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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Fonte de alimentação de laboratório simples
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Fontes de alimentação Um dia, o autor deste artigo precisava de uma fonte de energia bastante poderosa e confiável, com uma tensão de saída amplamente ajustável. Tendo estudado a literatura disponível, chegou à conclusão de que os dispositivos propostos para repetição apresentam desvantagens: os estabilizadores lineares possuem grandes dimensões (devido à necessidade de utilização de capacitores de óxido e dissipadores de calor de grande capacidade), os estabilizadores PWM possuem uma faixa de controle bastante estreita. e há ondulação de alta frequência na tensão de saída, e dispositivos com qualidades de consumo aprimoradas (limitação de corrente, indicação de modo, comutação de enrolamentos de transformador, etc.) são relativamente complexos. Tivemos que procurar outras soluções e, como resultado, foi desenvolvida uma fonte de energia livre dessas desvantagens. A fonte de alimentação de laboratório proposta utiliza uma conversão de tensão retificada em dois estágios: conversão PWM para tensão intermediária e posterior estabilização linear. As principais características técnicas do dispositivo são as seguintes: limites de regulação da tensão de saída - de 1,3 a 30 V, coeficiente de instabilidade de tensão - 0,07%/V, instabilidade de corrente de carga 0,1%, tensão máxima de entrada (CA) - 27 V, eficiência de conversão em a corrente máxima de carga é de pelo menos 70%. É possível alterar o limite de corrente para 1,2 A, há proteção contra curto-circuito sem disparo com indicação luminosa. A fonte é caracterizada por pequenas dimensões e perdas mínimas de calor (com corrente de carga de até 0,3 A, não são necessários dissipadores de calor). O diagrama de blocos do dispositivo é mostrado na fig. 1.
A tensão de entrada UBX é transformada pelo conversor PWM DA1 em uma tensão intermediária Unp, que, por sua vez, é a entrada para o estabilizador analógico DA2. O feedback através do amplificador diferencial DA3 mantém a queda de tensão necessária para DA2 (para LM317 - 2,5 V), devido à qual as perdas térmicas no DA2 são mínimas. O diagrama esquemático da fonte de alimentação é mostrado na fig. 2.
A tensão retificada da saída da ponte VD1 é suavizada pelo capacitor C1 e fornecida à entrada do conversor PWM montado no elemento de entrada DA1, VT2, VD2, L1. O circuito de conexão DA1 é típico abaixador [1]. O uso do microcircuito KR1156EU5 minimizou o número de elementos passivos, mas impôs uma limitação na tensão máxima de entrada, que em tal conexão não deve ultrapassar 40 V. PWM usando indutor de armazenamento L1 e diodo VD2 forma uma tensão intermediária Upr no capacitor C4 . Um regulador de tensão linear é montado no estabilizador do microcircuito DA2. É regulado pelo resistor variável R12. Os diodos VD3 e VD4 protegem o microcircuito de correntes reversas e tensões negativas e são introduzidos de acordo com as recomendações para seu uso [2]. O amplificador operacional DA3 e os resistores R7-R10 formam um amplificador diferencial que monitora a queda de tensão no estabilizador DA2. O fator de ganho DA3 é selecionado igual a 1,5, o que permite manter o valor ajustado em toda a faixa de tensões e correntes, inclusive quando a saída está em curto-circuito. O resistor trimmer R2 regula a queda de tensão durante a configuração. Os elementos VT1, HL1, R1 possuem um indicador de estado de saída em curto-circuito. No modo normal, o transistor VT1 está aberto e a queda de tensão nele não excede alguns décimos de volt. Quando a tensão na saída da fonte diminui para 0,7 V ou menos, o transistor VT1 fecha e o LED HL1 começa a acender. O estado ligado da fonte de alimentação é indicado pelo LED HL2. O papel do resistor R5 é muito interessante. Quando a tensão nele é superior a 120 mV (valor médio determinado experimentalmente), o limitador interno de largura de pulso do chip DA1 entra em ação, transformando-o em uma fonte de corrente. Esta propriedade do KR1156EU5 pode ser usada para limitar a corrente máxima de carga. Assim, por exemplo, com uma resistência deste resistor igual a 0,1 Ohm, a fonte é capaz de fornecer uma corrente de até 1,2 A à carga, e com R5 = 1 Ohm - apenas até 120 mA. Ao instalar um resistor com resistência de 0,5 Ohm e assim limitar a corrente de carga a 240 mA, você pode abandonar o dissipador de calor para o chip DA2 e a chave de corrente externa do conversor PWM (eliminando o transistor VT2, resistor R3 e conectando pino 2 de DA1 ao ponto de conexão do indutor L1 e do diodo VD2). Neste caso, as dimensões do produto não serão muito maiores que uma caixa de fósforos. Como uma chave VT2, você pode usar qualquer transistor com um coeficiente de transferência de corrente de base estática superior a 30 e uma corrente de coletor permitida de pelo menos 3 A. O autor usou KT805AM. Possui boas propriedades de frequência, portanto as perdas de comutação são baixas. O transistor de efeito de campo IRF3205 “se comporta” muito bem neste local - não precisa de dissipador de calor em corrente de até 1 A. A indutância do indutor L1 pode ser qualquer coisa de 40 a 600 μH, o único requisito é que deve ser projetado para uma corrente de pelo menos 1,5 A. Resistores - MLT, S1-4 com um desvio de resistência permitido do valor nominal de ±10%, resistor de sintonia R2 - fio enrolado multivoltas SP5-2VB ou similar, variável R12 - qualquer tipo com resistência de 4,7...6,8 kOhm. Os capacitores C1 e C4 são de óxido K50-35 com capacidade de 220...470 μF com tensão nominal de 63 V, os demais são cerâmicos (KD2, K10-7, K10-17, etc.). A configuração da fonte de alimentação se resume a configurar o resistor de corte R2 para uma tensão de 2,5 V entre os pinos 2 e 3 do DA2 (com 50% de carga). Literatura
Autor: S. Muralev, Dimitrovgrad, Região de Ulyanovsk
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