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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Fonte de alimentação de laboratório com limite de corrente ajustável, 0-30 volts 3 amperes. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Fontes de alimentação Para configurar ou reparar dispositivos de rádio, você deve ter várias fontes de energia. Muitas casas já possuem tais dispositivos, mas, via de regra, possuem capacidades operacionais limitadas (corrente de carga permitida de até 1 A, e se houver proteção de corrente, então é inercial ou sem capacidade de regular - acionar). Em geral, tais fontes não podem competir com fontes de alimentação industriais em termos de suas características técnicas. Adquirir uma fonte industrial de laboratório universal é bastante caro. A utilização de circuitos modernos e base de elementos permite a realização de uma alimentação em casa, que pelas suas principais características técnicas não é inferior aos melhores desenhos industriais. Ao mesmo tempo, pode ser simples de fabricar e configurar. Os principais requisitos que tal fonte de alimentação deve atender são: regulação de tensão na faixa de 0 ... 30 V; a capacidade de fornecer corrente na carga de até 3 A com ondulação mínima; ajuste da operação da proteção de corrente. Além disso, a atuação da proteção de corrente deve ser rápida o suficiente para evitar danos à própria fonte em caso de curto-circuito na saída. A capacidade de ajustar suavemente o limite de corrente na fonte de alimentação permite excluir danos ao configurar dispositivos externos. Todos esses requisitos são atendidos pelo circuito de alimentação universal proposto abaixo. Além disso, esta fonte de alimentação permite utilizá-la como fonte de corrente estável (até 3 A). As principais características técnicas da fonte de alimentação:
Circuito elétrico da fonte de alimentação, fig. 4.10, consiste em um circuito de controle (nó A1), um transformador (T1), um retificador (VD5 ... VD8), um transistor de controle de potência VT3 e uma unidade de comutação para os enrolamentos do transformador (A2).
O circuito de controle (A1) é montado em dois amplificadores operacionais universais (op-amps) localizados em um invólucro e é alimentado por um enrolamento de transformador separado. Isso garante que a tensão de saída seja ajustada de zero, bem como uma operação mais estável de todo o dispositivo. E para facilitar o modo térmico de operação do transistor de controle de potência, foi utilizado um transformador com enrolamento secundário seccionado. Os taps são comutados automaticamente dependendo do nível da tensão de saída usando os relés K1, K2, o que permite, apesar da alta corrente na carga, usar um dissipador de calor para VT3 de tamanho pequeno, bem como aumentar a eficiência do estabilizador. A unidade de comutação (A2), para comutar os quatro taps do transformador com apenas dois relés, liga-os na seguinte sequência: quando a tensão de saída ultrapassa 7,5 V, K1 liga; quando o nível de 15 V é excedido, o K2 liga; quando 22 V é excedido, K1 é desligado (neste caso, a tensão máxima é fornecida pelos enrolamentos do transformador). Os limites indicados são definidos pelos diodos zener usados (VD11 .VD13). O desligamento do relé quando a tensão cai é feito na ordem inversa, mas com uma histerese de aproximadamente 0,3 V, ou seja, quando a tensão cai por este valor menor do que quando ligado, o que elimina a trepidação ao trocar os enrolamentos. O circuito de controle (A1) consiste em um regulador de tensão e um regulador de corrente. Se necessário, o dispositivo