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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Regulador de tensão ajustável com limite de corrente. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Protetores contra surtos No artigo levado ao conhecimento dos leitores, é descrito um regulador de tensão de comutação ajustável com limitação de corrente. O dispositivo permite não apenas alimentar vários equipamentos com uma tensão estável de 2 a 25 V, mas também carregar várias baterias com uma corrente estável de até 5 A. A fonte de alimentação descrita permite ajustar a tensão de saída estabilizada e a corrente máxima na carga. Pode ser usado tanto para alimentar e ajustar equipamentos de rádio quanto para carregar várias baterias. O dispositivo opera em dois modos: no caso de alimentar o equipamento - como estabilizador de tensão com proteção contra sobrecarga e ao carregar baterias - como estabilizador de corrente com limitação de tensão. A fonte de alimentação é fácil de usar, não tem medo de sobrecargas e curtos-circuitos de saída, possui indicação luminosa do modo de operação e alta eficiência. O esquema do dispositivo é mostrado na fig. 1. Principais características técnicas
Parâmetros como instabilidade, ondulação e eficiência são amplamente determinados pelo modo de operação e, portanto, não são mostrados. Se desejado, as características podem ser alteradas sem alterações significativas no dispositivo. Por exemplo, se você precisa obter uma corrente de saída maior, deve colocar um sensor de corrente - resistor R14 de maior potência e também aumentar a resistência do resistor variável R5. Para reduzir as ondulações, é aconselhável instalar um filtro LC na saída, mas isso levará a uma diminuição da eficiência. A fonte de alimentação contém os seguintes componentes: regulador de tensão "negativo" interno VT1VD1R1 com filtro C4; estabilizador de tensão "positivo" interno VT2VD2R2 com filtro C5; unidade limitadora de corrente DA1.1R3-R7R10R 14; unidade limitadora de tensão DA1.2VD3R15-R18; formador de pulso DD1.2DD1.3; indicadores de status DD1.1HL1R12 e DD1.4HL2R13; transistor de comutação VT3; capacitores dos filtros de entrada C1-C3, intermediários C7, C8 e saída C6. Considere a operação do dispositivo no modo de estabilização de tensão. Quando ligado, uma tensão aparece no diodo zener VD3, parte da qual é alimentada pelo resistor variável R16 do motor (que regula a tensão de saída) para a entrada inversora do amplificador operacional DA1.2. Como o transistor de comutação VT3 está fechado, os capacitores C6-C8 são descarregados e a tensão na entrada não inversora do amplificador operacional DA1.2, retirada do motor do resistor sintonizado R18, é próxima de + UBX. Um nível alto aparece na saída do amplificador operacional, o que leva à ativação do diodo emissor do optoacoplador U1.4. Como resultado, o fototransistor do optoacoplador U1.2 abrirá e um nível alto aparecerá na entrada inferior do elemento DD1.2 de acordo com o circuito. Portanto, a saída do elemento DD1.3 também é um nível alto, o que abrirá o transistor de comutação VT3. Através do indutor L1, a corrente de carga e o carregamento dos capacitores C6-C8 começam a fluir. A tensão nos capacitores e no resistor trimmer R18 começa a aumentar. Em algum ponto, a tensão na entrada não inversora do amplificador operacional DA1.2 se tornará menor do que na entrada inversora. A saída do amplificador operacional DA1.2 aparecerá baixa. O diodo emissor U1.4 e o fototransistor U 1.2 do optoacoplador serão fechados. No circuito inferior do elemento DD1.2 e nas entradas do elemento DD1.4, o nível alto mudará para baixo. O transistor de comutação fechará e o LED HL2 que acender sinalizará que o dispositivo está operando no modo de estabilização de tensão. À medida que descarrega para a carga, a tensão nos capacitores C6-C8 e, consequentemente, no resistor trimmer R18 diminuirá. E assim que a tensão na entrada não inversora se tornar maior do que na entrada inversora, o processo será repetido. A tensão do sensor de corrente - resistor R14 é alimentada nas entradas do amplificador operacional DA1.1. Assim que a corrente de carga exceder o valor definido, a tensão na entrada não inversora do amplificador operacional DA1.1 será menor do que na entrada inversora. Um nível baixo aparecerá em sua saída e o diodo emissor ativado do optoacoplador U1.3 será desligado. O fototransistor do optoacoplador U1.1 fechará. Na entrada superior do elemento DD1.2 de acordo com o esquema e nas entradas do elemento DD1.1, o nível alto mudará para um nível baixo. Como resultado, o transistor de comutação fechará e o LED HL1 que acender sinalizará a operação da fonte de alimentação no modo de estabilização de corrente. À medida que os capacitores C7, C8 são descarregados, a corrente através do resistor R14 diminuirá, o que levará a um aumento da tensão na entrada não inversora do amplificador operacional DA1.1 e, em seguida, à abertura do transistor VT3 . Quando a corrente de carga aumentar novamente, o processo será repetido. A corrente de estabilização é definida por um resistor variável R5. A maioria das partes da fonte de alimentação é montada em uma placa feita de fibra de vidro revestida de um lado, cujo desenho é mostrado na fig. 2. O transistor de comutação VT3 e o diodo VD4 são colocados em um dissipador de calor medindo 60x90x7 mm.
