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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Fonte de alimentação de laboratório de uma impressora matricial PSU, 220/24, 5 volts 1,5 amperes. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Fontes de alimentação O dispositivo, cuja presença é altamente desejável em qualquer oficina de radioamadorismo doméstico, é, obviamente, uma fonte de alimentação de laboratório. O nome "laboratório" implica a capacidade de regular sua tensão de saída em uma faixa bastante ampla, a capacidade de manter o valor de tensão definido com precisão suficiente para ajustar o equipamento com sua ajuda, a presença de proteção eletrônica capaz de evitar falhas de ambos o dispositivo alimentado e a própria fonte, etc. A tarefa de fabricar uma unidade de laboratório é simplificada se, como base, for usada uma fonte de energia útil de qualquer eletrodoméstico existente que já tenha ultrapassado sua vida útil ou esteja obsoleta. No artigo publicado a seguir, o autor compartilha sua experiência na fabricação de uma fonte de alimentação de laboratório baseada em um regulador de tensão de impressora matricial. Nas últimas décadas, a tecnologia eletrônica se desenvolveu tão rapidamente que os equipamentos se tornam obsoletos muito antes de falharem. Via de regra, equipamentos obsoletos são desativados e, caindo nas mãos de radioamadores, tornam-se fonte de componentes de rádio. Parte dos nós deste equipamento é bem possível de usar. Em uma de suas idas ao mercado de rádios, conseguiu comprar várias placas de circuito impresso de equipamentos desativados por quase nada (Fig. 1).
Incluído com uma das placas estava um transformador de energia. Depois de pesquisar na Internet, foi possível estabelecer (presumivelmente) que todas as placas são de impressoras matriciais EPSON. Além de muitos detalhes úteis, uma boa fonte de alimentação de dois canais está montada na placa. E se a placa não for usada para outros fins, você pode construir uma fonte de alimentação de laboratório ajustável com base nela. Como fazer isso é descrito abaixo. A fonte de alimentação contém os canais +24 V e +5 V. O primeiro é construído de acordo com o esquema de um estabilizador de largura de pulso redutor e é projetado para uma corrente de carga de cerca de 1,5 A. Quando esse valor é excedido, o a proteção é acionada e a tensão na saída do estabilizador cai drasticamente (corrente de curto-circuito - cerca de 0,35 A). Uma característica de carga aproximada do canal é mostrada na fig. 2 (curva preta). O canal de +5 V também é construído de acordo com o circuito regulador de comutação, mas, ao contrário do canal de +24 V, de acordo com o chamado circuito de relé. Este estabilizador é alimentado pela saída do canal de +24 V (projetado para operar a partir de uma fonte de tensão de pelo menos 15 V) e não possui proteção de corrente, portanto, se a saída for curto-circuitada (e isso não é incomum em rádios amadores prática), pode falhar. E embora a corrente do estabilizador seja limitada no canal de +24 V, no caso de um curto-circuito, o transistor principal aquece até uma temperatura crítica em cerca de um segundo.
