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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Fuente de alimentación de laboratorio con límite de corriente ajustable, 0-30 voltios 3 amperios. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Fuentes de alimentación Para configurar o reparar dispositivos de radio, debe tener varias fuentes de energía. Muchas personas ya tienen dispositivos de este tipo en casa, pero, por regla general, tienen capacidades operativas limitadas (la corriente de carga permitida es de hasta 1 A, y si se proporciona protección actual, es inercial o sin la capacidad de regular - disparador) . En general, estas fuentes no pueden competir con las fuentes de energía industriales en términos de características técnicas. Es bastante caro adquirir una fuente industrial de laboratorio universal. El uso de circuitos y bases de elementos modernos permite realizar en casa una fuente de alimentación que, en cuanto a características técnicas básicas, no es inferior a los mejores diseños industriales. Al mismo tiempo, puede resultar sencillo de fabricar y configurar. Los requisitos básicos que debe satisfacer dicha fuente de alimentación son: regulación de tensión en el rango 0...30 V; capacidad de proporcionar corriente de carga de hasta 3 A con ondulación mínima; Ajuste de la operación de protección actual. Además, la protección actual debe funcionar con la suficiente rapidez para evitar daños a la propia fuente en caso de un cortocircuito en la salida. La capacidad de ajustar suavemente los límites actuales en la fuente de alimentación le permite evitar dañarlos al configurar dispositivos externos. Todos estos requisitos los cumple el circuito de alimentación universal que se propone a continuación. Además, esta fuente de alimentación permite utilizarla como fuente de corriente estable (hasta 3 A). Las principales características técnicas de la fuente de alimentación:
Esquema eléctrico de la fuente de alimentación, fig. 4.10, consta de un circuito de control (nodo A1), un transformador (T1), un rectificador (VD5...VD8), un transistor de control de potencia VT3 y una unidad de conmutación para los devanados del transformador (A2).
El circuito de control (A1) está ensamblado en dos amplificadores operacionales universales (op-amps) ubicados en una carcasa y se alimenta mediante un devanado de transformador separado. Esto asegura la regulación del voltaje de salida desde cero, así como un funcionamiento más estable de todo el dispositivo. Y para facilitar el funcionamiento térmico del transistor de control de potencia se utiliza un transformador con devanado secundario seccionado. Los grifos se conmutan automáticamente según el nivel de tensión de salida mediante los relés K1, K2, lo que permite, a pesar de la alta corriente en la carga, utilizar un disipador de calor para VT3 de pequeño tamaño, así como aumentar la eficiencia del estabilizador. La unidad de conmutación (A2), para garantizar la conmutación de las cuatro tomas del transformador utilizando solo dos relés, las enciende en la siguiente secuencia: cuando el voltaje de salida excede el nivel de 7,5 V, se enciende K1; cuando el nivel supera los 15 V, se enciende K2; si se superan los 22 V, se desconecta K1 (en este caso, la tensión máxima se suministra desde los devanados del transformador). Los umbrales especificados los establecen los diodos Zener utilizados (VD11 .VD13). El relé se apaga cuando la tensión cae en orden inverso, pero con una histéresis de aproximadamente 0,3 V, es decir. cuando el voltaje cae a este valor es más bajo que cuando está encendido, lo que elimina la vibración al cambiar de devanado. El circuito de control (A1) consta de un estabilizador de voltaje y un estabilizador de corriente. Si es necesario, el dispositivo puede funcionar en cualquiera de estos modos. El modo depende de la posición del