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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Fonte de alimentação de laboratório de um UPS. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Fontes de alimentação No artigo, o autor conta como fazer uma fonte de alimentação de laboratório necessária na prática do rádio amador a partir de uma fonte de alimentação ininterrupta defeituosa ou desatualizada. O principal objetivo das fontes de alimentação ininterruptas (UPS) é o fornecimento de energia de curto prazo para vários equipamentos de escritório (principalmente computadores) em situações de emergência quando não há tensão de rede. O UPS inclui uma bateria (geralmente de 12 V), um conversor elevador de tensão e uma unidade de controle. No modo standby a bateria é recarregada, no modo de emergência o conversor de tensão é ligado. Como todos os equipamentos, os UPSs falham ou tornam-se obsoletos. Portanto, podem ser utilizados como base para a fabricação, por exemplo, de uma fonte de alimentação de laboratório (PSU). Os mais adequados para isso podem ser UPSs nos quais os conversores de tensão operam em baixas frequências (50...60 Hz), e incluem um poderoso transformador elevador, que também pode funcionar como um transformador abaixador. Para fabricar uma fonte de alimentação de laboratório, o UPS KIN-325A foi utilizado como “doador”. Durante o desenvolvimento, a tarefa era obter um circuito simples, utilizando o maior número possível de elementos do “doador”. Além do transformador e da carcaça, foram utilizados poderosos transistores de efeito de campo, diodos retificadores, um microcircuito quad-op-amp, um relé eletromagnético, todos os LEDs, um varistor, alguns conectores, além de capacitores de óxido e cerâmicos. O circuito de alimentação é mostrado na Fig. 1. A tensão da rede elétrica é fornecida ao enrolamento primário do transformador T1 (marcado como RT-1B) através do fusível FU1 e do interruptor de alimentação SA425. O varistor RU1, conectado em paralelo a este enrolamento, juntamente com o fusível, protege a fonte de alimentação do aumento da tensão da rede. Através do resistor limitador de corrente R1 e do diodo VD1, o LED HL1 é alimentado, sinalizando a presença de tensão de rede.
Um poderoso retificador em conjuntos de diodos VD2-VD5 é conectado ao enrolamento II (com uma derivação no meio, tensão nominal de 16 V) do transformador T1. Dependendo da posição dos contatos do relé K1.1, o retificador opera como um retificador de onda completa com um terminal comum do transformador (mostrado na Fig. 1) e uma tensão de saída de cerca de 10 V, ou como uma ponte com uma tensão de saída de cerca de 20 V. A tensão de saída deste retificador é fornecida ao elemento regulador - transistor de campo VT1. Os capacitores C1 e C3 suavizam as ondulações da tensão retificada, o resistor R2 é um sensor de corrente. O resistor R17 garante a carga mínima do estabilizador de tensão na ausência de carga externa. O retificador de baixa potência é montado usando diodos VD6-VD9 e capacitores de suavização C2 e C5. Ele alimenta o regulador de tensão paralelo no chip DA1, amplificador operacional DA2, relé K1 e ventilador M1. O LED HL2 sinaliza a presença de tensão na saída deste retificador. Um estabilizador de tensão ajustável é montado no amplificador operacional DA2.3 e no transistor VT1. A tensão de referência para o regulador de tensão - resistor R11 - vem da saída do estabilizador no chip DA1. A tensão de saída da fonte de alimentação do motor do resistor de corte R12 é fornecida à entrada inversora do amplificador operacional DA2.3. Este resistor define a tensão máxima de saída. O limitador de corrente ajustável é montado nos amplificadores operacionais DA2.1 e DA2.2. Uma tensão proporcional à corrente de saída do sensor - resistor R2, é fornecida ao amplificador de tensão no amplificador operacional DA2.1 e depois ao amplificador operacional DA2.2, que o compara com o padrão