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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Fuente de alimentación de laboratorio, 220/0-20 voltios
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Fuentes de alimentación La relativa complejidad del dispositivo propuesto se compensa con parámetros y cualidades de consumo mejorados (en comparación con dispositivos similares). Las recomendaciones del autor le permiten simplificar el diseño si lo desea e introducirle funciones adicionales. En comparación con dispositivos similares ya descritos en la revista Radio, la fuente de alimentación propuesta, en mi opinión, tiene una serie de ventajas: en primer lugar, a diferencia de las opciones de control propuestas anteriormente para el circuito integrado KP142EHJ2A, el estabilizador de voltaje está cubierto por el propósito general de comentario; en segundo lugar, la resistencia de medición de corriente de carga se conecta directamente a la salida del dispositivo, por lo que se mide la corriente real consumida por la carga. Además, la fuente de alimentación no contiene interruptores de límite de voltaje de salida manuales. En su lugar, contiene un interruptor SCR automático que conmuta los devanados secundarios del transformador dependiendo del voltaje de salida. Por lo tanto, se reduce la potencia disipada por el elemento regulador a voltajes de salida bajos o durante una sobrecarga de corriente. La fuente de alimentación contiene un indicador LED del modo de funcionamiento, que le permite registrar claramente el momento de transición del modo de estabilización de voltaje al modo de estabilización de corriente, y viceversa. Y finalmente, no requiere la selección de elementos para establecer con precisión el voltaje de salida cero. Su diagrama se muestra en la Fig. 1.
El dispositivo contiene una unidad de medición de voltaje de salida en el chip DA7. Estabilizador de voltaje ajustable (DA5. DA6). unidad limitadora de corriente (DA2), unidad de indicación (DA3), unidad de conmutación del devanado del transformador (DA8. VS1) y fuente de alimentación auxiliar (DA1, DA4). El transformador de red T1 tiene tres devanados secundarios, dos de los cuales (II y II') se usan para alimentar la carga y generar un voltaje de +24 V para alimentar el estabilizador, y el tercero (III) se usa para generar un voltaje de - 6 V. Los puentes de diodos rectificadores VD5-VD8 y VD1 - VD4 están conectados en serie, por lo que en la salida del primero de ellos hay un voltaje de aproximadamente 13 V. y en la salida del segundo - 26 V. Desde la salida de uno de los puentes, el voltaje se suministra a través del diodo VD9 o el trinistor VS1 a los condensadores de suavizado C6 y C7, y luego al estabilizador integrado DA5. El voltaje de control en el pin 17 de este microcircuito está formado por el amplificador operacional DA6 y un amplificador de corriente en el transistor VT4. La entrada no inversora del amplificador operacional recibe voltaje de la resistencia variable R8. que establece el voltaje de salida requerido. La entrada inversora recibe una señal de un amplificador diferencial fabricado con el amplificador operacional DA7. Este amplificador genera un voltaje proporcional a la salida. La necesidad de tal nodo viene dictada por el hecho. que una pequeña resistencia de medición R20 esté conectada en serie con la carga. El coeficiente de transmisión del amplificador es 0,33, por lo que el voltaje en su salida está en el rango de 0...6,6 V cuando el voltaje de salida de la fuente cambia de 0 a 20 V. El amplificador operacional DA6 genera una señal tal que la diferencia en los valores de voltaje en sus entradas es cero. De esta forma se estabiliza la tensión de salida. El condensador C17 elimina la autoexcitación del amplificador operacional. El voltaje a través de la resistencia R20 se compara con el voltaje tomado del divisor R4-R6. Si el voltaje en la resistencia R20 es menor que en el motor de la resistencia variable R5, la salida del comparador DA2 es un voltaje de aproximadamente 23 V. El diodo VD11 está cerrado en este momento. Tan pronto como la corriente de carga alcance el límite establecido por la resistencia R5, el voltaje en la salida del amplificador operacional DA2 disminuirá, lo que provocará la apertura del diodo VD11 y una disminución en el voltaje a través de la resistencia R8. Por lo tanto, se cambia el "ajuste" del regulador de voltaje y su voltaje de salida se reduce a un nivel en el que la corriente de carga es igual a la corriente límite. El condensador C2 evita la autoexcitación del amplificador operacional DA14. Como resultado de una disminución en el voltaje en la salida del amplificador operacional DA2, el disparador Schmitt DA3 cambiará. En su salida aparecerá un voltaje cercano