pode operar em qualquer um desses modos. O modo depende da posição do regulador "G (R18). O regulador de tensão é montado nos elementos DA1.1-VT2-VT3. O circuito estabilizador funciona da seguinte maneira. A tensão de saída desejada é definida pelos resistores "grosso" (R16) e "fino" (R17). No modo de estabilização de tensão, o sinal de feedback de tensão (-Uoc) da saída (X2) através de um divisor de resistores R16-R17-R7 é alimentado na entrada não inversora do amplificador operacional DA1 / 2. Uma tensão de referência de +3 V é fornecida à mesma entrada através dos resistores R5-R7-R9. No momento em que o circuito é ligado, a tensão positiva aumentará na saída DA1 / 12 (passa a controlar VT2 através do transistor VT3) até que a tensão nos terminais de saída X1-X2 atinja o nível definido pelos resistores R16-R17. Devido ao feedback de tensão negativa vindo da saída X2 para a entrada do amplificador DA1 / 2, a tensão de saída da fonte de alimentação é estabilizada. Neste caso, a tensão de saída será determinada pela relação:
onde Assim, alterando a resistência dos resistores R16 ("áspero") e R17 ("fino"), você pode alterar a tensão de saída Iout de 0 a 30 V. Quando uma carga é conectada à saída da fonte de alimentação, uma corrente começa a fluir em seu circuito de saída, criando uma queda de tensão positiva no resistor R19 (em relação ao fio comum do circuito). Esta tensão é fornecida através do resistor R18 ao ponto de conexão R6-R8. Do diodo zener VD2, uma tensão negativa de referência (-4 V) é fornecida através de R6-R9. O amplificador operacional DA1.2 amplifica a diferença entre eles. Enquanto a diferença é negativa (ou seja, a corrente de saída é menor que o valor definido pelo resistor R18), +1 V atua na saída DA10 / 15. O transistor VT1 será fechado e esta parte do circuito não afetará a operação do regulador de tensão. Quando a corrente de carga aumenta para um valor em que uma tensão positiva aparece na entrada DA1 / 7, uma tensão negativa estará na saída DA1 / 10 e o transistor VT1 abrirá ligeiramente. Uma corrente flui no circuito R13-R12-HL1, o que reduzirá a tensão de abertura com base no transistor de potência reguladora VT3. O brilho do LED vermelho (NI) sinaliza a transição do circuito para o modo de limitação de corrente. Nesse caso, a tensão de saída da fonte de alimentação diminuirá para um valor no qual a corrente de saída terá um valor suficiente para que a tensão de realimentação de corrente (Uop) retirada do resistor R16 e a tensão de referência no ponto de conexão R6-R8-R18 se anulem, ou seja, há potencial zero. Como resultado, a corrente de saída da fonte será limitada no nível definido pela posição do controle deslizante do resistor R18. Nesse caso, a corrente no circuito de saída será determinada pela relação:
onde Os diodos (VD3) nas entradas dos amplificadores operacionais protegem o microcircuito contra danos se ele for ligado sem feedback ou se o transistor de potência estiver danificado. No modo operacional, a tensão nas entradas do amplificador operacional é próxima de zero e os diodos não afetam a operação do dispositivo. O capacitor C3 limita a banda de frequência amplificada do amplificador operacional, o que evita a autoexcitação e aumenta a estabilidade do circuito. Características de design As partes do circuito marcadas com uma linha pontilhada (nós A1 e A2) estão localizadas em duas placas de circuito impresso de tamanho 80x65 mm feitas de fibra de vidro unilateral de 1 ... 3 mm de espessura. Para o nó A1, a topologia e a disposição dos elementos são mostradas na fig. 4.11.
