Лабораторне джерело постійної напруги та струму

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Блоки живлення

 Коментарі до статті

те лабораторне джерело живлення радіоапаратури - результат практичної діяльності невеликої групи хлопців із підліткового радіотехнічного клубу "Радар" (м. Пенза). Він цікавить тих, хто займається розробкою апаратури на операційних підсилювачах і сучасних мікросхемах, що вимагають одно- і двополярної напруги живлення, що регулюється в досить широкому діапазоні.

Особливістю цього лабораторного джерела живлення є вузол захисту. Відомо, що для деяких мікросхем, розрахованих на живлення джерела двополярної напруги, неприпустима ситуація, коли одна з них відсутня. Для виключення таких ситуацій в пропонованому блоці передбачена система захисту, що блокує роботу будь-якого з плечей пристрою при замиканні в іншому плечі. Після усунення причини замикання джерело живлення автоматично перетворюється на нормальний режим роботи.

Технічні характеристики пристрою

• Межі регулювання вихідної напруги, ......+1,25...18
• Інтервал регулювання обмеження струму навантаження, А......0,01...1,2
• Рівень пульсацій у режимі джерела струму при Iн=0,1 А, мВ......10
• Напруга порога спрацьовування пристрою блокування, ......1

Параметри пристрою в режимі джерела напруги відповідають довідковим даним на мікросхемні стабілізатори напруги, що використовуються в ньому [1, 2].

Конструктивно воно складається із двох функціонально закінчених блоків: двополярного джерела живлення навантажень та вузла захисту від замикання, змонтованих на окремих друкованих платах.

Схема першого з цих блоків показано на рис. 1. Обмотки II і III мережевого трансформатора Т1, діодні мости VD1 - VD4 і VD5 - VD8 утворюють джерело двополярної нестабілізованої напруги +23...24, живить всі вузли і блоки пристрою. Джерелом живлення мікросхеми DA1 з її мінусового висновку служить стабілізатор напруги R11VD14, а мікросхеми DA3 - стабілізатор R1VD9.

За функціонуванням і схемотехнікою обидва плечі джерела живлення симетричні, тому докладніше розглянемо роботу лише одного з них - плюсового.

Нестабілізована однополярна напруга (не більше +25 В), пульсації якої згладжують конденсатори С1 і С2 через вимірювальний резистор R5, що входить у вимірювальний міст, утворений резисторами R2.1 - R5 і стабілітронами VD10 і VD11, подається на вхід (вивід 2 стабілізатора DA2 з вихідною напругою, що регулюється змінним резистором R10. Живлення вимірювального моста забезпечує джерело струму, виконане на польовому транзисторі VT1.

Поки вихідний струм стабілізатора менше встановленого значення, падіння напруги на резисторі R5 мало, напруга на прямому виході DA1 більша, ніж на інверсному, і на виході 6 ОУ напруга близько до +21 В. Діоди HL1 і VD13 закриті і не впливають на роботу стабілізатора DA2.

Якщо вихідний струм стає рівним пороговому значенню, встановленому резистором R2.1, в роботу включається вимірювальний міст. ОУ DA1 перетворюється на лінійний режим, у якому виконується рівність

UR2.1 + UR3 = UR5 + Uст VD10.

У такому разі вихідна напруга плеча залежатиме від напруги на виході ОУ, який у свою чергу відстежує падіння напруги на резисторі R5, тобто струм навантаження, при якому виконується вказана вище рівність. Отже, під час співвідношень R3/R4 = 1 і Uст VD10 = Uст VD11

Iн = R2.1/R4.Uст VD11/R5.

Цією спрощеною формулою можна скористатися, якщо виникне потреба перерахувати параметри вимірювального мосту з урахуванням наявної елементної бази чи інших вимог. Для точного відстеження менших струмів навантаження опір резистора R5 бажано збільшити. При цьому відповідно знизиться верхня межа обмеження струму навантаження.

Принципово працює і мінусове плече джерела живлення.

Схема блоку захисту пристрою від замикання з його виході чи навантаженні наведено на рис. 2. При подачі на його входи двополярної вихідної напруги транзистори VT4 і VT7 відкриваються і тим самим шунтують: транзистор VT4 - ланцюг, утворений світлодіодом HL3, резистором R25 і випромінюючим діодом оптрона U1, а транзистор VT7 - ланцюг 4. Транзистори VT29 та VT2 у цей час закриті. Такий стан елементів цих ланцюгів системи захисту відповідає роботі пристрою без замикань у зовнішніх ланцюгах.

