Лабораторне джерело живлення з регулюванням струму обмеження, 0-30 вольт 3 ампери. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Блоки живлення

 Коментарі до статті

Для налаштування або ремонту радіотехнічних пристроїв необхідно мати кілька джерел живлення. У багатьох будинки вже є такі пристрої, але, як правило, вони мають обмежені експлуатаційні можливості (допустимий струм навантаження до 1 А, а якщо і передбачений струмовий захист, то він інерційний або без можливості регулювати – тригерний). Загалом, такі джерела за своїми технічними характеристиками не можуть конкурувати з промисловими блоками живлення. Придбати універсальне лабораторне промислове джерело досить дорого.

Використання сучасної схемотехніки та елементної бази дозволяють зробити в домашніх умовах джерело живлення, яке за основними технічними характеристиками не поступається кращим промисловим зразкам. При цьому він може бути простим у виготовленні та налаштуванні.

Основні вимоги, яким має задовольняти таке джерело живлення: регулювання напруги в діапазоні 0...30 В; здатність забезпечити струм у навантаженні до 3 А при мінімальних пульсаціях; регулювання спрацьовування струмового захисту. Крім того, спрацювання захисту струму має бути досить швидким, щоб унеможливити пошкодження самого джерела у разі короткого замикання на виході. Можливість плавно регулювати джерело живлення обмеження струму дозволяє при налаштуванні зовнішніх пристроїв виключити їх пошкодження.

Всім цим вимогам задовольняє запропонована нижче схема універсального джерела живлення. Крім того, даний блок живлення дозволяє використовувати його як джерело стабільного струму (до 3 А).

Основні технічні характеристики джерела живлення:

• плавне регулювання напруги в діапазоні від 0 до 30 В;
• напруга пульсацій при струмі 3 А трохи більше 1 мВ;
• плавне регулювання струму обмеження (захисту) від 0 до 3 А;
• коефіцієнт нестабільності за напругою не гірший від 0,001%/В;
• коефіцієнт нестабільності струму не гірше 0,01%/В;
• ККД джерела не гірше 0,6.

Електрична схема джерела живлення, рис. 4.10 складається зі схеми управління (вузол А1), трансформатора (Т1), випрямляча (VD5...VD8), силового регулюючого транзистора VT3 і блоку комутації обмоток трансформатора (А2).

Рис. 4.10. Електрична схема універсального джерела живлення

Схема управління (А1) зібрана на двох універсальних операційних підсилювачах (ОУ), розташованих в одному корпусі, та живиться від окремої обмотки трансформатора. Це забезпечує регулювання вихідної напруги від нуля, а також стабільнішу роботу всього пристрою. А для полегшення теплового режиму роботи силового регулюючого транзистора застосований трансформатор із вторинною секційованою обмоткою. Відведення автоматично перемикаються в залежності від рівня вихідної напруги за допомогою реле К1, К2, що дозволяє, незважаючи на великий струм у навантаженні, застосувати тепловідведення для VT3 невеликих розмірів, а також підвищити ККД стабілізатора.

Блок комутації (А2), щоб за допомогою всього двох реле забезпечити перемикання чотирьох відводів трансформатора, виконує їх включення в наступній послідовності: при перевищенні вихідної напруги рівня 7,5 - включається К1; при перевищенні рівня 15 включається К2; при перевищенні 22 - відключається К1 (у цьому випадку з обмоток трансформатора надходить максимальна напруга). Зазначені пороги задаються стабілітронами (VD11 .VD13). Відключення реле при зниженні напруги виконується у зворотній послідовності, але з гістерезисом приблизно 0,3, тобто. коли напруга знизиться на це значення нижче ніж при включенні, що виключає брязкіт при перемиканні обмоток.

Схема управління (А1) складається із стабілізатора напруги та стабілізатора струму. При необхідності пристрій може працювати в будь-якому з цих режимів. Режим залежить від положення регулятора Р (R18).

Стабілізатор напруги зібраний на елементах DA1.1-VT2-VT3. Працює схема стабілізатора в такий спосіб. Потрібна вихідна напруга встановлюється резисторами "грубо" (R16) та "точно" (R17). У режимі стабілізації напруги сигнал зворотного зв'язку по напрузі (-Uoc) з виходу (Х2) через дільник з резисторів R16-R17-R7 надходить на вхід, що не інвертує операційного підсилювача DA1/2. На цей же вхід через резистори R3-R5-R7 подається опорна напруга +9 В. У момент включення схеми на виході DA1/12 збільшуватиметься позитивна напруга (вона через транзистор VT2 приходить на керування VT3) доти, доки напруга на вихідних клемах Х1-Х2 не досягне встановленого резисторами R16-R17 рівня. За рахунок негативного зворотного зв'язку по напрузі, що надходить з виходу Х2 на вхід підсилювача DA1/2, виконується стабілізація вихідної напруги джерела живлення.

