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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Alimentatore da laboratorio a commutazione 0-30 volt, 0,01-5 ampere. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Alimentatori Il dispositivo proposto stabilizza la tensione di alimentazione del carico e limita la corrente da essa consumata, passando alla modalità di stabilizzazione della corrente. La modalità di funzionamento a impulsi garantisce un'elevata efficienza in tutte le modalità operative. Il dispositivo non teme cortocircuiti prolungati in uscita. Può servire come fonte di corrente per elettrolisi, galvanica e altri processi che richiedono una corrente stabile o limitata. Il dispositivo può essere utilizzato per caricare quasi tutti i tipi di batterie. Molte descrizioni di alimentatori da laboratorio sono state pubblicate nella letteratura radioamatoriale. La sorgente proposta si distingue per ampia funzionalità, semplicità e alta efficienza. Nella fig. 1 ne mostra lo schema funzionale.
La base del dispositivo è uno stabilizzatore di tensione step-down con regolazione della larghezza dell'impulso sul transistor di commutazione VT1. Dopo gli elementi di accumulo - induttore L1 e condensatore C1 - sono inclusi il limitatore di corrente lineare A1 regolabile in sequenza e lo stabilizzatore di tensione A3. Il diodo VD1 garantisce il flusso della corrente dell'induttore L1 nel condensatore C1 e il carico quando il transistor di commutazione VT1 è chiuso. La corrente di carico è limitata dall'alto dal nodo A1 da 10 mA a 5 A. Lo stabilizzatore di tensione A3 consente di regolare la tensione di uscita da 0 a 30 V. Gli amplificatori differenziali A2 e A4 con un guadagno di circa 5 controllano la caduta di tensione tra i blocchi A1 e A3. Quando almeno uno di essi è troppo grande, il transistor di commutazione VT1 si chiude in base al segnale proveniente dal regolatore di larghezza di impulso A5. Ciò consente di ottenere un'elevata efficienza e stabilizzazione non solo della tensione di uscita, ma anche della corrente. La bassa dissipazione di potenza sugli elementi di controllo aumenta l'affidabilità del dispositivo e consente di ridurne il peso e le dimensioni riducendo le dimensioni dei dissipatori di calore rispetto al controllo lineare. Nella fig. La Figura 2 mostra un diagramma schematico del dispositivo.
I componenti VT4, VD5, L1, C8 corrispondono a VT1, VD1, L1, C1 in Fig. 1. Il regolatore dell'ampiezza dell'impulso A1 è assemblato sugli elementi VT3-VT1, C3, VD1, HL3, R8-R5. Il limitatore di corrente A1 è assemblato secondo un circuito stabilizzatore di corrente che utilizza transistor VT6 e VT7, diodi VD6-VD10 e resistori R10-R20, uno dei quali è collegato tramite l'interruttore SA2. Il regolatore di tensione regolabile A3 è assemblato sul chip DA4. L'amplificatore differenziale A2 (vedi Fig. 1) è un amplificatore operazionale ad alta tensione KR1408UD1 (DA3) con resistori R21, R23, R25, R26. Amplificatore differenziale simile A4 - DA5, R28, R31.R33, R34. La tensione di rete dell'avvolgimento II, ridotta a 30 V dal trasformatore T1, raddrizza il ponte a diodi VD4 e livella il condensatore C4. Questa tensione (circa 40 V) è la tensione di ingresso per lo stabilizzatore di commutazione. Il resistore R1 e il diodo zener VD1 formano uno stabilizzatore parametrico della tensione di alimentazione dell'oscillatore principale, realizzato su un transistor unigiunzione VT2. Il transistor VT3 è un amplificatore di corrente dell'oscillatore principale. La scelta del transistor KT825G come transistor di commutazione (VT4) è dovuta alla sua elevata affidabilità e ampia disponibilità. La frequenza di generazione di 40 kHz è stata selezionata in base alle proprietà di frequenza del transistor KT825G. Uno stabilizzatore parametrico di tensione di circa 2 V è assemblato sul resistore R1 e sul LED HL2 per fissare il livello di tensione sull'emettitore del transistor di controllo VT1. Il diodo VD3 impedisce la fornitura di tensione inversa alla giunzione dell'emettitore di questo transistor. L'apertura e la commutazione del transistor VT4 collega l'induttore L1 all'uscita del raddrizzatore sul ponte a diodi VD4. La corrente