Припустимо, що замикання сталося у навантаженні, підключеному до виходу плюсового плеча джерела живлення. У такому разі транзистор VT4 закривається. Це призводить до відкривання транзистора VT6 (через стабілітрон VD24 та резистор R30), що виключає взаємне блокування системи захисту. Транзистор VT7 після блокування мінусового плеча залишається відкритим струмом, що надходить до його бази через резистор R27 і діод VD23. Одночасно відкриваються світлодіод HL3, сигналізуючи про виникнення замикання в ланцюзі +Uвих, та випромінювач оптрона U1. Внаслідок цього різко зростає струм фотодіода цього оптрона, відкривається транзистор VT8 і струмом колектора блокує роботу стабілізатора DA4 мінусового плеча пристрою.

Так працює і аналогічна частина блоку захисту при замиканні навантаження мінусового плеча пристрою. Поріг же спрацьовування блоку захисту по напрузі визначається сумарним падінням напруги на діоді VD19 (VD22), емітерному переході транзистора VT4 (VT7), резисторі R20 (R26) і в нашому випадку становить приблизно 1 В. Підвищити напругу спрацьовування можна заміною діодом резисторів R20 та R26 з надійного відкривання транзисторів VT4, VT7.

Оскільки напруга на виході блокованих стабілізаторів DA2 і DA4 не перевищує 1,3, резистори R21, R23, R24, діод VD20, стабілітрон VD21 і транзистор VT3 плюсового плеча, а також аналогічні елементи мінусового плеча можна виключити, так як взаємного блокування плечей . Передбачені ці елементи для випадку, коли необхідно підвищити (для мінусового плеча - зменшити) напруга порога спрацьовування захисту. При цьому бажано передбачити відключення від нього і напруги живлення %10 В. Інакше неможливо встановити вихідну напругу менше, ніж значення порога спрацьовування, оскільки блок захисту фіксуватиме замикання в навантаженні і блокуватиме протилежне плече. Блок живлення працюватиме без системи захисту.

Його друкована плата виготовлена ​​з одностороннього фольгованого склотекстоліту. Розміщення деталей показано на рис. 3. Усі постійні резистори - МЛТ, змінні R2.1 і R2.2 - здвоєний резистор СП3-4аМ групи А, R10 та R17 - тієї ж групи А, але одинарні. Оксидні конденсатори С1, С2 та С5, С6 – К50-35, С4 та С8 – серії К53, C3 та С7 – будь-які керамічні, наприклад КМ-6. Діоди КД208А (VD1-VD8) замінні на аналогічні серії КД226, а КД105А (VD12, VD18) - будь-які з серій КД208, КД209, КД226, діоди VD13 і VD17 - будь-які малопотужні кремнієві. Номінальну напругу стабілізації стабілітронів VD10, VD11 і VD15, VD16 (Д818Е або серії КC190) можна вибрати в межах 9...11 з мінімальним тепловим дрейфом.

Польові транзистори VT1 ​​і VT2 (КП303 з літерним індексом А, В, Ж або І) бажано відібрати початковим струмом стоку - в межах 2...4 мА.

Мережевий трансформатор Т1, використаний у пристрої від розібраного блоку живлення зарубіжного виробництва. Підійде будь-який інший, у тому числі саморобний, що забезпечує на кожній з його вторинних обмоток змінну напругу 17...18 при струмі навантаження не менше 1,4 А.

Стабілітрони VD11 та VD15 розташовані з боку друкованих провідників плати. Стабілізатори DA2 та DA4 встановлені на ребристі тепловідведення, які гвинтами укріплені на друкованій платі з боку інших деталей. Для найкращого теплового контакту стабілізатори попередньо покриті шаром теплопровідної пасти.

Налагодження основного блоку пристрою проводиться при відключеному блоці захисту і полягає в ретельній перевірці монтажу і всіх з'єднань і, якщо треба, припасуванні напруги, що забезпечують роботу мікросхем, і налаштування вимірювального моста.

Відразу після підключення пристрою до мережі слід перш за все виміряти напругу на конденсаторах С1, С2 і С5, С6, що згладжують пульсації двополярного випрямляча, і стабілітронах VD9, VD14, що забезпечують живленням ОУ DA1 і DA3. Напруга на конденсаторах не повинна перевищувати +25 В, а на стабілітронах - бути в межах +9,5...10,5 В. до 10, а світлодіоди HL17 і HL1,25 при цьому не горіти. Максимальні значення цих напруг встановлюють добіркою резисторів R18 та R1.

Функціонування вимірювальних мостів плечей пристрою контролюють вольтметром високоомним постійного струму, підключаючи його до вхідних висновків ОУ DA1 і DA3. Напруга на інверсному вході кожного з ОУ (щодо загального дроту) має бути негативнішою за напругу на неінвертуючому вході. Різниця в рівнях цих напруг змінюватиметься пропорційно опорам резисторів R2.1 і R2.2 "Обмеження Iвих". При рівності напруги пристрій повинен перемикатися з джерела напруги в режим джерела струму (або навпаки).