O nó A2 pode ser feito por instalação volumétrica e suas dimensões dependem do tipo de relés utilizados. Na montagem, foram utilizadas as seguintes peças: resistores sintonizados R5 e R6 do tipo SPZ-19a; resistores variáveis R16.R18 tipo SPZ-4a ou. PPB-1A; resistores fixos R19 tipo C5-16MV para 5 W, os demais são das séries MLT e C2-23 da potência correspondente. Capacitores C1, C2, C3, C10 tipo K10-17, eletrolíticos C4 ... C9 tipo K50-35 (K50-32). Os LEDs HL1, HL2 se encaixam em qualquer um com uma cor de brilho diferente. Os transistores VT1, VT2 podem ser substituídos por KT3107A (B). O transistor de potência VT3 é instalado em um radiador com uma área de cerca de 1000 cm3. Conector X1 na placa. Tipo A2. RSh2N-15-XNUMX. Os relés K1, K2 são fabricados na Polônia, tamanho R-15 com enrolamento para tensão operacional de 24 V (resistência do enrolamento 430 Ohm) - devido ao seu design sem embalagem, eles têm dimensões pequenas e contatos de comutação suficientemente potentes. Microamperímetro RA1 de tamanho pequeno tipo M42303 ou similar com shunt interno para corrente de até 3 ou 5 A. Para facilitar a operação da fonte de alimentação, o circuito pode ser complementado com um voltímetro que mostra a tensão de saída. O transformador de rede T1 é fabricado de forma independente com base em um transformador industrial unificado blindado com potência de 160 W (por exemplo, da série OSM1 TU16-717.137-83). O ferro no local da armação da bobina tem uma seção de 40x32 mm. Será necessário remover todos os enrolamentos secundários, deixando apenas o enrolamento principal (se o enrolamento primário for classificado para 380 V, enrolaremos 300 voltas dele). Começamos a enrolar com um enrolamento 8-9-10 - contém 38 + 38 voltas de fio. PZP com um diâmetro de 0,23 mm. O enrolamento 7-6-5-4-3 contém 16+15+15+15 voltas de fio PEL com diâmetro de 1,5 mm. Com instalação sem erros no circuito do nó A1, será necessário apenas configurar a faixa de ajuste da tensão de saída máxima de 0 ... 30 V com resistor R5 e a corrente máxima de proteção de 3 A com resistor R6. A unidade de comutação (A2) não precisa ser configurada. É necessário apenas verificar os limites de comutação dos relés K1, K2 e o correspondente aumento de tensão no capacitor C8. Quando o circuito está operando no modo de estabilização de tensão, o LED verde (HL2) fica aceso, e quando o modo de estabilização de corrente é ligado, fica vermelho (HL1). Para aumentar a corrente máxima permitida na carga para 5 A, será necessário fazer alterações no circuito, mostradas na Fig. 4.12 (dois transistores de potência são instalados em paralelo). Isso se deve à necessidade de garantir uma operação confiável do dispositivo em caso de curto-circuito nos terminais de saída.
No pior caso, os transistores de potência devem suportar uma sobrecarga de potência por um curto período de tempo P=U in*I=35*5=175 W. E um transistor KT827A pode dissipar energia não mais que 125 watts. A tensão de comutação do transformador T1 voltas K1 e K2 são inerciais e não fornecem uma redução instantânea na tensão proveniente do enrolamento secundário T1, mas reduzirão a dissipação de energia térmica nos transistores de potência durante a operação de longo prazo da fonte. No caso de uma fonte de alimentação para corrente de 5 A, também é necessário reduzir o valor do resistor R19 para 0,2 Ohm e, levando isso em consideração, recalcular os valores do resistor R18 usando a fórmula:
Autor: Shelestov I.P.
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Comentários sobre o artigo: Vasilii [up] Esta fonte realmente funciona, excelente estabilização, proteção de corrente. Pode ser feito para qualquer corrente e tensão. Fácil de fabricar, não requer ajuste. E se você adicionar proteção de sobretensão ajustável, você terá um laboratório. uma fonte de alimentação que não é inferior em desempenho aos projetos industriais caros. Krasimir Ajustando a corrente de quantos miliamperes começará a ser regulada ??? Anatoly Funciona bem, mas existem três, na minha opinião, desvantagens significativas. Quando desligado, ocorre um forte surto de tensão, em caso de interrupção, ou mau contato nos reguladores de corrente e tensão, os valores aumentam ao máximo. Por exemplo: você trabalha com uma voltagem de 5 volts e a voltagem de repente saltou para 30 volts. E, por último, a automação (comutação do enrolamento secundário do transe) a uma tensão de 210 volts não funciona mais.
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