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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA UPS fuente de alimentación de laboratorio. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Fuentes de alimentación En el artículo, el autor explica cómo fabricar una fuente de alimentación de laboratorio necesaria en la práctica de radioaficionados a partir de una fuente de alimentación ininterrumpida defectuosa u obsoleta. El objetivo principal de los sistemas de alimentación ininterrumpida (UPS) es el suministro de energía a corto plazo a diversos equipos de oficina (principalmente computadoras) en situaciones de emergencia cuando no hay tensión de red. El UPS incluye una batería (generalmente de 12 V), un convertidor elevador de voltaje y una unidad de control. En modo de espera, la batería se recarga, en modo de emergencia, se enciende el convertidor de voltaje. Como todos los equipos, los UPS fallan o se vuelven obsoletos. Por lo tanto, se pueden utilizar como base para la fabricación, por ejemplo, de una fuente de alimentación (PSU) de laboratorio. Los más adecuados para esto pueden ser los SAI en los que los convertidores de tensión funcionan a bajas frecuencias (50...60 Hz) e incluyen un potente transformador elevador, que también puede funcionar como transformador reductor. Para fabricar una fuente de alimentación de laboratorio se utilizó como “donante” el SAI KIN-325A. Durante el desarrollo, la tarea era obtener un circuito simple, utilizando tantos elementos como fuera posible del “donante”. Además del transformador y la carcasa, se utilizaron potentes transistores de efecto de campo, diodos rectificadores, un microcircuito de amplificador operacional cuádruple, un relé electromagnético, todos los LED, un varistor, algunos conectores, así como condensadores cerámicos y de óxido. El circuito de alimentación se muestra en la Fig. 1. La tensión de red se suministra al devanado primario del transformador T1 (marcado RT-1B) a través del fusible FU1 y el interruptor de alimentación SA425. El varistor RU1, conectado en paralelo a este devanado, junto con el cartucho fusible, protege la fuente de alimentación del aumento de tensión de la red. A través de la resistencia limitadora de corriente R1 y el diodo VD1, se alimenta el LED HL1, señalando la presencia de tensión de red.
Un potente rectificador en conjuntos de diodos VD2-VD5 está conectado al devanado II (con un grifo en el medio, tensión nominal 16 V) del transformador T1. Dependiendo de la posición de los contactos del relé K1.1, el rectificador funciona como un rectificador de onda completa con un terminal común del transformador (que se muestra en la Fig. 1) y un voltaje de salida de aproximadamente 10 V, o como un puente con un voltaje de salida de aproximadamente 20 V. El voltaje de salida de este rectificador se suministra al elemento regulador: el transistor de campo VT1. Los condensadores C1 y C3 suavizan las ondulaciones del voltaje rectificado, la resistencia R2 es un sensor de corriente. La resistencia R17 asegura la carga mínima del estabilizador de voltaje en ausencia de carga externa. El rectificador de baja potencia se ensambla mediante diodos VD6-VD9 y condensadores de suavizado C2 y C5. Alimenta el regulador de voltaje paralelo en el chip DA1, el amplificador operacional DA2, el relé K1 y el ventilador M1. El LED HL2 señala la presencia de tensión en la salida de este rectificador. Se ensambla un estabilizador de voltaje ajustable en el amplificador operacional DA2.3 y el transistor VT1. El voltaje de referencia al regulador de voltaje (resistencia R11) proviene de la salida del estabilizador en el chip DA1. El voltaje de salida de la fuente de alimentación del motor de la resistencia de recorte R12 se suministra a la entrada inversora del amplificador operacional DA2.3. Esta resistencia establece el voltaje máximo de salida. El limitador de corriente ajustable está montado en los amplificadores operacionales DA2.1 y DA2.2. Se suministra un voltaje proporcional a la corriente de salida del sensor - resistencia R2 al amplificador de voltaje en el amplificador operacional DA2.1 y luego al amplificador operacional DA2.2, que lo compara con el estándar suministrado a su