al voltaje de suministro (+23 V). El LED HL1 indicará una sobrecarga con un brillo rojo. Después de que el dispositivo sale del modo de limitación actual, el disparador Schmitt vuelve a su estado original. Un voltaje negativo en su salida (aproximadamente -5 V) hará que el diodo VD12 y el transistor VT2 se cierren. que incluye el cristal LED verde HL1. abrirá. El diodo VD12 protegerá el cristal rojo de la rotura por voltaje inverso. El uso de un amplificador operacional separado para indicar el modo de funcionamiento hizo posible registrar claramente el momento de transición al modo de estabilización de corriente o voltaje. De hecho, en condiciones de funcionamiento (en modo de estabilización de voltaje), se suministra un voltaje de aproximadamente 3 V a la entrada inversora del amplificador operacional DA23, y el umbral de conmutación del disparador Schmitt es de 19 V, por lo que su salida tendrá un nivel bajo. (-5V). Al cambiar al modo de limitación de corriente, el voltaje en la entrada inversora del amplificador operacional DA3 se vuelve igual (sin tener en cuenta su caída en el diodo VD11) al voltaje en el punto de conexión de las resistencias R7 y R8, que no excede 7...8 V. En la salida del amplificador operacional DA3 habrá un nivel alto de voltaje (+23 V). La resistencia R11 proporciona una histéresis de aproximadamente 0.2 V para un funcionamiento más claro de la unidad de indicación. En el amplificador operacional DA8. realizando también la función de un disparador Schmitt. Se ha montado la unidad de conmutación para los devanados secundarios del transformador. Su entrada (pin 2 del amplificador operacional DA8) recibe una señal proporcional al voltaje en los conectores de salida XS1 y XS2 de la fuente de alimentación. Si hay menos de 9 V en la salida del amplificador operacional, el voltaje es de aproximadamente 23 V y el tiristor VS1 está cerrado. El voltaje a la entrada del estabilizador DA5 se suministra a través del diodo VD9 desde el devanado II' del transformador. Cuando el voltaje de salida excede los 9 V, el disparador del amplificador operacional DA8 cambiará, lo que provocará la apertura secuencial del diodo VD15 y los transistores VT6. VT5 y VTT. y tras ellos el SCR VS1. Ahora el voltaje al chip DA5 proviene de dos devanados II y II' conectados en serie del transformador. El diodo VD9 se cierra mediante la aplicación de tensión inversa. El ancho del "bucle de histéresis" del disparador Schmitt basado en el voltaje de salida de la fuente de alimentación es de aproximadamente 2 V, por lo que cuando el voltaje de salida disminuye a 7 V, el tiristor VS1 se cierra y apaga el devanado II. Al cambiar al modo de estabilización de corriente o cuando hay un cortocircuito en la salida, la unidad descrita también puede apagar temporalmente un devanado del transformador, reduciendo así la potencia disipada por el microcircuito OA5. La tensión de alimentación bipolar para amplificadores operacionales y transistores está formada por estabilizadores integrados DA1 y DA4. El voltaje para la fuente de -6 V proviene de un devanado III separado del transformador, y para la fuente de +24 V, de dos devanados II y II conectados en serie. El diodo VD13 se introduce delante del condensador de filtrado C1 de modo que el voltaje en el ánodo del tiristor VS1 pulsa. Esto es necesario para cerrar el SCR después de eliminar la acción de control. Después de desconectar la fuente de alimentación de la red, especialmente con una carga de alta resistencia, los condensadores C6 y C7 se descargan por más tiempo que desaparecen los voltajes +24 V y -6 V. Por lo tanto, la entrada de control (pin 17) del estabilizador DA5 es no conectado, el transistor de control de este microcircuito está completamente abierto y en la salida puede aparecer un voltaje de hasta 30 V. Para evitar que esto suceda, se introducen en el dispositivo un transistor VT3 y un divisor de voltaje R15R16. En modo normal, esta unidad no afecta el funcionamiento del estabilizador, ya que se aplica un voltaje de cierre de aproximadamente -5 V a la base del transistor. Después de que se corta la alimentación y desaparece el voltaje de -6 V, el transistor se abre. , conectando el pin 17 del chip DA5 al cable común. y el voltaje en su salida cae a 1.2 V. La desventaja de dicha protección es la siguiente: en el caso de que el voltaje de salida del dispositivo se establezca en menos de 1.2 V. Cuando se apaga la alimentación, el voltaje de salida no disminuye, sino que aumenta. Esto debe tenerse en cuenta cuando se trabaja con voltaje de salida bajo y desconectar la carga de la fuente antes que la fuente misma de la red. La mayoría de las piezas del dispositivo están montadas en una placa de circuito impreso, cuyo dibujo se muestra en la Fig. 2.
