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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Fonte de alimentação do laboratório, 220/0-20 volts
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Fontes de alimentação A relativa complexidade do dispositivo proposto é compensada por parâmetros e qualidades de consumo aprimorados (em comparação com dispositivos semelhantes). As recomendações do autor permitem simplificar o design, se desejado, e introduzir funções adicionais nele. Em comparação com dispositivos semelhantes já descritos na revista Radio, a fonte de alimentação proposta, na minha opinião, tem várias vantagens: em primeiro lugar, ao contrário das opções propostas anteriormente para controlar o circuito integrado KP142EHJ2A, o regulador de tensão é coberto pelo propósito geral de realimentação; em segundo lugar, o resistor de medição de corrente de carga é conectado diretamente na saída do dispositivo, de modo que a corrente realmente consumida pela carga é medida. Além disso, a fonte de alimentação não contém interruptores manuais de limite de tensão de saída. Em vez disso, possui um interruptor trinistor automático que alterna os enrolamentos secundários do transformador dependendo da tensão de saída. Assim, a potência dissipada pelo elemento regulador do estabilizador é reduzida em baixas tensões de saída ou durante sobrecorrente. A fonte de alimentação contém um indicador LED do modo de operação, que permite fixar claramente o momento de transição do modo de estabilização de tensão para o modo de estabilização atual e vice-versa. E, finalmente, não requer uma seleção de elementos para definir com precisão a tensão de saída zero. Seu esquema é mostrado na Fig. 1.
O dispositivo contém uma unidade para medir a tensão de saída no chip DA7. regulador de tensão ajustável (DA5. DA6). unidade limitadora de corrente (DA2), unidade de indicação (DA3), unidade de comutação do enrolamento do transformador (DA8.VS1) e fonte de alimentação auxiliar (DA1, DA4). O transformador de rede T1 possui três enrolamentos secundários, dois dos quais (II e II') são utilizados para alimentar a carga e gerar uma tensão de +24 V para alimentar o estabilizador, e o terceiro (III) para obter uma tensão de -6 V. As pontes de diodo retificador VD5-VD8 e VD1 - VD4 são conectadas em série, portanto, uma tensão de cerca de 13 V atua na saída da primeira delas e 26 V na saída da segunda. Da saída de uma das pontes, a tensão é fornecida através do diodo VD9 ou do trinistor VS1 para os capacitores de suavização C6 e C7 e, em seguida, - no estabilizador integral DA5. A tensão de controle no pino 17 deste microcircuito é formada pelo amplificador operacional DA6 e o amplificador de corrente no transistor VT4. A tensão do resistor variável R8 é aplicada à entrada não inversora do amplificador operacional. que define a tensão de saída desejada. A entrada inversora recebe um sinal de um amplificador diferencial feito no amplificador operacional DA7. Este amplificador gera uma tensão proporcional à saída. A necessidade de tal nó é ditada pelo fato. que um resistor de medição R20 de pequena resistência esteja conectado em série com a carga. O coeficiente de transferência do amplificador é 0,33, então a tensão em sua saída está na faixa de 0 ... 6,6 V quando a tensão de saída da fonte muda de 0 a 20 V. Op-amp DA6 gera tal sinal que a diferença nos valores de tensão em suas entradas é zero. Assim, a tensão de saída é estabilizada. O capacitor C17 elimina a auto-excitação do amplificador operacional. A tensão no resistor R20 é comparada com a tensão retirada do divisor R4-R6. Se a tensão no resistor R20 for menor que no motor do resistor variável R5, a saída do comparador DA2 é de cerca de 23 V. O diodo VD11 está fechado neste momento. Assim que a corrente de carga atingir o limite definido pelo resistor R5, a tensão na saída do amplificador operacional DA2 diminuirá, o que levará à abertura do diodo VD11 e à diminuição da tensão no resistor R8. Assim, a "tarefa" do estabilizador de tensão é alterada e sua tensão de saída é reduzida a um nível em que a corrente de carga é igual à corrente limitadora. A auto-excitação do amplificador operacional DA2 impede o capacitor C14. Como resultado de uma diminuição na tensão na saída do amplificador operacional DA2, o gatilho Schmitt DA3 será alterado. uma tensão próxima à tensão de alimentação (+23 V) aparecerá