no inversor. entrada desde la salida del divisor resistivo R4R7R8. Las resistencias R7 y R8 establecen el umbral límite de corriente. El transistor VT2 controla el relé K1. Funcionará cuando el voltaje en la puerta de este transistor exceda el valor umbral (para el transistor indicado en el diagrama, el voltaje umbral es 2...4 V). La resistencia recortadora R19 establece el voltaje de salida de la fuente de alimentación, por encima del cual el relé conmuta el voltaje de salida del rectificador. El transistor VT3 junto con el termistor RK1 controla el ventilador M1. Se enciende cuando la temperatura del disipador de calor en el que están instalados el transistor y el termistor VT1 supera un valor preestablecido. La temperatura umbral la establece la resistencia R15. La tensión de alimentación del termistor se estabiliza mediante un estabilizador paramétrico VD11R16. El exceso de voltaje de suministro del relé K1 cae a través de la resistencia R13 y del ventilador M1, a través de la resistencia R18. Si la corriente de carga no excede el valor umbral, el voltaje en la entrada no inversora del amplificador operacional DA2.2 es mayor que el voltaje en el inversor, en su salida hay un voltaje cercano al voltaje de suministro, por lo tanto el diodo VD10 está cerrado y no fluye corriente a través del LED HL3. En este caso, el voltaje de control a la puerta del transistor de efecto de campo VT1 se suministra desde la salida del amplificador operacional DA2.3 a través de la resistencia R14 y el estabilizador de voltaje funciona. Si el voltaje de salida del estabilizador es inferior a 4 V, el transistor VT2 se cierra y el relé K1 se desactiva. En este caso, el voltaje en el drenaje del transistor VT1 es de 10 V. Cuando el voltaje de salida es superior a 4 V, el transistor VT2 se abre y se activa el relé K1. Como resultado, el voltaje en el drenaje del transistor VT1 aumenta a 20 V. Esta solución técnica permite aumentar la eficiencia del dispositivo. Cuando la corriente de carga excede el valor umbral, el voltaje en la salida del amplificador operacional DA2.2 disminuirá, el diodo VD10 se abrirá y el voltaje en la puerta del transistor VT1 disminuirá a un valor que asegure el flujo de la corriente establecida. . En este modo, la corriente fluye a través del LED HL3 y señala la transición al modo de limitación de corriente. La corriente límite se establece mediante la resistencia R8 en el rango de 0...0,5 A y R7 en el rango de 0...5 A. Los condensadores C4 y C6 garantizan la estabilidad del limitador de corriente. Aumentar su capacidad aumenta la estabilidad, pero reduce el rendimiento del limitador de corriente. El dispositivo utiliza resistencias fijas - S2-23, P1-4 o importadas, resistencias de sintonización - SP3-19, resistencias variables - SP4-1, SPO. Para que la escala de resistencias variables que regulan voltaje o corriente sea lineal, deben ser del grupo A. Termistor - MMT-1. La resistencia R2 está hecha de un trozo de cable PEV-2 0,4, de 150 mm de largo. Además de la función de sensor de corriente, también funciona como fusible en caso de situaciones de emergencia. Los condensadores de óxido se importan, en lugar de no polares se pueden utilizar cerámicos K10-17. El ventilador es un ventilador de computadora con un consumo de corriente de 100...150 mA, su ancho debe ser igual al ancho del disipador de calor. Relé: cualquiera, diseñado para una corriente de conmutación de 10 A y una tensión nominal de devanado de 12...15 V. XS2, XS3: enchufes o bloques de terminales. La mayoría de los elementos se colocan sobre dos placas de circuito impreso hechas de lámina de fibra de vidrio por un lado con un espesor de 1,5...2 mm. En el primero (Fig. 2) se ensamblan los rectificadores, se montan los transistores VT2, VT3 con sus elementos "circundantes" y algunas otras partes. Los conductores impresos que conectan los elementos de un potente rectificador están "reforzados": sobre ellos se sueldan trozos de alambre de cobre estañado con un diámetro de 1 mm. Los terminales "estándar" del transformador T1 están cableados y equipados con dos enchufes. Si planea usarlos, en la primera placa se montan los enchufes correspondientes, que se desoldan de la placa UPS "nativa".
