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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Fonte de alimentação de laboratório 5...100 volts, 200 miliamperes
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Fontes de alimentação Na prática de um rádio amador, de tempos em tempos há necessidade de uma tensão constante estabilizada que exceda os tradicionais 5 ... 15 V usados para alimentar equipamentos em microcircuitos. Nesses casos, o dispositivo descrito ajudará. Especificações da fonte
A alta estabilidade é garantida pelo uso do chip KR142EN19A como fonte de tensão exemplar e amplificador do sinal de incompatibilidade [1]. O circuito de alimentação é mostrado na fig. 1. Seu retificador é montado de acordo com o esquema com a duplicação da tensão nos diodos VD1 e VD2, que são desviados pelos capacitores C1 e C2 para reduzir o nível de ruído de comutação. Para reduzir a potência dissipada pelos transistores estabilizadores, ao operar na faixa de 5 ... 55 V, uma parte do enrolamento secundário do transformador T1 é desligada pela chave SA2.
O transistor VT2 serve como um gerador de corrente. A tensão em sua base é estabilizada pelo LED HL1, o valor da corrente do coletor (8 ... 9 mA) é definido pelo resistor R2. Através de um divisor de resistores R4-R8, parte da tensão de saída do estabilizador é alimentada na entrada de controle do microcircuito DA1. Se a tensão aqui for inferior a 2,5 V, a corrente do ânodo do microcircuito e a corrente do coletor do transistor VT1 não excedem 0,4 mA. Graças a este transistor, conectado de acordo com um circuito básico comum, a tensão no ânodo do microcircuito DA1 não ultrapassa 3,3 V, e a potência dissipada por ele não ultrapassa o valor permitido. Nesse modo, quase toda a corrente de coletor do transistor VT2 entra na base do transistor VT4, abrindo o último. A tensão na saída do estabilizador e na entrada de controle do chip DA1 está aumentando. Quando este último atingir 2,5 V, a corrente anódica DA1 e, com ela, a corrente de coletor do transistor VT1 aumentarão acentuadamente, a corrente de base do transistor VT4 diminuirá e a tensão na saída da fonte será estabilizada em um nível determinado pela razão das resistências dos resistores R4-R8. A tensão de saída é regulada suavemente por um resistor variável R5, o intervalo de ajuste é selecionado usando a chave SA2. O transistor VT3 está normalmente fechado. Porém, com um aumento na corrente de carga e na corrente de coletor do transistor VT4 para cerca de 250 mA, a queda de tensão no resistor R10 atinge um valor no qual o transistor VT3 abre, desviando o LED HL1. Isso leva a uma diminuição nas correntes de coletor dos transistores VT2 e VT4. Como resultado, a corrente de saída do estabilizador é limitada ao valor acima. A operação do limitador de corrente pode ser avaliada pela diminuição do brilho do LED. Quando, como resultado da ação do limitador, a tensão na saída do estabilizador cai para aproximadamente 2,7 V, a corrente que flui pelo circuito HL1R1 irá para a carga através do diodo VD4 aberto, aumentando ligeiramente a corrente total que flui através dele. Se não houvesse diodo VD4, como resultado de uma mudança na polaridade da tensão aplicada, a junção do coletor do transistor VT1 abriria e a corrente fluindo por R1 iria para a base do transistor VT4. Como resultado da amplificação pelo transistor VT4, o incremento da corrente de carga seria muito maior. É possível eliminar completamente o efeito do aumento da corrente usando um diodo incluído no circuito aberto conectando o coletor do transistor VT1 à base do transistor VT4 e o coletor do transistor VT2. Mas, neste caso, os transistores VT1 e VT2 não podem ser instalados em um dissipador de calor comum sem juntas isolantes. Você deve falar sobre o propósito dos diodos VD5 e VD6. Suponha que a chave SA2 esteja na posição "50 ... 100 V" e a tensão mínima seja definida na saída (o controle deslizante do resistor variável R5 está na posição superior de acordo com o diagrama). Depois de mudar a chave SA2 para a posição "5 ... 