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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Fuente de alimentación de laboratorio simple
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Fuentes de alimentación Una vez que el autor de este artículo necesitaba una fuente de energía lo suficientemente potente y confiable con un voltaje de salida ampliamente ajustable. Habiendo estudiado la literatura disponible, llegó a la conclusión de que los dispositivos propuestos para la repetición tienen desventajas: los estabilizadores lineales tienen grandes dimensiones (debido a la necesidad de usar condensadores de óxido de alta capacidad y disipadores de calor), los estabilizadores PWM tienen un rango de control bastante estrecho y las ondas de alta frecuencia están presentes en el voltaje de salida, y los dispositivos con mejores cualidades de consumo (limitación de corriente, indicación de modo, conmutación de bobinados de transformadores, etc.) son relativamente complejos. Tuve que buscar otras soluciones y, como resultado, se desarrolló una fuente de energía libre de estas deficiencias. La fuente de alimentación de laboratorio propuesta utiliza una conversión de voltaje rectificado de dos etapas: conversión PWM a voltaje intermedio y posterior estabilización lineal. Las principales características técnicas del dispositivo son las siguientes: límites de regulación de tensión de salida - de 1,3 a 30 V, coeficiente de inestabilidad de tensión - 0,07% / V, inestabilidad de corriente de carga 0,1%, tensión máxima de entrada (alterna) - 27 V, eficiencia de conversión en corriente de carga máxima - no menos del 70%. Es posible cambiar el umbral de limitación de corriente hasta 1,2 A, hay una protección contra cortocircuitos sin disparo con indicación luminosa. La fuente se caracteriza por sus pequeñas dimensiones, mínimas pérdidas de calor (con una corriente de carga de hasta 0,3 A, no se requieren disipadores de calor). El diagrama de bloques del dispositivo se muestra en la fig. una.
La tensión de entrada UBX es transformada por el convertidor PWM DA1 en un intermedio Unp que, a su vez, es la entrada para el estabilizador analógico DA2. La retroalimentación a través del amplificador diferencial DA3 mantiene la caída de voltaje requerida para DA2 (para LM317 - 2,5 V), de manera que las pérdidas de calor en DA2 son mínimas. El diagrama esquemático de la fuente de alimentación se muestra en la fig. una.
El voltaje rectificado de la salida del puente VD1 es suavizado por el capacitor C1 y alimentado a la entrada del convertidor PWM ensamblado en los elementos de entrada DA1, VT2, VD2, L1. El circuito de conmutación DA1 es un reductor típico [1]. El uso del microcircuito KR1156EU5 minimizó la cantidad de elementos pasivos, pero impuso una restricción en el voltaje de entrada máximo, que en tal inclusión no debe exceder los 40 V. PWM con la ayuda de un estrangulador de almacenamiento L1 y un diodo VD2 forma un intermedio tensión Upr en el condensador C4. Se ensambla un regulador de voltaje lineal en el estabilizador de microcircuito DA2. Regularlo con una resistencia variable R12. Los diodos VD3 y VD4 protegen el microcircuito de corrientes inversas y voltajes negativos y se introducen de acuerdo con las recomendaciones para su uso [2]. El amplificador operacional DA3 y las resistencias R7-R10 forman un amplificador diferencial que monitorea la caída de voltaje a través del estabilizador DA2. La ganancia DA3 se selecciona igual a 1,5, lo que le permite mantener el valor establecido en todo el rango de voltajes y corrientes, incluso cuando la salida está en cortocircuito. La resistencia trimmer R2 regula la caída de tensión durante el ajuste. En los elementos VT1, HL1, R1, se realiza un dispositivo de señalización para un estado de cortocircuito de la salida. En modo normal, el transistor VT1 está abierto y la caída de voltaje a través de él no excede unas pocas décimas de voltio. Cuando el voltaje en la salida de la fuente cae a 0,7 V o menos, el transistor VT1 se cierra y el LED HL1 comienza a brillar. El estado de encendido de la fuente de alimentación se indica mediante el LED HL2. El papel de la resistencia R5 es muy interesante. Cuando el voltaje en él es superior a 120 mV (valor promedio determinado empíricamente), el limitador de ancho de pulso interno del chip DA1 entra en vigencia, convirtiéndolo en una fuente de corriente. Esta propiedad de KR1156EU5 se puede utilizar para limitar la corriente de carga máxima. Entonces, por ejemplo, con una resistencia de esta resistencia igual a 0,1 ohmios, la fuente es capaz de entregar una corriente de hasta 1,2 A a la carga, y con R5 \u1d 120 ohmio, solo hasta 0,5 mA. Al instalar una resistencia con una resistencia de 240 ohmios y, por lo tanto, limitar la corriente de carga a un valor de 2 mA, puede rechazar el disipador de calor para el chip DA2 y el interruptor de corriente externo del convertidor PWM (excluyendo el transistor VT3, la resistencia R2 y conectando el pin 1 DA1 al punto de conexión del inductor L2 y el diodo VDXNUMX). En este caso, las dimensiones del producto serán un poco más grandes que una caja de fósforos. Como clave VT2, puede usar cualquier transistor con un coeficiente de transferencia de corriente de base estática de más de 30 y una corriente de colector permitida de al menos 3 A. El autor usó KT805AM. Tiene buenas propiedades de frecuencia, por lo que las pérdidas por conmutación son bajas. El transistor de efecto de campo IRF3205 "se comporta" muy bien en este lugar: no necesita un disipador de calor con una corriente de hasta 1 A. La inductancia del inductor L1 puede ser de 40 a 600 μH, el único requisito es que debe estar clasificado para una corriente de al menos 1,5 A. Resistencias - MLT, C1-4 con una desviación permisible de la resistencia del valor nominal ± 10 %, resistencia de corte R2 - cable multivuelta SP5-2VB o similar, variable R12 - de cualquier tipo con una resistencia de 4,7 ... 6,8 kOhm. Los condensadores C1 y C4 son de óxido K50-35 con una capacidad de 220 ... 470 microfaradios con una tensión nominal de 63 V, el resto son de cerámica (KD2, K10-7, K10-17it. p.). Establecer una fuente de alimentación se reduce a configurar un voltaje de resistencia de corte R2 de 2,5 V entre los pines 2 y 3 de DA2 (al 50 por ciento de carga). Literatura
Autor: S. Muralev, Dimitrovgrad, Región de Ulyanovsk
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