fornecido ao seu amplificador não inversor. entrada da saída do divisor resistivo R4R7R8. Os resistores R7 e R8 definem o limite de corrente. O transistor VT2 controla o relé K1. Funcionará quando a tensão na porta deste transistor exceder o valor limite (para o transistor indicado no diagrama, a tensão limite é 2...4 V). O resistor trimmer R19 define a tensão de saída da fonte de alimentação, acima da qual o relé comuta a tensão de saída do retificador. O transistor VT3 junto com o termistor RK1 controla o ventilador M1. Acende quando a temperatura do dissipador de calor no qual o transistor VT1 e o termistor estão instalados excede um valor predefinido. A temperatura limite é definida pelo resistor R15. A tensão de alimentação do termistor é estabilizada por um estabilizador paramétrico VD11R16. O excesso de tensão de alimentação do relé K1 cai através do resistor R13 e do ventilador M1 - através do resistor R18. Se a corrente de carga não ultrapassar o valor limite, a tensão na entrada não inversora do amplificador operacional DA2.2 é maior que a tensão na inversora, em sua saída há uma tensão próxima à tensão de alimentação, portanto o diodo VD10 está fechado e nenhuma corrente flui através do LED HL3. Neste caso, a tensão de controle para a porta do transistor de efeito de campo VT1 é fornecida pela saída do amplificador operacional DA2.3 através do resistor R14 e o estabilizador de tensão opera. Se a tensão de saída do estabilizador for inferior a 4 V, o transistor VT2 é fechado e o relé K1 é desenergizado. Neste caso, a tensão no dreno do transistor VT1 é de 10 V. Quando a tensão de saída é superior a 4 V, o transistor VT2 abre e o relé K1 é ativado. Como resultado, a tensão no dreno do transistor VT1 aumenta para 20 V. Esta solução técnica permite aumentar a eficiência do dispositivo. Quando a corrente de carga exceder o valor limite, a tensão na saída do amplificador operacional DA2.2 diminuirá, o diodo VD10 abrirá e a tensão na porta do transistor VT1 diminuirá para um valor que garanta o fluxo da corrente definida . Neste modo, a corrente flui através do LED HL3 e sinaliza a transição para o modo de limitação de corrente. A corrente limite é definida pelo resistor R8 na faixa de 0...0,5 A e R7 na faixa de 0...5 A. Os capacitores C4 e C6 garantem a estabilidade do limitador de corrente. Aumentar sua capacidade aumenta a estabilidade, mas reduz o desempenho do limitador de corrente. O dispositivo utiliza resistores fixos - S2-23, P1-4 ou importados, resistores de sintonia - SP3-19, resistores variáveis - SP4-1, SPO. Para que a escala dos resistores variáveis que regulam tensão ou corrente sejam lineares, eles devem ser do grupo A. Termistor - MMT-1. O resistor R2 é feito de um pedaço de fio PEV-2 0,4 com 150 mm de comprimento. Além da função de sensor de corrente, também funciona como fusível em caso de situações de emergência. Capacitores de óxido são importados, em vez de apolares podem ser usados cerâmicos K10-17. A ventoinha é uma ventoinha de computador com consumo de corrente de 100...150 mA, sua largura deve ser igual à largura do dissipador de calor. Relé - qualquer, projetado para uma corrente de comutação de 10 A e uma tensão nominal de enrolamento de 12...15 V. XS2, XS3 - soquetes ou blocos de terminais. A maioria dos elementos é colocada em duas placas de circuito impresso feitas de folha de fibra de vidro de um lado com espessura de 1,5...2 mm. No primeiro (Fig. 2) são montados retificadores, montados os transistores VT2, VT3 com seus elementos “envolventes” e algumas outras peças. Os condutores impressos que conectam os elementos de um retificador poderoso são “reforçados” - neles são soldados pedaços de fio de cobre estanhado com diâmetro de 1 mm. Os terminais “padrão” do transformador T1 são cabeados e estão equipados com duas tomadas. Se você planeja usá-los, os plugues correspondentes são montados na primeira placa, que não são soldados da placa UPS “nativa”.