Початкового значення обмеження струму навантаження (0,01 А) домагаються підбором відповідних резисторів (R3 і R13) вимірювальних мостів при положенні змінного валу резистора R2 в положенні мінімального опору.

Друкована плата блоку захисту, розміщення деталей на ній та підключення до плати блока живлення зображені на рис. 4. Усі резистори – МЛТ-0,25. Транзистор VT3 – будь-який із серії К361, а VT6 – будь-який із серії КТ315. Коефіцієнт передачі струму бази транзисторів КТ3102Е (VT4, VT5) та КТ3107К (VT7, VT8) має бути не менше 400.

Монтажні плати блоку живлення, скріплені на зразок етажерки (рис. 5), та мережевий трансформатор розміщені в корпусі з внутрішніми розмірами 210x90x90 мм із пластин текстоліту товщиною 5 мм.

Усі елементи та органи управління блоком, а також гнізда-затискачі для підключення навантажень та заземлення винесені на лицьову панель корпусу (рис. 6).

Там знаходиться і вольтметр постійного струму (PV1 на рис. 7), що дозволяє контролювати напругу на виході будь-якого з плечей блоку живлення.

Потужність, що розсіюється мікросхемами DA2 та DA4, не повинна перевищувати 10 Вт. Це обмежує максимальний вихідний струм джерела значенням 1,2 А при вихідній напрузі більше +15 В. При меншій вихідній напрузі падіння напруги на вказаних мікросхемах збільшується, допустимий вихідний струм зменшується і при вихідній напрузі 1,25 В становить 10/(24-1,25, 0,44)=10 А. Кожну пару стабілітронів VD11, VD15 і VD16, VD10 можна замінити на один стабілітрон на напругу 15...1 В. Половину напруги стабілітрону для подачі на неінвертуючі входи ОУ DA3 і DA68 при цьому слід отримати за допомогою дільника із двох однакових резисторів опором 1 кОм, включених так, як стабілітрони на схемі рис. 10. Застосування термостабільних стабілітронів не виправдане, оскільки такими є лише при робочому струмі XNUMX мА, а тут струм через них значно менше.

При роботі блоку в режимі стабілізації напруги при вихідній напрузі 1,25 закриває зсув на світлодіодах HL1 і HL2 становить близько 20 В, що для них неприпустимо. Тому послідовно з кожним їх слід включити будь-який малопотужний кремнієвий діод або просто не встановлювати резистори R9 і R19. Стабілітрони VD21 і VD24 для надійного закривання транзисторів VT3 і VT6 повинні мати гарантовано більшу напругу стабілізації, ніж VD9 і VD14, тому краще використовувати їх з індексами Г або Д. Для того щоб транзистори VT5 і VT8 не відкривалися зворотними струмами неосвітлених фото. U1.2, їх переходи база-емітер слід зашунтувати резисторами 2.2...510 кОм.

література

1. Нефьодов А., Головіна В. Мікросхеми КР142ЕН12. – Радіо, 1993, № 8, с. 41, 42; 1994 № 1, с. 45.
2. Нефьодов А., Головіна В. Мікросхеми КР142ЕН18А, КР142ЕН18Б. – Радіо, 1994, № 3, с. 41, 42.
3. Хоровіц П., Хілл У. Мистецтво схемотехніки, том 1. – М.: Світ, 1986.

Автор: О.Музиків, м.Пенза

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 Кава – захист від інсульту 10.10.2010 За даними дослідження, проведеного в Кембриджському університеті (Англія) за участю понад 20 тисяч чоловіків та жінок європейської раси віком від 39 до 79 років, кава, можливо, захищає від інсультів. За 12 років у цій неабиякій вибірці відмічено 855 випадків інсульту. Серед любителів кави їх було на 29% менше, ніж серед тих, хто надає перевагу іншим напоям. Причому неважливо, яким способом готувався кава-еспресо, просте кип'ятіння, краплинна кавоварка або інший спосіб. Так само діє і кава без кофеїну, і навіть розчинна кава. Захисний ефект стосується і тих, хто випиває щодня чотири чашки, і тих, кому вистачає однієї. Причини явища залишаються неясними, але припускають, що може бути пов'язані з розширенням судин мозку під впливом кави.

Інші цікаві новини:

▪ З віком люди стають милосерднішими

▪ Huawei вже працює над зв'язком 6G

▪ LG KiZON - електронний пристрій, що носиться для дитини

▪ Балакучі автомобілі

▪ Нанопроводи на графені ростуть самі

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ Розділ сайту Основи першої медичної допомоги (ОПМП). Добірка статей

▪ стаття Копіювальний папір. Історія винаходу та виробництва

▪ стаття Коли і де з'явилися перші складані ножі? Детальна відповідь

▪ стаття Нут. Легенди, вирощування, способи застосування

▪ стаття Практичні конструкції антен DJ9BV на діапазон 144 МГц. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Розблокування мобільних телефонів Siemens Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

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