При цьому вихідна напруга визначатиметься співвідношенням:

де .

Відповідно змінюючи опір резисторів R16 ("грубо") і R17 ("точно"), можна змінювати вихідну напругу Iвих від 0 до 30 В.

Коли до виходу джерела живлення підключене навантаження, у його вихідному ланцюзі починає протікати струм, що створює позитивне падіння напруги на резисторі R19 (щодо загального дроту схеми). Ця напруга надходить через резистор R18 точку з'єднання R6-R8. Зі стабілітрону VD2 через R4-R6 подається опорна негативна напруга (-9 В). Операційний підсилювач DA1.2 посилює різницю між ними. Поки різниця негативна (тобто вихідний струм менший за встановлену резистором R18 величини), на виході DA1/10 діє +15 В. Транзистор VT1 буде закритий і ця частина схеми не впливає на роботу стабілізатора напруги.

При збільшенні струму навантаження до величини, коли на вході DA1/7 з'явиться позитивна напруга, на виході DA1/10 буде негативна напруга і транзистор VT1 відкриється. У ланцюгу R13-R12-HL1 протікає струм, який зменшить напругу, що відкриває, на базі регулюючого силового транзистора VT3.

Світло червоного світлодіода (НІ) сигналізує про перехід схеми в режим обмеження струму. У цьому випадку вихідна напруга джерела живлення знизиться до такої величини, при якій вихідний струм буде мати значення, достатнє для того, щоб напруга зворотного струму (Uoп), що знімається з резистора R16, і опорна в точці з'єднання R6-R8-R18 взаємно компенсувалися, тобто. виник нульовий потенціал. В результаті вихідний струм джерела виявиться обмеженим на рівні, що задається положенням двигуна резистора R18. При цьому струм у вихідному ланцюгу визначатиметься співвідношенням:

де .

Діоди (VD3) на входах операційних підсилювачів забезпечують захист мікросхеми від пошкодження у разі включення її без зворотного зв'язку або пошкодження силового транзистора. У робочому режимі напруга на входах ОУ близько до нуля і діоди не впливають на роботу пристрою. Конденсатор С3 обмежує смугу посилюваних частот ОУ, що запобігає самозбудженню та підвищує стійкість роботи схеми.

Особливості конструкції

Частини схеми, виділені пунктиром (вузли А1 та А2), розташовуються на двох друкованих платах розміром 80x65 мм із одностороннього склотекстоліту товщиною 1...3 мм.

Для вузла А1 топологія та розташування елементів показані на рис. 4.11.

Рис. 4.11. Топологія друкованої плати та розташування елементів вузла А1

Вузол А2 може бути виконаний об'ємним монтажем і його розміри залежать від типу реле, що застосовується.

При складанні використані деталі: підстроєні резистори R5 та R6 типу СПЗ-19а; змінні резистори R16.R18 типу СПЗ-4а або. ППБ-1А; постійні резистори R19 типу С5-16МВ на 5 Вт, решта серії МЛТ і С2-23 відповідної потужності.

Конденсатори С1, С2, С3, С10 типу К10-17, електролітичні С4 ... С9 типу К50-35 (К50-32).

Світлодіоди HL1, HL2 підійдуть будь-які з різним кольором свічення. Транзистори VT1, VT2 можуть бути замінені КТ3107А (Б). Силовий транзистор VT3 встановлюється на радіатор площею близько 1000 см кв. Роз'єм Х3 на платі. А1 типу. РШ2Н-2-15.

Реле К1, К2 застосовані польського виробництва типорозміру R-15 з обмоткою на робочу напругу 24 (опір обмотки 430 Ом) - вони за рахунок безкорпусного виконання мають малі габарити і досить потужні перемикаючі контакти.

Мікроамперметр РА1 малогабаритний типу М42303 або аналогічний із внутрішнім шунтом на струм до 3 або 5 А. Для зручності експлуатації джерела живлення схему можна доповнити вольтметром, що показує вихідну напругу.