che scorre attraverso l'induttore L1 carica il condensatore di accumulo C8. Modificando la tensione alla base del transistor VT1, è possibile regolare la larghezza degli impulsi che aprono il transistor VT4 e, di conseguenza, la tensione sul condensatore di memorizzazione C8. Il limitatore di corrente A1 è costituito da elementi discreti. Il rifiuto di utilizzare il chip LT1084 è dovuto alla sua tensione di ingresso massima non sufficientemente elevata (37 V). Inoltre, l'uso di elementi discreti aumenta l'efficienza. La caduta di tensione sul resistore di impostazione della corrente dello stabilizzatore integrato è di 1,25 V; con una corrente di 5 A, su questo resistore vengono dissipati 6,25 W di potenza. Nel limitatore di corrente applicato, la caduta di tensione sul resistore di impostazione della corrente UR è uguale alla differenza tra la caduta di tensione sul circuito a diodi VD6-VD10 e la tensione dell'emettitore di base del transistor composito VT6VT7. In questo caso UR è pari a circa 0,6 V. La potenza dissipata dal resistore R20 (al limite di 5 A) è pari a circa 3 W. La resistenza del resistore di impostazione della corrente R viene calcolata utilizzando la formula R=UR/I, dove I è la corrente limite richiesta. La copia dell'autore implementa 11 limiti di corrente: 10, 50, 100, 250, 500, 750 mA; 1, 2, 3, 4, 5 A. Corrispondono ai resistori R10-R20. Poiché la tensione sul condensatore C8 varia in un ampio intervallo, la corrente attraverso lo stabistore, composto dai diodi VD6-VD10, determina lo stabilizzatore sul transistor VT5 e sul LED HL2. Il resistore R22 nel circuito di emettitore del transistor VT5 imposta la corrente attraverso il circuito VD6-VD10 entro 10...12 mA. Lo stabilizzatore di tensione regolabile A3 è realizzato sul chip DA4. I diodi VD13, VD14 aiutano a migliorarne l'affidabilità. Attraverso questi diodi, quando l'alimentazione viene disconnessa dalla rete, i condensatori C12 e C13 si scaricano, eliminando l'autoeccitazione dello stabilizzatore. Per ottenere una tensione di uscita pari a zero, una tensione di polarità negativa dallo stabilizzatore DA27 viene fornita al circuito dell'elettrodo di controllo attraverso un divisore R30R2. Il raddrizzatore sul ponte a diodi VD2 e gli stabilizzatori integrati DA1, DA2 alimentano anche un voltmetro digitale sul microcircuito KR572PV2A, assemblato secondo uno circuito standard. I segnali di uscita degli amplificatori operazionali DA3 e DA5 attraverso i diodi VD11 e VD12 vengono forniti a un partitore resistivo di carico comune R3R4. Il LED HL3 si trova sul pannello frontale e segnala che l'alimentatore è entrato nella modalità limite di stabilizzazione corrente. Un aumento della caduta di tensione sul limitatore di corrente o sullo stabilizzatore di tensione provoca un aumento della tensione sul resistore R4. Quando supera il valore di soglia (circa 3 V), il transistor VT1 si apre, accorciando gli impulsi del generatore sul transistor VT2. Costruzione e dettagli L'alimentatore è montato in un alloggiamento di dimensioni 90x170x270 mm. Il transistor VT4 e il diodo VD5 sono installati senza distanziali isolanti su un dissipatore di calore con un'area di 200 cm2. Un transistor VT400 (tramite una guarnizione isolante) e uno stabilizzatore DA2 sono montati su un dissipatore di calore con una superficie di 6 cm4. Per aumentare la stabilità della temperatura, si consiglia di installare i diodi VD6-VD10 sul dissipatore di calore il più vicino possibile al transistor VT6. Il dispositivo è assemblato su una breadboard universale; non è stato sviluppato alcun circuito stampato. Il trasformatore T1 è costituito dal trasformatore di rete di un televisore a tubo. Il circuito magnetico viene smontato e le bobine rimosse. Avvolgono gli avvolgimenti del filamento (si trovano nello strato superiore e sono avvolti con filo del diametro maggiore), contando le spire. Moltiplicando questo numero di spire per 5, otteniamo il numero di spire dell'avvolgimento II. Successivamente, gli avvolgimenti anodici di entrambe le bobine vengono completamente avvolti su una bobina. Quindi, su ciascuna bobina, metà del numero di spire dell'avvolgimento II viene avvolto alla rinfusa in due fili