O circuito regulador de tensão de +24 V é mostrado na fig. 3 (a designação das letras e a numeração dos elementos correspondem aos impressos na placa de circuito impresso). Considere o trabalho de alguns de seus nós que possuem recursos ou estão relacionados à alteração. Um interruptor de energia é construído nos transistores Q1 e Q2. O resistor R1 serve para reduzir a dissipação de energia no transistor Q1. Um regulador de tensão paramétrico para a tensão de alimentação do oscilador mestre é construído no transistor Q4, feito em um microcircuito, designado na placa como 3A (a seguir vamos considerá-lo como DA1). Este microcircuito é um análogo completo do famoso TL494 em fontes de alimentação de computadores [1]. Muito já foi escrito sobre sua operação em vários modos, portanto, consideraremos apenas alguns circuitos. A tensão de saída é estabilizada da seguinte forma: uma das entradas do comparador embutido 1 (pino 2 de DA1) é fornecida através do resistor R6 com uma tensão exemplar da fonte interna do microcircuito (pino 14). A tensão de saída do estabilizador é fornecida à outra entrada (pino 1) através de um divisor resistivo R16R12, e o braço inferior do divisor é conectado à fonte de tensão de referência do comparador de proteção de corrente (pino 15 DA1). Enquanto a tensão no pino 1 de DA1 for menor que no pino 2, a chave nos transistores Q1 e Q2 estará aberta. Assim que a tensão no pino 1 for maior que no pino 2, a chave fecha. Obviamente, o processo de controle de chave é determinado pela operação do oscilador mestre do microchip. A proteção contra sobrecorrente funciona de maneira semelhante, exceto que a corrente de carga é afetada pela tensão de saída. O sensor de corrente é o resistor R2. Vamos considerar a proteção atual com mais detalhes. A tensão de referência é aplicada à entrada inversora do comparador 2 (pino 15 DA1). Os resistores R7, R11, bem como R16, R12 estão envolvidos em sua formação. Desde que a corrente de carga não ultrapasse o valor máximo, a tensão no pino 15 de DA1 é determinada pelo divisor R11R12R16. O resistor R7 tem uma resistência bastante grande e quase não tem efeito na tensão de referência. Quando sobrecarregado, a tensão de saída cai drasticamente. Ao mesmo tempo, a tensão de referência também diminui, o que causa uma diminuição adicional na corrente. A tensão de saída cai para quase zero e, como os resistores conectados em série R16, R12 agora estão conectados em paralelo com R11 através da resistência de carga, a tensão de referência e, portanto, a corrente de saída também diminui drasticamente. É assim que a característica de carga do estabilizador +24 V é formada. A tensão de saída no enrolamento secundário (II) do transformador de potência abaixador T1 deve ser de pelo menos 29 V em uma corrente de até 1,4 A. O regulador de tensão de +5 V é feito no transistor Q6 e no regulador integrado 78L05, designado na placa como SR1. Uma descrição de um estabilizador similar e sua operação pode ser encontrada em [2]. Os resistores R31, R37 e o capacitor C26 formam um circuito PIC para formar bordas de pulso íngremes. Para usar a fonte de alimentação na unidade de laboratório, você precisa cortar a seção da placa de circuito impresso na qual as partes do estabilizador estão localizadas (na Fig. 1 é separada por linhas claras). Para poder ajustar a tensão de saída do estabilizador de +24 V, ela deve ser ligeiramente modificada. Primeiro você precisa desconectar a entrada do estabilizador de +5 V, para o qual você precisa soldar o resistor R18 e cortar o condutor impresso que vai para o terminal emissor do transistor Q6. Se a fonte de +5 V não for necessária, suas partes podem ser removidas. Em seguida, você deve dessoldar o resistor R16 e conectar um resistor variável R16' (como outros novos elementos, é mostrado no diagrama com linhas grossas) com uma resistência nominal de 68 kOhm. Então você precisa dessoldar o resistor R12 e soldá-lo no verso da placa entre o terminal 1 do DA1 e o terminal negativo do capacitor C1. Agora a tensão de saída da unidade pode ser alterada de 5 para 25 V. Você pode reduzir o limite de regulação inferior para cerca de 2 V alterando a tensão limite no pino 2 de DA1. Para fazer isso, dessolde o resistor R6 e aplique tensão ao pino 2 de DA1 (cerca de 2 V) de um resistor trimmer R6 'com uma resistência de 100 kOhm, conforme mostrado no diagrama à esquerda (em frente ao R6 anterior). Este resistor pode ser soldado do lado das peças diretamente aos pinos correspondentes do microcircuito. Existe outra opção - em vez do resistor R6, solde R6 '' com valor nominal de 100 kOhm e solde outro resistor entre o pino 2 do chip DA1 e o fio comum - R6 ''' com valor nominal de 36 kOhm. Após essas alterações, a corrente de proteção do estabilizador deve ser alterada. Após soldar o resistor R11, solde em seu lugar o R11' variável com resistência nominal de 3 kOhm com o resistor R11'' incluso no circuito do motor. O rolo do resistor R11' pode ser levado ao painel frontal para ajuste rápido da corrente de proteção (de cerca de 30 mA até um valor máximo de 1,5 A). Com esta inclusão, a característica de carga do estabilizador também mudará: agora, quando a corrente de carga for excedida, o estabilizador mudará para seu modo de limitação (linha azul na Fig. 2). Se o comprimento do fio que conecta o resistor R11' à placa for superior a 100 mm, é aconselhável soldar um capacitor de 0,01 uF em paralelo na placa. Também é desejável fornecer o transistor Q1 com um pequeno dissipador de calor. Uma vista da placa modificada com resistores de controle é mostrada na fig. 4.