regulador "G (R18). El estabilizador de voltaje se ensambla mediante elementos DA1.1-VT2-VT3. El circuito estabilizador funciona de la siguiente manera. El voltaje de salida requerido se establece mediante resistencias "gruesas" (R16) y "finamente" (R17). En el modo de estabilización de voltaje, la señal de retroalimentación de voltaje (-Uoc) desde la salida (X2) a través de un divisor de resistencias R16-R17-R7 se suministra a la entrada no inversora del amplificador operacional DA1/2. A la misma entrada se suministra una tensión de referencia de +3 V a través de las resistencias R5-R7-R9. Cuando se enciende el circuito, la tensión positiva en la salida DA1/12 aumentará (llega a controlar VT2 a través del transistor VT3) hasta que El voltaje en los terminales de salida X1-X2 no alcanzará el nivel establecido por las resistencias R16-R17. Debido a la retroalimentación de voltaje negativa proveniente de la salida X2 a la entrada del amplificador DA1/2, el voltaje de salida de la fuente de alimentación se estabiliza. En este caso, la tensión de salida estará determinada por la relación:
donde En consecuencia, al cambiar la resistencia de las resistencias R16 ("áspera") y R17 ("fina"), puede cambiar el voltaje de salida Iout de 0 a 30 V. Cuando se conecta una carga a la salida de la fuente de alimentación, la corriente comienza a fluir en su circuito de salida, creando una caída de voltaje positiva a través de la resistencia R19 (en relación con el cable común del circuito). Este voltaje se suministra a través de la resistencia R18 al punto de conexión R6-R8. Se suministra un voltaje negativo de referencia (-2 V) desde el diodo zener VD4 a través de R6-R9. El amplificador operacional DA1.2 amplifica la diferencia entre ellos. Mientras la diferencia sea negativa (es decir, la corriente de salida es menor que el valor establecido por la resistencia R18), en la salida de DA1/10 actúan +15 V. El transistor VT1 se cerrará y esta parte del circuito no afecta el funcionamiento. del estabilizador de voltaje. Cuando la corriente de carga aumenta a un valor en el que aparece un voltaje positivo en la entrada DA1/7, habrá un voltaje negativo en la salida DA1/10 y el transistor VT1 se abrirá ligeramente. En el circuito R13-R12-HL1 fluye una corriente que reducirá el voltaje de apertura en la base del transistor de potencia regulador VT3. El brillo del LED rojo (LR) indica que el circuito ha entrado en el modo de limitación de corriente. En este caso, el voltaje de salida de la fuente de alimentación disminuirá a un valor en el que la corriente de salida tendrá un valor suficiente para el voltaje de retroalimentación actual (Uop) tomado de la resistencia R16 y el voltaje de referencia en el punto de conexión R6-R8-. R18 a mutuamente compensado, es decir. No había potencial. Como resultado, la corriente de salida de la fuente se limitará al nivel especificado por la posición del control deslizante de la resistencia R18. En este caso, la corriente en el circuito de salida estará determinada por la relación:
donde Los diodos (VD3) en las entradas de los amplificadores operacionales protegen el microcircuito contra daños si se enciende sin retroalimentación o si el transistor de potencia está dañado. En el modo de funcionamiento, el voltaje en las entradas del amplificador operacional es cercano a cero y los diodos no afectan el funcionamiento del dispositivo. El condensador C3 limita la banda de frecuencias del amplificador operacional amplificado, lo que evita la autoexcitación y aumenta la estabilidad del circuito. Características de diseño Las partes del circuito resaltadas con líneas de puntos (nodos A1 y A2) están ubicadas en dos placas de circuito impreso de 80x65 mm hechas de fibra de vidrio de una cara con un espesor de 1...3 mm. Para el nodo A1, la topología y la disposición de los elementos se muestran en la fig. 4.11.