Мережевий трансформатор Т1 виготовляється самостійно на основі уніфікованого броньового промислового трансформатора потужністю 160 Вт (наприклад, з серії ОСМ1 ТУ16-717.137-83). Залізо у місці розташування каркаса котушки має перетин 40x32 мм. Потрібно видалити всі вторинні обмотки, залишивши тільки мережеву (якщо первинна обмотка розрахована на 380, то з неї змотуємо 300 витків). Намотування починаємо з обмотки 8-9-10 - воно містить 38+38 витків дротом. ПЗП діаметром 0,23 мм. Обмотка 7-6-5-4-3 містить 16+15+15+15 витків проводом ПЕЛ діаметром 1,5 мм. 18+18 відповідно.

При безпомилковому монтажі в схемі вузла А1 потрібно налаштувати тільки максимум діапазону регулювання вихідної напруги 0...30 резистором R5 і максимальний струм захисту 3 А - резистором R6.

Блок комутації (А2) налаштування не потребує. Необхідно лише перевірити пороги перемикання реле К1, К2 та відповідне збільшення напруги на конденсаторі С8.

При роботі схеми в режимі стабілізації напруги світиться зелений світлодіод (HL2), а при переході в режим стабілізації струму червоний (HL1).

Для збільшення максимально допустимого струму в навантаженні до 5 А в схему потрібно буде внести зміни, показані на рис. 4.12 (встановлюється паралельно два силові транзистори). Це викликано необхідністю забезпечити надійну роботу пристрою у разі короткого замикання на вихідних клемах.

Рис. 4.12. Зміна у схемі для струму у навантаженні до 5 А

У найгіршому випадку силові транзистори короткочасно повинні витримувати навантаження за потужністю P=U вх*I=35*5=175 Вт. А один транзистор КТ827А може розсіювати потужність трохи більше 125 Вт.

Перемикаючі напруга з трансформатора Т1 репе К1 і К2 інерційні і не забезпечують миттєве зниження напруги, що приходить з вторинної обмотки Т1, але вони зменшать теплову потужність, що розсіюється, на силових транзисторах при тривалій роботі джерела.

У разі виконання джерела живлення на струм 5 А необхідно також зменшити номінал резистора R19 до 0,2 Ом та з урахуванням цього перерахувати значення резистора R18 за формулою:

Автор: Шелестов І.П.

Дивіться інші статті розділу Блоки живлення.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих ​​для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву Струна нано-гітари грає сама 22.10.2019 Вчені з Університету Ланкастера та Оксфордського університету (Великобританія) створили "нано-струну", яка вібрує без будь-якого зовнішнього впливу. Крихітний провід, що нагадує гітарну струну, може рухатися безпосередньо від електричного струму. Для створення пристрою дослідники взяли вуглецеву нанотрубку, що є дріт діаметром близько трьох нанометрів, приблизно в 100 000 разів тонше струни гітари. Вони прикріпили "струну" на металеві опори на кожному кінці, а потім охолоджували до температури на 0,02 градуси вище за абсолютного нуля, який дорівнює -273,15°С. Центральна частина проводу була вільна для вібрації, яку дослідники могли виявити, пропускаючи через дріт струм і вимірюючи зміну електричного опору. Подібно до того, як гітарна струна вібрує, коли її смикають, дріт вібрує, коли її приводить в рух електричну напругу. Дивно, але коли вони повторили експеримент без зовнішніх сил, дріт теж почав рухатися. Струм "нано-гітари" грала сама по собі. Тож яку ноту грає нано-гітара? Нанотрубка набагато тонша за струну гітари, тому вона коливається з набагато вищою частотою - в межах ультразвукового діапазону. Тож ніхто не зможе її почути. Але присвоїти цьому звуку "ноту" все-таки можна. Її частота становить 231 мільйон герц, що означає, що це струна А (нота "ля") на висоті 21-ї октави вище стандартного налаштування. Таку наноструну можна використовувати для посилення крихітних сил, наприклад, у нових мікроскопах, або для вимірювання в'язкості екзотичних квантових рідин.

Інші цікаві новини:

▪ Побутовий датчик аналізу ДНК та рівня забруднення навколишнього середовища

▪ Електромобіль від BMW

▪ Спів стимулює імунну систему

▪ Навушники простежать за здоров'ям мозку та порекомендують музику для настрою

▪ Робот-павук

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Початківцю радіоаматору. Добірка статей

▪ стаття Теплі вікна. Поради домашньому майстру

▪ стаття Де жили люди у кам'яному віці? Детальна відповідь

▪ стаття Масляний крес. Легенди, вирощування, способи застосування

▪ стаття Чутливий металошукач. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Ромські прислів'я та приказки. Велика добірка

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт

www.diagram.com.ua
2000-2024