Tal fonte de alimentação pode ser operada com uma carga que não é crítica para ondulação de tensão, que na corrente de carga máxima pode exceder 100 mV. É possível reduzir significativamente o nível de ondulação adicionando um estabilizador de compensação simples, cujo diagrama é mostrado na Fig. 5. O estabilizador é baseado no comum microcircuito TL431 (sua contraparte doméstica é KR142EN19). Um elemento de controle é construído nos transistores VT2 e VT3. O resistor R4 desempenha aqui a mesma função que R1 no regulador de comutação (ver Fig. 3). No transistor VT1, um nó de feedback é montado para a queda de tensão no resistor R2. A seção coletor-emissor deste transistor deve ser conectada em vez do resistor R16 no circuito da fig. 3 (obviamente, o resistor variável r16' não é necessário neste caso). Este nó funciona da seguinte maneira. Assim que a tensão no resistor R2 ultrapassa aproximadamente 0,6 V, o transistor VT1 abre, o que faz com que o microcircuito comparador-DA1 comute no regulador de comutação e, consequentemente, o comutador feche nos transistores Q1, Q2. A tensão de saída do regulador de comutação diminui. Assim, a tensão neste resistor é mantida em um nível de cerca de 0,65 V. Nesse caso, a queda de tensão no elemento regulador VT2VT3 é igual à soma da queda de tensão no resistor R2 e a tensão na junção do emissor de o transistor VT3, ou seja, cerca de 1,25 ... 1,5 V dependendo da corrente de carga.
Dessa forma, a fonte de alimentação é capaz de fornecer corrente de até 1,5 A em tensões de até 24 V para a carga, enquanto o nível de ondulação não ultrapassa alguns milivolts. Deve-se observar que quando a proteção de corrente é acionada, o nível de ondulação aumenta, pois o chip DA1 do estabilizador de compensação fecha e o elemento de controle fica totalmente aberto. A placa de circuito impresso para este estabilizador não foi desenvolvida. O transistor VT3 deve ter um coeficiente de transferência de corrente estática h21E pelo menos 300 e VT2 - pelo menos 100. Este último deve ser instalado em um dissipador de calor com uma área de superfície de resfriamento de pelo menos 10 cm2. O estabelecimento de uma fonte de alimentação com tal adição consiste na seleção de resistores para o divisor de saída R5-R7. Quando o bloco é autoexcitado, é possível desviar a junção do emissor do transistor VT1 com um capacitor com capacidade de 0,047 microfarads. Algumas palavras sobre o estabilizador de canal de +5 V. Ele pode ser usado como fonte adicional se o transformador T1 tiver um enrolamento adicional de 16 ... 22 V. Nesse caso, você precisará de outro retificador com um capacitor de filtro. Como este estabilizador não possui proteção, a carga deve ser conectada a ele através de um dispositivo de proteção adicional, por exemplo, descrito em [3], limitando a corrente deste último a 0,5 A. O artigo descreve a versão mais simples da alteração, mas é possível melhorar ainda mais as características da fonte complementando o estabilizador de compensação com sua própria proteção de corrente ajustável, por exemplo, em um amplificador operacional, como foi feito em [4]. Literatura
Autor: E. Gerasimov
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