em sua saída. O LED HL1 relatará uma sobrecarga com um brilho vermelho. Depois que o dispositivo sai do modo de limitação de corrente, o gatilho Schmitt retorna ao seu estado original. Uma tensão negativa em sua saída (cerca de -5 V) fará com que o diodo VD12 feche e o transistor VT2. que inclui um cristal LED verde HL1. vai abrir. O diodo VD12 protegerá o cristal vermelho da quebra de tensão reversa. O uso de um amplificador operacional separado para indicar o modo de operação possibilitou uma fixação clara do momento de transição para o modo de estabilização de corrente ou tensão. De fato, em condições de trabalho (no modo de estabilização de tensão), uma tensão de cerca de 3 V é fornecida à entrada inversora do amplificador operacional DA23. E o limite de comutação do gatilho Schmitt é de 19 V, portanto, sua saída será baixa ( -5 V). Ao mudar para o modo de limitação de corrente, a tensão na entrada inversora do amplificador operacional DA3 torna-se igual (sem levar em conta sua queda no diodo VD11) à tensão no ponto de junção dos resistores R7 e R8, o que não não exceda 7 ... 8 V. Na saída do amplificador operacional DA3, haverá um nível alto de tensão (+23 V) O resistor R11 fornece uma histerese de cerca de 0.2 V para uma operação mais clara da unidade de exibição. No SO DA8. também atuando como um gatilho Schmitt. montou a unidade de comutação dos enrolamentos secundários do transformador. Em sua entrada (pino 2 o amplificador operacional DA8) recebe um sinal proporcional à tensão nos conectores de saída XS1 e XS2 da fonte de alimentação. Se for inferior a 9 V. na saída do amplificador operacional, a tensão é de cerca de 23 V e o trinistor VS1 está fechado. A tensão na entrada do estabilizador DA5 é fornecida através do diodo VD9 do enrolamento II' do transformador. Quando a tensão de saída exceder 9 V, o gatilho no amplificador operacional DA8 será alterado, o que levará à abertura sequencial do diodo VD15, transistores VT6. VT5 e VTT. e depois deles o trinistor VS1. Agora, a tensão no chip DA5 vem de dois enrolamentos conectados em série II e II' do transformador. O diodo VD9 é fechado por uma tensão reversa aplicada a ele. A largura do "laço de histerese" do gatilho Schmitt na tensão de saída da fonte de alimentação é de cerca de 2 V, portanto, quando a tensão de saída cai para 7 V, o trinistor VS1 fecha e desliga o enrolamento II. Ao mudar para o modo de estabilização de corrente ou quando a saída está em curto, o nó descrito também pode desligar temporariamente um enrolamento do transformador, reduzindo assim a potência dissipada pelo microcircuito OA5. A tensão de alimentação bipolar para amplificadores operacionais e transistores é formada por estabilizadores integrados DA1 e DA4. A tensão para a fonte de -6 V vem de um enrolamento separado III do transformador e para a fonte de +24 V - de dois enrolamentos conectados em série II e II. O diodo VD13 na frente do capacitor de suavização C1 é introduzido para que a tensão no ânodo do trinistor VS1 seja pulsante. Isso é necessário para fechar o trinistor após remover a ação de controle. Depois de desconectar a fonte de alimentação da rede elétrica, especialmente com uma carga de alta resistência, os capacitores C6 e C7 são descarregados por mais tempo do que desaparecem as tensões de +24 V e -6 V. Portanto, a entrada de controle (pino 17) do estabilizador DA5 é não conectado, o transistor de controle deste microcircuito está totalmente aberto e pode aparecer na saída uma tensão de até 30 V. Para evitar que isso aconteça, um transistor VT3 e um divisor de tensão R15R16 são introduzidos no dispositivo. No modo normal, esse nó não afeta o funcionamento do estabilizador, pois na base do transistor é aplicada uma tensão de fechamento de cerca de -5 V. Depois que a energia é desligada e a tensão -6 V desaparece, o transistor abre , conectando o pino 17 do chip DA5 ao fio comum. e a tensão em sua saída cai para 1.2 V. A desvantagem dessa proteção é a seguinte: no caso de a tensão de saída do dispositivo ser ajustada para menos de 1.2 V, quando a energia é desligada, a tensão de saída não diminui, mas, ao contrário, aumenta. Isso deve ser levado em consideração ao trabalhar com baixa tensão de saída e desconectar a carga da fonte antes da própria fonte da rede. A maioria das partes do dispositivo é montada em uma placa de circuito impresso, cujo desenho é mostrado na Fig. 2.
