Comutação da fonte de alimentação do laboratório 0-30 volts, 0,01-5 amperes. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

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O dispositivo proposto estabiliza a tensão de alimentação da carga e limita a corrente consumida por ela, passando para o modo de estabilização de corrente. O modo de operação de pulso fornece alta eficiência em qualquer modo de operação. O dispositivo não tem medo de curtos-circuitos de saída contínua. Pode servir como fonte de corrente para eletrólise, eletroformação e outros processos que requerem uma corrente estável ou limitada. O dispositivo pode ser usado para carregar quase todos os tipos de baterias. Numerosas descrições de fontes de alimentação de laboratório foram publicadas na literatura de rádio amador. A fonte proposta é caracterizada por ampla funcionalidade, simplicidade e alta eficiência. Na fig. 1 mostra seu diagrama funcional.

Fig. 1

A base do dispositivo é um regulador de tensão abaixador com regulação de largura de pulso em um transistor de comutação VT1. Após os elementos de armazenamento - a bobina L1 e o capacitor C1 - o limitador de corrente linear ajustável sequencialmente A1 e o regulador de tensão A3 são conectados. O diodo VD1 garante o fluxo da corrente do indutor L1 no capacitor C1 e a carga quando o transistor de comutação VT1 é fechado. A corrente de carga é limitada de cima pelo nó A1 de 10 mA a 5 A. O regulador de tensão A3 permite ajustar a tensão de saída de 0 a 30 V. Os amplificadores diferenciais A2 e A4 com um ganho de cerca de 5 controlam a queda de tensão em os blocos A1 e A3. Quando pelo menos um deles é muito grande, o transistor de comutação VT1 fecha no sinal do controlador de largura de pulso A5. Isso alcança alta eficiência e estabilização não apenas da tensão de saída, mas também da corrente. Uma pequena dissipação de energia nos elementos de controle aumenta a confiabilidade do dispositivo, reduz seu peso e dimensões ao reduzir o tamanho dos dissipadores de calor em comparação com a regulação linear. Na fig. 2 mostra um diagrama esquemático do dispositivo.

Arroz. 2 (clique para ampliar)

Os componentes VT4, VD5, L1, C8 correspondem a VT1, VD1, L1, C1 na fig. 1. Nos elementos VT1-VT3, C1, VD3, HL1, R3-R8, um controlador de largura de pulso A5 é montado. O limitador de corrente A1 é montado de acordo com o circuito estabilizador de corrente nos transistores VT6 e VT7, diodos VD6-VD10 e resistores R10-R20, um dos quais é conectado pela chave SA2. O regulador de tensão ajustável A3 é montado no chip DA4. Amplificador diferencial A2 (ver Fig. 1) - amplificador operacional de alta tensão KR1408UD1 (DA3) com resistores R21, R23, R25, R26. Um amplificador diferencial semelhante A4 - DA5, R28, R31.R33, R34.

A tensão de rede do enrolamento II, reduzida para 30 V pelo transformador T1, retifica a ponte de diodos VD4 e suaviza o capacitor C4. Esta tensão (cerca de 40 V) é a entrada para o regulador de comutação. O resistor R1 e o diodo zener VD1 formam um regulador de tensão paramétrico para a tensão de alimentação do oscilador mestre, feito em um transistor unijunção VT2. Transistor VT3 - oscilador mestre do amplificador de corrente. A escolha do transistor KT825G como transistor chaveador (VT4) se deve a sua alta confiabilidade e ampla disponibilidade. A frequência de geração de 40 kHz foi escolhida de acordo com as propriedades de frequência do transistor KT825G. Um regulador de tensão paramétrico de cerca de 2 V é montado no resistor R1 e no LED HL2 para fixar o nível de tensão no emissor do transistor regulador VT1. O diodo VD3 impede que a tensão reversa seja aplicada à junção do emissor deste transistor. Abrindo, o transistor de comutação VT4 conecta o indutor L1 à saída do retificador na ponte de diodos VD4. A corrente que flui através do indutor L1 carrega o capacitor de armazenamento C8. Ao alterar a tensão na base do transistor VT1, você pode ajustar a largura dos pulsos que abrem o transistor VT4 e, consequentemente, a tensão no capacitor de armazenamento C8. O limitador de corrente A1 é feito em elementos discretos.