El chip DA5 debe instalarse en el disipador de calor. Los cables que van al circuito de medición se conectan directamente a los conectores XS1 y XS2. Los microcircuitos KR140UD708 son intercambiables con KR140UD608 o K140UD6. K140UD7. En lugar del DA6, se puede instalar la unidad organizativa K140UD6. El microcircuito KR142EN5B es reemplazable por KR142EN5G. y KR142EN9B - a KR142EN9D o KR142EN9I. Es aceptable reemplazar KR142EN12A por KR142EN12B. pero al mismo tiempo, la corriente máxima de la fuente de alimentación no debe exceder 1 A. Transistores VT3 y VT5 KT3102A-KTZ102V. KT3102D o KT315V-KT315E. KT3I5P; VT1. VT2. VT4 y VT6 KT310/A - KT3107D. KT3107I. KT3I07K o KT361V-KT361E. SCR VS1 - KU202V-KU202N. En lugar de diodos FR207, puede instalar la serie doméstica KD226. Diodos VD13 y VD14: cualquier serie KD105. KD208 o KD209. En lugar de diodos VD11. VD12 y VD15. Además de lo indicado en el diagrama, pueden funcionar KD521A - KD521B. Podemos sustituir el LED HL1 por cualquiera con un color de brillo controlable, diseñado para una corriente de 10...20 mA. Transformador - TS-40-2 u otro, que proporciona un voltaje de 12... 15 V en los devanados II y II' con una corriente de hasta 1.5 A. y en el devanado III - un voltaje de aproximadamente 10 V. Resistencias fijas ( excepto R20) - MLT-0,125 . variables R5 y R8 -SPZ-Z0a. La resistencia R20 está hecha de un trozo de alambre de nicromo con un diámetro de 0.5 mm y una longitud de 15 cm, enrollado en una resistencia MLT-2 con una resistencia de 7,5 kOhm. Condensadores de óxido - K50-35. K50-40, el resto - KM. K10-17. Pares de resistencias R18, R22 y R19. Es aconsejable seleccionar R23 con las resistencias menos diferentes, y este valor en sí no es crítico; es bastante aceptable usar resistencias comunes con una tolerancia del 10%. La configuración del dispositivo consiste principalmente en seleccionar elementos que determinan los límites de los cambios de voltaje y corriente. Al conectar un voltímetro de CC a los conectores XS1 y XS2 y configurar el control deslizante de la resistencia variable R5 en la posición superior según el diagrama, asegúrese de que cuando gire el control deslizante de la resistencia R8, el voltaje cambie de 0 a 20 V. El límite superior puede ajustarse seleccionando la resistencia R7. También debes verificar el voltaje en los condensadores C6 y C7. Con un voltaje de salida inferior a 7...9 V, los condensadores deben cargarse a un voltaje de 15...18 V, y con un voltaje de salida mayor, hasta 30...35 V. A continuación, se conecta un amperímetro con una corriente máxima de al menos 2 A a la salida de la fuente de alimentación y el control deslizante de la resistencia variable R8 se coloca en la posición media (el control deslizante de la resistencia R5 está en la posición superior en el diagrama). Cuando el amperímetro está conectado, el color del LED HL1 debería cambiar inmediatamente de verde a rojo. Si esto no sucede y la corriente del circuito no supera los 1,5 o 1 A (según el tipo de chip DA5). Esto significa que los elementos de protección incorporados de este microcircuito se activaron antes que la unidad limitadora de corriente en el amplificador operacional DA2. Este conflicto se puede eliminar reduciendo la capacitancia del capacitor C15 o aumentando la capacitancia del capacitor C16. Al seleccionar las resistencias R4 y R6, los límites superior e inferior para cambiar la corriente límite se establecen, respectivamente, en las posiciones extremas del control deslizante de la resistencia variable R5. También es necesario asegurarse de que el sistema de limitación de corriente funcione cuando el control deslizante de la resistencia R8 esté en la posición superior del circuito. y el voltaje en los condensadores C6 y C7 en este caso no excede los 20 V. Esto completa la configuración del dispositivo. Si no hay ningún LED con color de brillo controlado, se puede sustituir por dos de diferentes colores, por ejemplo, de la serie AL307. eliminando los elementos VT2, VD12, R13 y montando el display, como se muestra en la Fig. 3.
La unidad de indicación se puede simplificar aún más eliminando el amplificador operacional DA3, las resistencias R9 - R11 y encendiendo un LED de emisión rojo en serie con el diodo VD11. Pero en este caso, el brillo del brillo dependerá de la sobrecarga actual y será más difícil notar el momento en que el dispositivo cambie al modo de estabilización actual. Y finalmente, una nota rápida sobre cómo reducir el impacto de la resistencia de los conductores que conectan la fuente de energía a la carga. Para hacer esto, conecte la carga Rн (Fig. 4) con cuatro cables. Dos de ellos son poder, los otros dos. conectado a los conectores XS3 y XS4. conectado al circuito de medición y puede tener una sección transversal más pequeña. Además, se deben instalar las resistencias R31 y R32. lo que protegerá la carga del exceso de tensión en caso de rotura de los conductores de retroalimentación.
Con el método de cuatro cables para encender la carga, también es aconsejable reducir el voltaje de polarización del amplificador operacional DA6 introduciendo una resistencia ajustada R33 con una resistencia de 1 a 10 kOhm, como se muestra en la Fig. 5.
Al colocar el control deslizante de la resistencia variable R8 en la posición inferior de acuerdo con el diagrama, utilizando la resistencia ajustada R33, la salida de la fuente de alimentación se establece en voltaje cero con una precisión de fracciones de milivoltio. Para proteger el amplificador operacional DA2, recomendamos incluir una resistencia con una resistencia de aproximadamente 1 kOhm en serie con su circuito de entrada inversor. Autor: A. Shitov, Ivanovo Refinamiento de este dispositivo.
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