O dispositivo pode ser alimentado por um transformador de rede com tensão efetiva no enrolamento secundário de 20 ... 25 V, que fornecerá a corrente de carga necessária. Na versão do autor, os conjuntos de diodos KD227GS são usados no retificador. O indutor L1 é feito com base no circuito magnético B36. O enrolamento contém 20 voltas de fio PEV 1,35. A bobina acabada é preenchida com resina epóxi. Ao montar o circuito magnético, uma junta não magnética de 0,3 ... 0,5 mm é instalada entre os copos. Se a tensão de alimentação do dispositivo diferir significativamente da indicada no diagrama, deve-se observar que a resistência dos resistores R1 e R2 é calculada a partir da condição de que a corrente dos diodos zener VD1 e VD2 esteja dentro de 3 ... 10 mA. Com um aumento significativo na tensão de alimentação, é possível um aumento significativo na potência dissipada pelos transistores VT1 e VT2 - eles devem ser instalados em dissipadores de calor. Se os capacitores do filtro não puderem ser colocados na placa (devido às grandes dimensões), é aconselhável colocá-los separadamente, aumentando a capacitância total dos capacitores C1-C3 para 10000-15000 uF e do capacitor C6 para 4700 uF. Capacitor C7 - nióbio ou tântalo (K52-9, K53-27) para uma tensão nominal de pelo menos 32 V. É permitido substituir o transistor IRFZ44N por um IRF540N, embora exija um resfriamento mais intensivo. LEDs HL1 e HL2 - qualquer um que forneça a indicação necessária. É desejável que sejam de cores diferentes. O estabelecimento da fonte de alimentação começa com o transistor VT3 desligado. Primeiro, a tensão é aplicada à entrada e o funcionamento dos estabilizadores internos é verificado. A tensão no capacitor C4 deve estar dentro de 15 ... 16 V e no capacitor C5 - 8 ... 9 V. Pequenos desvios não terão um efeito perceptível na operação do dispositivo. Os transistores VT1 e VT2 em qualquer modo não devem esquentar muito. Depois disso, um nó limitador de corrente é estabelecido. O motor do resistor variável R5 é ajustado para a esquerda de acordo com o esquema, a posição correspondente à corrente mínima. Em seguida, com um resistor trimmer R3, as tensões nas entradas do amplificador operacional DA1.1 são equalizadas: você deve encontrar uma posição na qual, com o início da rotação do controle deslizante R5 do resistor, o LED HL1 apagou e ligou na posição mais à esquerda de acordo com o diagrama. Com esta configuração, o resistor variável R5 pode alterar a corrente máxima de saída de 5 a 5 A. Caso ainda não consiga obter a corrente máxima de 5 A, deve-se aumentar a resistência do resistor RXNUMX e repetir o ajuste. Em seguida, o transistor de comutação VT3 é conectado e a unidade de limitação de tensão é configurada. O controle deslizante do resistor variável R5 é colocado em uma posição na qual o LED HL1 está desligado. O motor do resistor de ajuste R18 é ajustado para o topo, e o motor do resistor variável R16 é ajustado para a posição intermediária de acordo com o esquema, correspondendo a metade da tensão máxima. O resistor de ajuste R18 define metade da tensão de saída máxima que a fonte de alimentação deve fornecer. Nesse caso, uma carga deve ser conectada à saída, por exemplo, um resistor com resistência de 100 ohms e potência de 2 watts. Deve ser lembrado que a tensão máxima de saída não deve diferir muito da tensão alternada efetiva no enrolamento secundário do transformador de rede. Ao final do ajuste, é aconselhável calibrar os resistores R5 e R16. Para fazer isso, quando a fonte de alimentação é desligada, o controle deslizante do resistor R16 deve ser colocado no meio, o controle deslizante do resistor R5 na posição mais à esquerda, conecte um amperímetro na saída e aplique a tensão de alimentação. Em seguida, movendo o controle deslizante do resistor R5, aumente a corrente no circuito para algum valor, por exemplo 1 A, e defina o risco correspondente oposto à seta do botão do resistor, etc. Em seguida, substituindo o amperímetro por um voltímetro, calibre o resistor R16. Com algumas habilidades, usando as escalas e indicadores HL1 e HL2 obtidos, é possível, sem instrumentos de medição, definir com precisão a tensão e a corrente da carga, a corrente de carga das baterias e determinar a tensão nelas, definir os modos de operação limite, limitando a corrente e a tensão em intervalos especificados. Concluindo, gostaria de observar que a tensão máxima da fonte de dreno do transistor de efeito de campo IRFZ44N (VT3) é de 55 V, a corrente máxima de dreno é de 49 A e a resistência do canal aberto é de 0,022 Ohm. Portanto, em princípio, a fonte de alimentação descrita tem a capacidade de "overclock". Além disso, complementando o dispositivo com um gatilho RS, obtemos uma máquina automática que desliga quando ocorre uma sobrecarga ou quando a tensão necessária é atingida quando a unidade é usada como carregador. Autor: A.Antoshin, Ryazan
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