La segunda placa (Fig. 3) contiene todos los microcircuitos, LED y algunos otros elementos. En el lado libre de conductores impresos se pega el pulsador SA1 (P2K o similar). Los LED deben encajar en los orificios "estándar" en la pared frontal de la caja y se debe pegar un pulsador "estándar" al interruptor.
La primera placa se instala junto a la pared trasera de la caja, la segunda, cerca de la parte frontal. Para fijar las placas se utilizan dos tornillos y soportes de plástico de montaje "estándar" en la cubierta superior de la caja. Un transistor VT30, un termistor y un ventilador se colocan sobre un disipador de calor con aletas con unas dimensiones externas de 60x90x1 mm (se instala entre las placas). Se coloca un tubo termorretráctil sobre el termistor y luego se pega al disipador de calor al lado del transistor. Dado que cuando cambia la temperatura del termistor, el transistor de efecto de campo VT3 se abre y cierra suavemente, el ventilador comienza a girar y se detiene también suavemente. Por lo tanto, el transistor VT3 puede calentarse notablemente y no se puede reemplazar por uno de baja potencia, por ejemplo el 2N7000. En el panel frontal (Fig.4), se instalan resistencias variables y conectores XS2 y XS3 en los orificios, a los que se sueldan la resistencia R17 y el condensador C7. El bloque de enchufe XP1 y el enchufe XS1 son “nativos”, están ubicados en la pared trasera en su parte inferior. El conector XS1 se puede utilizar para conectar cualquier dispositivo que funcione simultáneamente con una fuente de alimentación de laboratorio, como por ejemplo un osciloscopio.
La configuración comienza estableciendo el voltaje de salida máximo. Esto se hace usando la resistencia R12, el control deslizante de la resistencia R11 debe estar en la posición superior en el diagrama. Si no planea incorporar un voltímetro a la fuente de alimentación, la resistencia R11 está equipada con un mango con un puntero y su escala está calibrada. Cuando el transistor VT2 está abierto, al seleccionar la resistencia R13, el voltaje nominal se establece en el relé K1, y cuando VT3 está abierto, la resistencia R18 se usa para configurar el voltaje a 12 V en el ventilador M1. La temperatura de encendido del ventilador se regula con la resistencia R15. Para configurar un limitador de corriente, se conectan en serie a la salida de la fuente de alimentación un amperímetro y una resistencia de carga variable con una resistencia de 10...15 ohmios y una potencia de 50 W. Los controles deslizantes de resistencia R4 y R7 están colocados en la posición izquierda según el diagrama, el control deslizante R8 está colocado en la derecha. La resistencia de carga debe tener la máxima resistencia. Cuando el voltaje de salida es de aproximadamente 10 V, la resistencia de carga establece la corriente en 5 A y la resistencia R5 establece el voltaje en 0,9...1 V en la salida del amplificador operacional DA2.1. Usando una resistencia de carga, aumente la corriente de carga de salida a 6 A y, girando suavemente el control deslizante de la resistencia R4, encienda el LED HL3 (encienda el modo de limitación de corriente) y luego ajuste la corriente de salida a 4 A con la resistencia R5. Al mover el control deslizante de la resistencia R7 hacia la derecha (según el diagrama), la corriente de salida debería disminuir a cero. En este caso, se puede utilizar la resistencia R8 para regular la corriente de salida en el rango 0...0,5 A. Si no planea incorporar un amperímetro a la fuente de alimentación, las escalas de estas resistencias están calibradas. Para hacer esto (en modo de limitación de corriente), se cambian el voltaje de salida y la resistencia de carga, se establece el valor de corriente requerido y se colocan marcas en la escala. En este caso, en el rango de 0...0,5 A, la corriente se establece mediante la resistencia R8 (la resistencia R7 debe estar en la posición "0"), y en el rango de 0...5 A, mediante la resistencia R7 ( resistencia R8 - en la posición "0") . En el modo de límite actual, puede cargar baterías y baterías recargables. Para hacer esto, configure el voltaje final y la corriente de carga, y luego conecte la batería (batería). Otra dirección para perfeccionar el suministro de energía propuesto es la instalación de un voltímetro digital, un amperímetro o un dispositivo de medición combinado integrado. Autor: I. Nechaev
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