dell'avvolgimento dell'anodo. Il diametro del filo dell'avvolgimento dell'anodo di 0,8 mm corrisponde ad una sezione trasversale di 0,5 mm2. Avvolgendo due fili si ottiene una sezione equivalente di 1 mm2, che consente una corrente di carico di 5 A. Moltiplicando il numero di spire dell'avvolgimento del filamento per 3, otteniamo il numero di spire dell'avvolgimento III. Questo avvolgimento può anche essere avvolto in due fili su una delle due bobine. A causa del basso consumo di corrente dell’avvolgimento III, l’asimmetria del campo magnetico del trasformatore è insignificante. Dopo aver assemblato il circuito magnetico, i semiavvolgimenti III sono collegati in serie, tenendo conto della fasatura, l'inizio di un semiavvolgimento III è collegato all'estremità dell'altro, formando una presa dal centro. L'induttore L1 è avvolto su un nucleo magnetico B48 costituito da ferrite da 1500 NM1 sfusa in due fili dell'avvolgimento dell'anodo fino al riempimento del telaio. Per creare uno spazio non magnetico tra le coppe, viene inserita una rondella in textolite spessa 1 mm. Dopo aver serrato il bullone MB, l'acceleratore finito viene impregnato con colla BF-2. L'essiccazione e la polimerizzazione della colla sono state effettuate in un forno alla temperatura di 100°C. Quando crei il tuo induttore su un altro circuito magnetico, dovresti tenere presente che la corrente che attraversa l'induttore ha una forma triangolare. Il consumo medio di corrente di 5 A corrisponde ad un'ampiezza di 10 A; a questa corrente il circuito magnetico non dovrebbe entrare in saturazione. Lo stabilizzatore LT1084 (DA4) può essere sostituito con un analogo domestico KR142EN22A. Il resistore variabile R29 utilizza un PCB a filo per una maggiore durata. Considerando che attraverso l'interruttore SA2 scorre una corrente significativa, per aumentare la stabilità e la durata, viene utilizzato un interruttore a biscotto ceramico 11P3N, i suoi contatti sono collegati in parallelo. LEDAL307KM (HL3) può essere sostituito con L-543SRC-E straniero. Istituzione Selezionando il resistore R30, viene impostata una tensione di uscita pari a zero all'uscita dell'alimentatore quando il motore con resistore variabile R29 è nella posizione inferiore secondo lo schema e selezionando il resistore R32, viene impostata una tensione di 30 V quando il motore R29 è nella posizione superiore secondo lo schema. Collegare un voltmetro ai terminali 2 e 3 dello stabilizzatore DA4 e selezionare il resistore R4 per impostare la tensione su 1,5 V. Durante la configurazione, è possibile utilizzare resistori di regolazione. Ma il loro utilizzo per il funzionamento continuo non è raccomandato a causa dell'instabilità della resistenza del sistema di contatti mobili. Quindi collegare il carico ai terminali di uscita tramite un amperometro. Modificando la tensione di uscita con il resistore R29, i parametri di uscita vengono monitorati utilizzando un amperometro e un voltmetro integrato. Ai limiti di bassa corrente, a causa della presenza di correnti di controllo dello stabilizzatore DA4, sarà necessario regolare la resistenza dei resistori R10-R12 rispetto a quella calcolata. Dopo aver acceso il LED HL3 è necessario verificare la limitazione di corrente e la sua stabilità a tutti i limiti. L'alimentatore da laboratorio proposto è molto comodo da usare, anche per caricare batterie e batterie, da 7D-0.1 agli avviatori per auto. Utilizzando il voltmetro digitale integrato, viene impostata la tensione di carica finale, l'interruttore SA2 seleziona la corrente di carica richiesta e collega l'accumulatore (batteria). La ricarica viene effettuata con una corrente stabile; quando viene raggiunta la tensione specificata sulla batteria, la ricarica si interrompe. Durante i tre anni di funzionamento del dispositivo proposto, non si sono verificati guasti nel suo funzionamento. Autore: K. Moroz, Nadym, Yamalo-Nenets ed. quartieri; Pubblicazione: cxem.net
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Commenti sull'articolo: Jurassic Ciao a tutti. Ragazzi ditemi lo schema dell'alimentazione dal trasformatore: ingresso 220, uscita 110 e 54 V. Se ce n'è uno.
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