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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Fonte de alimentação ajustável com comutação automática de tensão na entrada do estabilizador. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Fontes de alimentação Os reguladores de tensão linear DC, diferentemente dos de pulso, geralmente apresentam baixo nível de ondulação da tensão de saída e não interferem na recepção de rádio, mas com grande diferença entre as tensões de entrada e saída apresentam baixa eficiência. Você pode aumentar a eficiência média de um regulador linear ajustável alternando sua tensão de entrada dependendo da tensão de saída definida.
Na Fig. A Figura 1 mostra um diagrama de uma fonte de alimentação compacta construída neste princípio com um estabilizador de tensão de saída linear, ajustável em uma ampla faixa. O dispositivo é equipado com um voltímetro digital de três dígitos e produz uma tensão de saída estabilizada de 3,3...18 V a uma corrente de carga de até 1,2 A. Em [1], foi descrito um projeto no qual também foi possível mude a tensão na entrada do estabilizador, mas apenas manualmente. Na nova unidade, os enrolamentos do transformador abaixador T1 são comutados automaticamente dependendo da tensão de saída definida. O dispositivo é protegido contra sobrecorrente, como em [1], por meio de fusíveis auto-restauradores. A tensão de rede de 220 V CA é fornecida ao enrolamento primário do transformador abaixador T1 através dos contatos fechados da chave de rede retroiluminada SA1 e do resistor de proteção R2. O resistor R1 limita a corrente através da retroiluminação neon da chave, reduzindo seu brilho e aumentando sua vida útil. O varistor RU1 protege contra picos de tensão na rede. O transformador possui dois enrolamentos secundários. A tensão alternada do enrolamento 5-6-7 do transformador, que possui derivação, é fornecida à ponte retificadora VD3 através dos contatos do relé K1.1, chave SA2 e fusível de auto-reset FU1 ou FU2 (dependendo da posição do trocar). Os capacitores C10 e C11 suavizam as ondulações da tensão retificada. O LED HL5 incluído na diagonal da ponte retificadora VD8-VD1 sinaliza o funcionamento de qualquer um dos fusíveis auto-restauradores; o resistor R13 limita a corrente do LED. O enrolamento 3-4 é projetado para obter o aumento de tensão necessário para controlar efetivamente o transistor de efeito de campo VT6, que serve como elemento regulador no estabilizador de tensão. A tensão deste enrolamento retifica o diodo Schottky VD2 e suaviza o filtro C4R8C9. Esta unidade permite dispensar um multiplicador de tensão, que foi usado em um estabilizador semelhante descrito em [2]. No estabilizador de tensão de saída ajustável, o microcircuito estabilizador de tensão paralelo DA1 é usado como unidade de comparação e amplificador de sinal de erro. É alimentado por uma corrente de 3 mA, estabilizada pelos transistores VT3 e VT5. O valor exato desta corrente depende da resistência do resistor R14. Alimentar o estabilizador paralelo com uma corrente estável permite criar condições operacionais confortáveis para ele quando a tensão no cátodo convencional (pino 3) muda significativamente. O capacitor C14 e o resistor R15 evitam a autoexcitação do estabilizador. A tensão de saída do estabilizador é regulada pelo resistor variável R20. Quanto menor for a resistência introduzida, menor será a tensão na saída do bloco - a fonte do transistor de efeito de campo VT6. O diodo zener VD10 protege o transistor de efeito de campo contra danos. O microcircuito DA1 sempre mantém uma tensão em seu cátodo tal que a tensão entre sua entrada de controle (pino 1) e o ânodo condicional (pino 2) seja igual a 2,5 V. O resistor R16 é de proteção. Um voltímetro digital PV1 está conectado à saída do estabilizador. O diodo VD11 protege-o da tensão reversa, por exemplo, no caso de conectar um grande capacitor carregado em polaridade reversa à saída do estabilizador. A unidade de comutação para a tensão de entrada do estabilizador é montada usando transistores VT1, VT2, VT4, relé K1, diodos zener VD1 e VD4 e diodo VD9. Embora a tensão de saída do estabilizador seja inferior a 7,4 V, a tensão entre a base e o emissor do transistor VT1 é inferior a 0,5 V, portanto ele está fechado. Junto com ele, os transistores VT2 e VT4 são fechados e o enrolamento do relé é desenergizado. A ponte de diodos VD3 recebe uma tensão de cerca de 11 V dos terminais 6 e 7 do transformador através dos contatos do relé, o que reduz a potência dissipada pelo transistor VT6. Quando a tensão na saída do estabilizador aumenta, o transistor VT1 abre e VT2 e VT4 abrem junto com ele. A bobina do relé K1 recebe uma tensão limitada pelo diodo zener VD4. O relé é acionado e a ponte VD3 recebe uma tensão de cerca de 20 V dos terminais 5 e 7 do transformador através de seus contatos chaveados. O resistor R7 cria um feedback positivo necessário para criar uma zona de histerese do estado do relé a partir da tensão de saída do estabilizador. Como resultado, o relé libera a armadura somente quando a tensão de saída cai para 7 V. O diodo VD9 protege o transistor VT4 das emissões de EMF de autoindução no enrolamento do relé quando a corrente nele é interrompida. Os capacitores C5 e C6 evitam falsas manobras do relé.