A segunda placa (Fig. 3) contém todos os microcircuitos, LEDs e alguns outros elementos. No lado livre de condutores impressos, é colado o botão SA1 (P2K ou similar). Os LEDs devem caber nos orifícios “padrão” na parede frontal do gabinete, e um empurrador “padrão” é colado no switch.
A primeira placa é instalada próxima à parede traseira do gabinete, a segunda - próxima à parte frontal. Para a fixação das placas são utilizados dois parafusos e suportes plásticos de montagem “padrão” na tampa superior do gabinete. Um transistor VT30, um termistor e uma ventoinha são colocados em um dissipador de calor aletado com dimensões externas de 60x90x1 mm (é instalado entre as placas). O tubo termorretrátil é colocado sobre o termistor e depois colado no dissipador de calor próximo ao transistor. Como quando a temperatura do termistor muda, o transistor de efeito de campo VT3 abre e fecha suavemente, o ventilador começa a girar e para também suavemente. Portanto, o transistor VT3 pode aquecer visivelmente e não pode ser substituído por um de baixa potência, por exemplo 2N7000. No painel frontal (Fig. 4) nos orifícios são instalados resistores variáveis e conectores XS2 e XS3, aos quais são soldados o resistor R17 e o capacitor C7. O plugue bloco XP1 e o soquete XS1 são “nativos”; estão localizados na parede traseira em sua parte inferior. O soquete XS1 pode ser utilizado para conectar qualquer dispositivo que opere simultaneamente com uma fonte de alimentação de laboratório, como um osciloscópio.
A configuração começa definindo a tensão máxima de saída. Isso é feito usando o resistor R12, o controle deslizante do resistor R11 deve estar na posição superior no diagrama. Se você não planeja incorporar um voltímetro na fonte de alimentação, o resistor R11 é equipado com uma alça com ponteiro e sua escala é calibrada. Quando o transistor VT2 está aberto, selecionando o resistor R13, a tensão nominal é ajustada no relé K1, e quando VT3 está aberto, o resistor R18 é usado para ajustar a tensão para 12 V no ventilador M1. A temperatura de ativação do ventilador é definida com o resistor R15. Para configurar um limitador de corrente, um amperímetro e um resistor variável de carga com resistência de 10...15 Ohms e potência de 50 W são conectados em série à saída da fonte de alimentação. Os controles deslizantes do resistor R4 e R7 são colocados na posição esquerda de acordo com o diagrama, o controle deslizante R8 é colocado na direita. O resistor de carga deve ter resistência máxima. Quando a tensão de saída é de cerca de 10 V, o resistor de carga define a corrente para 5 A e o resistor R5 define a tensão para 0,9...1 V na saída do amplificador operacional DA2.1. Usando um resistor de carga, aumente a corrente de carga de saída para 6 A e, girando suavemente o controle deslizante do resistor R4, ligue o LED HL3 (ligue o modo de limitação de corrente) e então defina a corrente de saída para 4 A com o resistor R5. movendo o controle deslizante do resistor R7 para a direita (de acordo com o diagrama), a corrente de saída deve diminuir para zero. Neste caso, o resistor R8 pode ser usado para regular a corrente de saída na faixa de 0...0,5 A. Se você não planeja incorporar um amperímetro na fonte de alimentação, as escalas desses resistores serão calibradas. Para fazer isso (no modo de limitação de corrente), a tensão de saída e a resistência da carga são alteradas, o valor de corrente necessário é definido e as marcas são colocadas na escala. Neste caso, na faixa de 0...0,5 A, a corrente é ajustada pelo resistor R8 (o resistor R7 deve estar na posição "0"), e na faixa de 0...5 A - pelo resistor R7 ( resistor R8 - na posição "0") . No modo de limite de corrente, você pode carregar baterias e baterias recarregáveis. Para fazer isso, defina a tensão final e a corrente de carga e, em seguida, conecte a bateria (bateria). Uma outra direção para refinar a fonte de alimentação proposta é a instalação de um voltímetro digital integrado, amperímetro ou dispositivo de medição combinado. Autor: I. Nechaev
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