Chip DA5 deve ser instalado no dissipador de calor. Os fios que vão para o circuito de medição são conectados diretamente aos conectores XS1 e XS2. Os microcircuitos KR140UD708 são intercambiáveis com KR140UD608 ou K140UD6. K140UD7. No lugar do DA6, o OS K140UD6 pode ser instalado. O chip KR142EN5B pode ser substituído pelo KR142EN5G. e KR142EN9B - em KR142EN9D ou KR142EN9I. É permitido substituir KR142EN12A por KR142EN12B. mas, ao mesmo tempo, a corrente máxima da fonte de alimentação não deve exceder 1 A. Transistores VT3 e VT5 KT3102A-KTZ102V. KT3102D ou KT315V-KT315E. KT3I5P; VT1. VT2. VT4 e VT6 KT310/A - KT3107D. KT3107I. KT3I07K ou KT361V-KT361E. Trinistor VS1 - KU202V-KU202N. Em vez de diodos FR207, você pode instalar a série doméstica KD226. Diodos VD13 e VD14 - qualquer série KD105. KD208 ou KD209. No lugar dos diodos VD11. VD12 e VD15. além do indicado no diagrama, KD521A - KD521V pode funcionar. Podemos substituir o LED HL1 por qualquer um com uma cor de brilho controlada, classificado para uma corrente de 10 ... 20 mA. Transformador - TS-40-2 ou outro, fornecendo tensão de 12 ... 15 V nos enrolamentos II e II 'a uma corrente de até 1.5 A. e no enrolamento III - uma tensão de cerca de 10 V. Resistores fixos (exceto R20) -MLT-0,125 . variáveis R5 e R8 -SPZ-0a. O resistor R20 é feito de um pedaço de fio de nicromo com diâmetro de 0.5 mm e comprimento de 15 cm, enrolado em um resistor MLT-2 com resistência de 7,5 kOhm. Capacitores de óxido - K50-35. K50-40, o resto - KM. K10-17. Pares de resistores R18, R22 e R19. É desejável selecionar R23 com as resistências menos diferentes, e esse valor em si não é crítico - é bastante aceitável usar resistores convencionais com tolerância de 10%. O ajuste do dispositivo consiste principalmente na seleção de elementos que determinam os limites de variação de tensão e corrente. Ao conectar um voltímetro CC aos conectores XS1 e XS2 e definir o controle deslizante do resistor variável R5 para a posição superior de acordo com o diagrama, certifique-se de que, quando o controle deslizante do resistor R8 for girado, a tensão mude de 0 a 20 V. O limite superior pode ser definido selecionando o resistor R7. Você também deve verificar a tensão nos capacitores C6 e C7. Com uma tensão de saída inferior a 7 ... 9 V, os capacitores devem ser carregados com uma tensão de 15 ... 18 V. e com uma tensão de saída maior - até 30 ... 35 V. Em seguida, um amperímetro é conectado à saída da fonte de alimentação para uma corrente máxima de pelo menos 2 A e o controle deslizante do resistor variável R8 é colocado na posição intermediária (o controle deslizante do resistor R5 está na posição superior de acordo com o diagrama) . Quando um amperímetro é conectado, a cor do LED HL1 deve mudar imediatamente de verde para vermelho. Se isso não acontecer e a corrente do circuito não exceder 1,5 ou 1 A (dependendo do tipo de chip DA5). isso significa que os elementos de proteção embutidos deste microcircuito foram ativados antes do nó limitador de corrente no amplificador operacional DA2. Este conflito pode ser eliminado reduzindo a capacitância do capacitor C15 ou aumentando a capacitância do capacitor C16. Ao selecionar os resistores R4 e R6, respectivamente, os limites superior e inferior da mudança na corrente limitante são definidos nas posições extremas do motor do resistor variável R5. Também é necessário certificar-se de que o sistema de limitação de corrente funcione com a posição superior do controle deslizante do resistor R8 de acordo com o esquema. e a tensão nos capacitores C6 e C7 neste caso não excede 20 V. Isso completa o ajuste do dispositivo. Na falta de um LED com cor de brilho controlada, este pode ser substituído por duas cores diferentes, por exemplo, da série AL307. excluindo os elementos VT2, VD12, R13 e montando a unidade de exibição, conforme mostrado na fig. 3.
A unidade de indicação pode ser ainda mais simplificada excluindo o amplificador operacional DA3, resistores R9 - R11 e ligando o LED vermelho de emissão em série com o diodo VD11. Mas, neste caso, o brilho do brilho dependerá da sobrecarga de corrente e será mais difícil perceber o momento em que o dispositivo muda para o modo de estabilização de corrente. E, finalmente, brevemente sobre como reduzir a influência da resistência dos condutores que conectam a fonte de energia à carga. Para fazer isso, é necessário conectar a carga Rn (Fig. 4) com quatro fios. Dois deles são poder, os outros dois. conectados aos conectores XS3 e XS4. conectado ao circuito de medição e pode ter uma seção transversal menor. Além disso, os resistores R31 e R32 devem ser instalados. que protegerá a carga contra sobretensão em caso de interrupção dos condutores de realimentação.
Com um método de ligar a carga a quatro fios, também é aconselhável reduzir a tensão de polarização do amplificador operacional DA6 introduzindo um resistor sintonizado R33 com uma resistência de 1 a 10 kOhm, conforme mostrado na fig. 5.
Ao definir o controle deslizante do resistor variável R8 para a posição inferior de acordo com o diagrama, o resistor ajustado R33 define a tensão zero na saída da fonte de energia com uma precisão de frações de milivolt. Para proteger o op-amp DA2 em série com sua entrada inversora, recomendamos que você inclua um resistor com resistência de cerca de 1 kOhm. Autor: A. Shitov, Ivanovo
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