A fonte de alimentação fabricada possui um design compacto, todas as peças são colocadas em uma caixa acabada com dimensões de 129x114x47 mm em chapa de latão com 1 mm de espessura (Fig. 2). A caixa também é usada como um dissipador de calor eficaz. Nele são fixadas pernas de plástico com cerca de 10 mm de altura, o que é necessário para um melhor fluxo de ar ao seu redor e, portanto, para um melhor resfriamento. O gabinete não possui conexão elétrica direta com o fio comum da fonte de alimentação, mas é conectado a ele pelo circuito R3C1R4 para equalização de potencial. O painel frontal da unidade é feito de chapa de poliestireno.
Como quase metade do volume do case é ocupado pelo transformador T1, a disposição dos demais elementos do dispositivo em seu interior é bastante densa. O conjunto retificador na ponte de diodos VD3 é montado em uma placa de circuito separada, mostrada na Fig. 3. Também contém capacitores C2, C3, C7, C8, C10, resistor R13, diodos VD5-VD8 e fusíveis auto-restauradores. Os nós restantes estão localizados na placa mostrada na Fig. 4.
A montagem das placas é articulada nos dois lados. Todos os circuitos através dos quais flui corrente significativa são feitos com fio de montagem com seção transversal de 0,75 mm2. Para circuitos de baixa potência, é utilizado fio MGTF com seção transversal de 0,03 mm2. O fio que vai para o motor com resistor variável é blindado e os fios que estão sob tensão de 220 V têm isolamento duplo. Após a verificação do funcionamento do dispositivo, as placas de circuito do lado da conexão são revestidas com verniz XB-784 para evitar curtos-circuitos acidentais e aumentar a resistência mecânica da instalação. O resistor R1 é descontínuo, não inflamável, podendo ser substituído por um fusível de 0,5 A. Os demais resistores permanentes são MLT, RPM, C1-4, C1-14, C2-23 e outros similares. O resistor variável R20 é SP4-1, mas pode ser substituído por RP1-73a, SP3-9a, SP-04a. Ao utilizar um resistor variável cuja resistência difere da indicada no diagrama (pode chegar a 2,2 kOhm), será necessário alterar proporcionalmente os valores dos resistores R17 e R19. Tenha em mente que os resistores variáveis de menor valor são geralmente mais confiáveis. O varistor MYG20-471 (RU1) usado no dispositivo pode ser substituído por MYG20-431, FNR-20K431, FNR-20K471, GNR20D431K. Uma tampa de fibra de vidro é colocada na carcaça do varistor. Os capacitores C5 e C6 são cerâmicos para montagem em superfície. Os capacitores de óxido são análogos importados do K50-68. Os capacitores restantes são capacitores de filme de pequeno porte. Os diodos 1N4148 podem ser substituídos por qualquer um dos 1N914, 1SS244, KD510, KD521, KD522 e diodo 1N4004 - da série 1 N4001 - 1N4007, UF4001 - UF4007, KD209, KD243, KD247. Em vez do diodo EGP20A, 1N5401 - 1N5408, FR301 - FR307, são adequados diodos das séries KD226, KD257 e, em vez do diodo Schottky 1 N5819 - SB140, SB150. A ponte de diodo RBV-406H pode ser substituída por qualquer um dos FBU4, KBU6, BR605, KVRS601-KVRS610, RS801-RS807, KBU8. Antes de fixar o bloco ao corpo de latão, a superfície da ponte pressionada contra ele deve ser lubrificada com pasta condutora de calor. Os diodos Zener 1N4738A são substituídos por BZV55C8V2, TZMC8V2. Em vez do diodo zener 1N4736A, BZV55C6V8, TZMC6V8 são adequados. O LED HL1 pode ser de qualquer tipo e cor. O chip TL431CLP