ​​no estabilizador devem ser testados separadamente antes da instalação. As tensões de saída de cada chip podem diferir um pouco. Mas eu deliberadamente não tentei escolher instâncias com os mesmos parâmetros, argumentando da seguinte forma - vamos, em uma corrente, supor dois amperes, apenas um dos nove microcircuitos funciona. Mas quando a corrente aumenta para mais de três amperes, o chip carregado sentirá uma sobrecarga. O circuito interno de proteção contra curto-circuito começará a operar nele, ou seja, sua resistência interna aumentará gradualmente e a corrente que fluirá será redistribuída para o próximo microcircuito. Isso continuará até que todos os microcircuitos sejam incluídos no processo de estabilização de tensão.

Com um aumento adicional da corrente acima da nominal, uma rápida diminuição na tensão de saída será observada - a função de proteção contra sobrecarga finalmente funcionará. Esse esquema, além da extrema simplicidade e do mínimo de elementos usados, tem outra vantagem - melhor dissipação de calor dos microcircuitos distribuídos pelo radiador.

No meu projeto foram utilizados três radiadores em forma de agulha do escaneamento horizontal das TVs Elektronika 401, montados em uma base comum de alumínio. Apenas no caso, um ventilador de refrigeração é montado sob os radiadores, no entanto, você não precisa ligá-lo - a temperatura do dissipador de calor é baixa, mesmo com trabalho intensivo na transmissão. A tensão de saída de tal circuito pode ser ajustada em uma faixa muito ampla - de duas a várias dezenas de volts. A Tabela 1 mostra os valores médios da resistência do resistor regulador (resistor variável de 3,3 kΩ), dependendo da tensão de saída necessária.

Tabela 1

Observo que o radiador com microcircuitos deve necessariamente ser isolado da caixa da fonte de alimentação. É melhor não conectar o gabinete galvanicamente ao circuito estabilizador, mas conectá-lo a um aterramento de proteção. É desejável instalar um filtro LC simples na entrada de tensão da rede. Ele protegerá o transceptor contra interferência de rede. A indicação do funcionamento da fonte de alimentação é feita por duas lâmpadas HL1 - qualquer néon, HL2 - uma lâmpada incandescente. Ele também atua como um resistor de descarga. Pela duração de seu brilho após desligar a unidade da rede, pode-se julgar a qualidade do capacitor C5 e pelo brilho - a estabilidade da tensão de saída.

Em conclusão, direi que o custo de um chip LM317 em Moscou é um pouco mais de 3 rublos - quase duas vezes mais barato que o nosso KR142EN12 doméstico, mas superior em confiabilidade.

Autor: S.Makarkin, RX3AKT; Publicação: N. Bolshakov, rf.atnn.ru

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