55 V", uma tensão de 50 V, à qual o capacitor C7 é carregado, é aplicada aos resistores R6-R9, além disso, mais da metade dela (cerca de 30 V) à entrada de controle do microcircuito DA1. Este último não falhará, mas através dos circuitos internos do microcircuito, essa tensão cairá em seu ânodo e no emissor do transistor VT1, fechando o último. Como resultado, toda a corrente do coletor do transistor VT2 fluirá para a base do transistor VT4 e a tensão máxima possível aparecerá na saída do estabilizador. Infelizmente, esse estado é estável e o estabilizador não conseguirá sair dele sozinho. O diodo VD5 serve para eliminar essa situação crítica. Abrindo, limita a tensão na entrada do chip DA1 a um valor aceitável. A escolha correta da tensão de estabilização do diodo zener VD3 e dos valores dos resistores R7 e R8 garante que no modo de operação normal o diodo VD5 permaneça fechado e não afete o funcionamento do estabilizador. Com uma mudança brusca na posição dos controles no sentido de diminuir a tensão de saída, é possível uma situação em que, devido à descarga lenta do capacitor C7, a tensão no emissor do transistor VT4 "não acompanha" com a tensão em sua base. Existe o perigo de quebra da junção do emissor do transistor por uma tensão aplicada a ele na direção oposta. O diodo VD6 evita essa quebra reversível, mas indesejada. O capacitor C7 é descarregado através do circuito VD6, VT1, R3, DA1. Graças ao resistor R3, a corrente de descarga não excede 100 mA. A fonte de alimentação usa um transformador unificado TPP271-127/220-50 [2] com uma potência total de 60 W. Tais transformadores de menor potência têm resistências de enrolamento ativo muito grandes para funcionar no dispositivo proposto. Para reduzir a tensão nos enrolamentos secundários do transformador, as saídas de seus enrolamentos primários são conectadas de maneira não padronizada. Ao fazer você mesmo o transformador, você deve se guiar pelos indicados na Fig. 1 tensão sem carga dos enrolamentos secundários. As seções dos fios do enrolamento devem ser grandes o suficiente para que as resistências do enrolamento sejam aproximadamente as mesmas do transformador especificado: 1-9 - 56 ohms, 13-16 -2,3 ohms, 17-18 -1,3 ohms. Todos os resistores fixos no dispositivo são C2-23 ou MLT da potência correspondente, R5 é PPP-40. Os capacitores C1 e C2 são de cerâmica para uma tensão de pelo menos 160 V, por exemplo, KM-5 do grupo TKE não é pior que M1500. C3, C4, C7 - análogos importados de K50-35, C6 - KM-5 ou KM-6, C5 e C8 - K73-17 para uma tensão de 250 V. Os diodos 1N4007 têm um análogo doméstico - KD243Zh, você pode usar qualquer diodos para uma tensão de pelo menos 200 V e corrente de 300 mA. Em vez de KD509A, você pode instalar qualquer diodo com uma corrente de pulso permitida de pelo menos 300 mA. Os coeficientes de transferência de corrente h21e para todos os transistores potentes devem ser de pelo menos 30, e este parâmetro do transistor VT4 deve ser verificado em uma corrente de coletor de 200 mA. Os transistores de substituição VT1, VT2 e VT4 devem ser selecionados com uma tensão coletor-emissor máxima de pelo menos 160 V e uma corrente de coletor permitida de pelo menos 100 mA (VT1 e VT2) e 1 A (VT4). Transistor VT3 - qualquer estrutura pnp de silício de baixa potência. LED HL1 - qualquer brilho visível. Para manter a corrente do coletor do transistor VT2 inalterada quando o LED HL1 estiver verde ou amarelo, pode ser necessário aumentar ligeiramente o valor do resistor R2. O chip KR142EN19A pode ser substituído por um TL431 analógico importado. A parte principal das peças da fonte de alimentação é colocada em uma placa de circuito impresso de 50x75 mm feita de fibra de vidro com 1,5 mm de espessura (Fig. 2, vista lateral dos condutores impressos). Ele também contém um dissipador de calor com nervuras comum para transistores VT1 e VT2 com dimensões de 20x24x38 mm. O transistor VT4 é instalado em um dissipador de calor com nervuras separado com dimensões de 36x100x140 mm. O diodo VD6 é soldado diretamente aos terminais deste transistor.