A recusa em usar o chip LT1084 se deve à sua tensão de entrada máxima insuficientemente alta (37 V). Além disso, o uso de elementos discretos aumenta a eficiência. A queda de tensão no resistor de ajuste de corrente do estabilizador integral é de 1,25 V; a uma corrente de 5 A, uma potência de 6,25 W é dissipada nesse resistor. No limitador de corrente aplicado, a queda de tensão no resistor de ajuste de corrente UR é igual à diferença entre a queda de tensão no circuito de diodo VD6-VD10 e a tensão base-emissor do transistor composto VT6VT7. Nesse caso, UR é aproximadamente igual a 0,6 V. A potência dissipada pelo resistor R20 (no limite de 5 A) é aproximadamente igual a 3 watts. A resistência do resistor de ajuste de corrente R é calculada pela fórmula R=UR/I, onde I é a corrente limite necessária.

A cópia do autor implementa 11 limites de corrente: 10, 50, 100, 250, 500, 750 mA; 1, 2, 3, 4, 5 A. Os resistores R10-R20 correspondem a eles. Como a tensão no capacitor C8 varia em uma ampla faixa, a corrente através do estabistor, composta pelos diodos VD6-VD10, determina o estabilizador no transistor VT5 e no LED HL2. O resistor R22 no circuito emissor do transistor VT5 define a corrente através do circuito VD6-VD10 dentro de 10 ... 12 mA. O regulador de tensão ajustável A3 é feito no chip DA4. Os diodos VD13, VD14 ajudam a aumentar sua confiabilidade. Através destes diodos, quando a alimentação é desconectada da rede, os capacitores C12 e C13 são descarregados, eliminando a autoexcitação do estabilizador.

Para obter uma tensão de saída zero, uma tensão de polaridade negativa do estabilizador DA27 é aplicada ao circuito do eletrodo de controle através do divisor R30R2. O retificador na ponte de diodos VD2 e os estabilizadores integrados DA1, DA2 também alimentam um voltímetro digital no chip KR572PV2A, montado de acordo com um circuito típico. Os sinais de saída dos amplificadores operacionais DA3 e DA5 através dos diodos VD11 e VD12 são alimentados a uma carga comum - um divisor de resistor R3R4. O LED HL3 é exibido no painel frontal e sinaliza a transição da fonte de alimentação para o modo de limitação da estabilização atual. Um aumento na queda de tensão no limitador de corrente ou regulador de tensão causa um aumento na tensão no resistor R4. Quando excede o valor limite (cerca de 3 V), o transistor VT1 abre, encurtando os pulsos do gerador no transistor VT2.

Construção e detalhes

A fonte de alimentação é montada em um invólucro com dimensões de 90x170x270 mm. O transistor VT4 e o diodo VD5 são instalados sem espaçadores isolantes em um dissipador de calor com área de 200 cm2. Um transistor VT400 (através de uma junta isolante) e um estabilizador DA2 são montados em um dissipador de calor com área de 6 cm4. Para aumentar a estabilidade da temperatura, é aconselhável instalar os diodos VD6-VD10 no dissipador de calor o mais próximo possível do transistor VT6. O dispositivo é montado em uma protoboard universal, a placa de circuito impresso não foi projetada. O transformador T1 é feito a partir do transformador de rede de uma TV de tubo.