pode ser substituído por AZ431AZ, LM431ACZ. O transistor IRLZ44N neste projeto pode ser substituído por IRL2505N, IRL3205, STP65NF06. Durante a montagem da estrutura, seus terminais são conectados por meio de um jumper de fio. Através de uma junta isolante, o transistor é montado em uma placa de alumínio medindo 125x35x2 mm. Esta placa é então aparafusada ao corpo de latão do dispositivo usando pasta termocondutora. Deve-se notar que a montagem de um transistor TO-220 em um dissipador de calor através de uma almofada isolante limita sua dissipação de potência contínua máxima permitida a aproximadamente 30 W. Isto deve ser levado em consideração ao fazer uma fonte de alimentação de maior potência. Pode ser aumentado conectando vários transistores de efeito de campo em paralelo e usando um transformador mais potente. O transistor 2SD1616 pode ser substituído por SS8550, 2SC2331 ou a série KT961 com um coeficiente de transferência de corrente base de pelo menos 50. Em vez de transistores 2SA733, 2SA709, SS9012, transistores das séries KT6115, KT3107 são adequados. Substituição do transistor 2SC945 - série SS9013, SS9014, 2SC1815, KT3102. A fonte de alimentação usa um relé encontrado em uma máquina de lavar com defeito. Ele foi projetado para operar com uma tensão de enrolamento de 12 V, mas opera com uma tensão significativamente mais baixa. A resistência medida do enrolamento é de 440 Ohms. Pode ser substituído por qualquer relé com aproximadamente a mesma resistência de enrolamento e com um grupo de contatos de comutação capaz de comutar uma corrente de pelo menos 3 A e operar com uma tensão não superior a 6 V. Para uso na fonte de alimentação, o transformador toroidal de rede do reverberador de fita Echo-1 foi convertido. Todos os enrolamentos secundários e a tela entrelaçada foram removidos dele. Quatro camadas de fita de PVC são adicionadas sobre o isolamento de papel do enrolamento primário. O enrolamento 5-6-7 é enrolado com um feixe de seis fios enrolados com diâmetro de 0,39 mm cada, torcidos com furadeira elétrica. É necessário preparar cerca de 25 m de corda. O enrolamento de um circuito magnético toroidal é realizado volta a volta por meio de uma lançadeira artesanal. Na seção 5-6 devem ser enroladas 123 voltas, e na seção 6-7 - 150. Depois de enrolada cada camada, ela é coberta com uma camada de fita de papel, que é então impregnada com verniz isolante. O enrolamento 3-4 contém 60 voltas de fio de enrolamento com diâmetro de 0,43 mm. Ambos os enrolamentos secundários são colocados com força máxima para que se encaixem perfeitamente no núcleo magnético. Você pode usar outro transformador com potência total de pelo menos 30 VA, cujo enrolamento secundário, usado como enrolamento 5-6-7, é projetado para uma corrente de pelo menos 1,3 A.
O dispositivo digital embutido V1D-T20 foi utilizado como voltímetro PV1 (Fig. 5). Foi comprado em uma das lojas online por um valor (incluindo custos de envio) inferior ao preço de um indicador LED normal de três dígitos. O voltímetro mede tensão DC de 3,2 a 30 V com um consumo de corrente de cerca de 20 mA. A unidade finalizada começa a funcionar imediatamente. Se necessário, selecionando os resistores R17 e R19, você pode definir os limites superior e inferior desejados para ajustar a tensão de saída. Literatura
Autor: A. Butov
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