É aconselhável conectar o dispositivo montado à rede pela primeira vez por meio de um autotransformador ajustável em laboratório, em cuja saída a tensão zero é pré-definida. O controle deslizante do resistor variável R5 deve estar na posição de resistência mínima, a chave SA2 - na posição "5 ... 55 V". Um voltímetro é conectado à saída da fonte e eles garantem que, à medida que a alça do autotransformador gira na direção do aumento da tensão, as leituras do voltímetro aumentam, mas, tendo atingido aproximadamente 5 V, permanecem neste nível. Nesse caso, você pode trazer a tensão de entrada para os 220 V nominais e verificar a tensão em alguns elementos do dispositivo. No cátodo do diodo zener VD3, deve estar próximo de sua tensão de estabilização (3,9 V), no terminal superior do resistor R7 de acordo com o circuito, deve ser de aproximadamente 3,3 V. A queda de tensão no resistor R2 deve ser cerca de 1,1 V, se for maior, é necessário aumentar o valor do resistor especificado para que a corrente que passa por ele fique dentro de 8 ... 9 mA. Os resistores R4, R6, R8 são selecionados na seguinte ordem. Com a chave SA2 na posição "5 ... 55 V", a tensão máxima na saída da fonte é definida usando o resistor variável R5. O resistor R8 é selecionado de modo que seja ligeiramente superior a 55 V. O controle deslizante do resistor R5 é movido para outra posição extrema e, ao selecionar o resistor R6, a tensão de saída é ligeiramente inferior a 5 V. Em seguida, a chave SA2 é definida para a posição "50 ... 100 V" e selecione o resistor R4, atingindo os limites especificados para ajustar a tensão de saída pelo resistor R5. Certifique-se de verificar o funcionamento da fonte de alimentação com a carga máxima. Se, em qualquer faixa de tensão máxima de saída, um aumento na corrente de carga levar a uma diminuição dessa tensão, o ponto é tensão insuficiente no enrolamento secundário correspondente ou resistência muito alta dos enrolamentos. Um miliamperímetro para controlar a corrente de saída pode ser incluído na quebra do fio que vai do emissor do transistor VT4 para outros elementos do circuito (exceto para o diodo VD6). Como neste caso, além da corrente de carga, também passará pelo dispositivo a corrente do divisor R4-R8, a agulha do miliamperímetro deve ser ajustada para zero com o parafuso de ajuste quando a fonte estiver ligada, mas operando sem carga. O dispositivo pode ser complementado com um interruptor para o nível de limitação da corrente de saída (Fig. 3). A resistência da parte introduzida do circuito dos resistores R10-R13 deve ser tal que, no limite de corrente, uma tensão de cerca de 0,6 V caia sobre ele.
É fácil calcular o estabilizador de tensão de acordo com o diagrama acima para qualquer intervalo de ajuste da tensão de saída com um limite superior de 50 ... 500 V. Transistores (exceto VT3) devem ser selecionados com aproximadamente uma vez e meia a tensão margem em relação à produção máxima. O gerador de corrente no transistor VT1 deve produzir uma corrente de aproximadamente 1,2 vezes a corrente máxima de saída do estabilizador, dividida pelo coeficiente h21e do transistor VT4. Com uma corrente de saída nominal de mais de 1 A, um transistor composto é necessário como VT4. As correntes através do resistor R1 e do divisor R4-R8 podem ser selecionadas entre 4...10 mA. Se o estabilizador for projetado para uma tensão de saída fixa ou estreitamente ajustável, os diodos VD4 e VD6 podem ser omitidos. Literatura
Autor: S. Biryukov, Moscou
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