O circuito magnético é desmontado, as bobinas são removidas. Os enrolamentos do filamento são enrolados (localizados na camada superior e enrolados com fio de maior diâmetro), contando as voltas. Multiplicando esse número de voltas por 5, obtemos o número de voltas do enrolamento II. Em seguida, os enrolamentos do ânodo são completamente enrolados de ambas as bobinas em um carretel. Em seguida, metade do número de voltas do enrolamento II é enrolado em cada bobina a granel em dois fios do enrolamento do ânodo. O diâmetro do fio do enrolamento do ânodo de 0,8 mm corresponde a uma seção transversal de 0,5 mm2. O enrolamento em dois fios fornece uma seção transversal equivalente de 1 mm2, o que permite obter uma corrente de carga de 5 A.

Multiplicando o número de voltas do enrolamento do filamento por 3, obtemos o número de voltas do enrolamento III. Este enrolamento também pode ser enrolado em dois fios em uma das duas bobinas. Devido ao baixo consumo de corrente do enrolamento III, a assimetria do campo magnético do transformador acaba sendo insignificante. Após a montagem do circuito magnético, os semi-enrolamentos III são conectados em série, levando em consideração o faseamento, o início de um semi-enrolamento III é conectado ao final do outro, formando uma derivação do meio. O indutor L1 é enrolado em um circuito magnético B48 feito de ferrita 1500NM1 a granel em dois fios do enrolamento do ânodo até que o quadro seja preenchido. Para criar um espaço não magnético entre os copos, uma arruela textolite de 1 mm de espessura foi inserida. Depois de apertar com o parafuso Mb, o acelerador acabado é impregnado com cola BF-2. A secagem e polimerização da cola foram realizadas em estufa com temperatura de 100°C.

Ao fazer um indutor independente em outro circuito magnético, deve-se ter em mente que a corrente através do indutor tem uma forma triangular. O consumo médio de corrente de 5 A corresponde a uma amplitude de 10 A, enquanto a corrente do circuito magnético não deve entrar em saturação. O estabilizador LT1084 (DA4) pode ser substituído por um analógico doméstico KR142EN22A. Resistor variável R29 para maior durabilidade usado fio PPB. Dado que uma corrente significativa flui através do interruptor SA2, um interruptor de placa de cerâmica 11P3N é usado para aumentar a estabilidade e durabilidade, seus contatos são conectados em paralelo. LEDAL307KM (HL3) pode ser substituído pelo estrangeiro L-543SRC-E.

Estabelecimento

Ao selecionar o resistor R30, uma tensão de saída zero é definida na saída da fonte de alimentação na posição inferior do resistor variável R29 do motor de acordo com o diagrama e selecionando o resistor R32 - uma tensão de 30 V na posição superior do motor R29 de acordo com o diagrama. Um voltímetro é conectado aos pinos 2 e 3 do estabilizador DA4 e uma tensão de 4 V é definida selecionando o resistor R1,5. Resistores trimmer podem ser usados ​​para o tempo de ajuste. Porém seu uso para operação permanente não é recomendado devido à instabilidade da resistência do sistema de contato móvel. Em seguida, a carga é conectada aos terminais de saída por meio de um amperímetro.

Ao alterar a tensão de saída com o resistor R29, os parâmetros de saída são controlados pelo amperímetro e pelo voltímetro embutido. Nos limites de baixa corrente, devido à presença de correntes de controle do estabilizador DA4, será necessário ajustar a resistência dos resistores R10-R12 em relação à calculada. Ao ligar o LED HL3, é necessário verificar o limite de corrente e sua estabilidade em todos os limites. A fonte de alimentação de laboratório proposta é muito conveniente em operação, inclusive para carregar acumuladores e baterias - de 7D-0.1 a automóveis de partida. A tensão de carga final é definida usando o voltímetro digital embutido, a corrente de carga necessária é selecionada com a chave SA2 e a bateria (bateria) é conectada. O carregamento é realizado com uma corrente estável, quando a tensão especificada na bateria é atingida, o carregamento é interrompido. Durante os três anos de operação do dispositivo proposto, não houve falhas em seu funcionamento.

Autor: K. Moroz, Nadym, Yamalo-Nenets ed. distritos; Publicação: cxem.net

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