El nodo A2 se puede realizar como una instalación tridimensional y sus dimensiones dependen del tipo de relé utilizado. Durante el montaje se utilizaron las siguientes piezas: resistencias ajustadas R5 y R6 del tipo SPZ-19a; Resistencias variables R16.R18 tipo SPZ-4a o. PPB-1A; Resistencias fijas R19 tipo S5-16MV de 5 W, el resto de las series MLT y S2-23 de potencia correspondiente. Condensadores C1, C2, C3, C10 tipo K10-17, condensadores electrolíticos C4...C9 tipo K50-35 (K50-32). Los LED HL1, HL2 son adecuados para cualquiera con diferentes colores de brillo. Los transistores VT1, VT2 se pueden reemplazar con KT3107A (B). El transistor de potencia VT3 se instala en un radiador con un área de aproximadamente 1000 metros cuadrados. Conector X3 en la placa. Tipo A1. RSh2N-2-15. En Polonia se utilizan los relés K1, K2, tamaño estándar R-15, con un devanado para una tensión de funcionamiento de 24 V (resistencia del devanado de 430 ohmios); debido a su diseño sin marco, tienen dimensiones pequeñas y contactos de conmutación suficientemente potentes. El microamperímetro RA1 es un tipo M42303 de tamaño pequeño o similar con una derivación interna para una corriente de hasta 3 o 5 A. Para facilitar el funcionamiento de la fuente de alimentación, el circuito se puede complementar con un voltímetro que indica el voltaje de salida. El transformador de red T1 se fabrica de forma independiente sobre la base de un transformador industrial unificado blindado con una potencia de 160 W (por ejemplo, de la serie OSM1 TU16-717.137-83). La plancha en la ubicación del marco de la bobina tiene una sección transversal de 40x32 mm. Será necesario quitar todos los devanados secundarios, dejando solo el devanado de red (si el devanado primario está diseñado para 380 V, le enrollamos 300 vueltas). Comenzamos a enrollar con el devanado 8-9-10: contiene 38+38 vueltas de cable. PZP con un diámetro de 0,23 mm. El devanado 7-6-5-4-3 contiene 16+15+15+15 vueltas de cable PEL con un diámetro de 1,5 mm. Los devanados secundarios del transformador deben proporcionar tensiones sin carga de 18+18 V y 7,5+7,5 +7,5, 7,5+XNUMX V respectivamente. Con una instalación sin errores en el circuito del nodo A1, solo necesitará ajustar el rango de ajuste del voltaje de salida máximo de 0...30 V con la resistencia R5 y la corriente de protección máxima de 3 A con la resistencia R6. No es necesario configurar la unidad de conmutación (A2). Sólo es necesario comprobar los umbrales de conmutación de los relés K1, K2 y el correspondiente aumento de tensión en el condensador C8. Cuando el circuito está funcionando en modo de estabilización de voltaje, el LED verde (HL2) se enciende y cuando se cambia al modo de estabilización de corriente, se enciende el LED rojo (HL1). Para aumentar la corriente máxima permitida en la carga a 5 A, deberá realizar cambios en el circuito que se muestra en la Fig. 4.12 (se instalan dos transistores de potencia en paralelo). Esto se debe a la necesidad de garantizar un funcionamiento confiable del dispositivo en caso de un cortocircuito en los terminales de salida.
En el peor de los casos, los transistores de potencia deben soportar brevemente una sobrecarga de potencia P=U entrada*I=35*5=175 W. Y un transistor KT827A no puede disipar más de 125 W. El voltaje de conmutación del transformador T1, los relés K1 y K2 son inerciales y no proporcionan una reducción instantánea en el voltaje proveniente del devanado secundario de T1, pero reducirán la disipación térmica de potencia en los transistores de potencia durante el funcionamiento a largo plazo del fuente. En el caso de una fuente de alimentación con una corriente de 5 A, también es necesario reducir el valor de la resistencia R19 a 0,2 Ohm y, teniendo esto en cuenta, recalcular los valores de la resistencia R18 mediante la fórmula:
Autor: Shelestov I.P.
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Comentarios sobre el artículo: Vasilii [arriba] Esta fuente de alimentación realmente funciona, excelente estabilización, protección actual. Se puede hacer para cualquier corriente y voltaje. Fácil de fabricar, no requiere ajuste. Y si agrega protección de sobrevoltaje ajustable, obtiene un laboratorio. una fuente de alimentación que no es inferior en rendimiento a los costosos diseños industriales. Krasimir Ajustando la corriente a partir de cuantos miliamperios se empezará a regular??? Anatoly Funciona bien, pero hay tres, en mi opinión, inconvenientes importantes. Cuando está apagado, hay una fuerte subida de voltaje, en caso de ruptura o mal contacto en los reguladores de corriente y voltaje, los valores aumentan al máximo. Por ejemplo: trabajas con un voltaje de 5 voltios y el voltaje salta repentinamente a 30 voltios. Y, por último, la automatización (cambiar el devanado secundario del trance) a un voltaje de 210 voltios ya no funciona.
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