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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Alimentatore switching da laboratorio sul chip L4960, 220/5-40 volt 2,5 ampere. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Alimentatori L'alimentatore compatto (PSU) proposto è assemblato sul circuito integrato L4960 di SGS-Thomson Microelectronics, che è un regolatore di tensione CC a commutazione regolabile che fornisce una corrente di uscita fino a 2,5 A con una tensione di uscita di 5...40 V. Il chip è dotato di protezione integrata da temperatura eccessiva, sovraccarico di corrente e cortocircuito nel circuito di carico. Questa unità è progettata per alimentare vari dispositivi elettronici che consumano energia fino a 25 W. Lo schema schematico del dispositivo è mostrato in Fig. 1. La tensione di rete 220 V viene fornita all'avvolgimento primario del trasformatore abbassatore T1 tramite il fusibile FU1, i contatti dell'interruttore SA4 e il filtro antirumore C1L2L5C1 L'interruttore SA1 ha un indicatore incorporato - una lampada a scarica di gas. Il resistore R1 prolunga la durata della lampada dell'interruttore e ne riduce il riscaldamento.
La tensione dall'avvolgimento secondario del trasformatore viene fornita tramite un fusibile autoripristinante FU2 a un raddrizzatore a ponte utilizzando diodi Schottky VD4-VD7. L'uso di tali diodi riduce le perdite di potenza sul raddrizzatore e, di conseguenza, il riscaldamento dei suoi elementi, oltre ad aumentare la tensione raddrizzata sul condensatore del filtro C1 di circa 3 V. Il fusibile autoripristinante FU2 protegge il trasformatore da sovraccarichi in caso di malfunzionamenti del raddrizzatore, del microcircuito DA1, nonché in caso di “errori” nel suo sistema di protezione. Il sistema di protezione da sovraccarico di alcuni regolatori di commutazione integrati, ad esempio LM2575T, LM2576T, potrebbe guastarsi se come carico viene collegato un potente generatore di corrente stabile o un altro regolatore di commutazione di potenza comparabile. Il varistore RU1 protegge il trasformatore di rete e i diodi raddrizzatori dal rumore impulsivo e dai picchi di tensione di rete. La tensione di uscita è regolata da un resistore variabile R5 nell'intervallo da 5 a 18 V. La posizione superiore del cursore del resistore variabile nel diagramma corrisponde alla tensione di uscita minima. La frequenza operativa del chip DA1 è di circa 95 kHz. La forma d'onda della tensione all'uscita del microcircuito (pin 7) è rettangolare, il ciclo di lavoro degli impulsi dipende dalle tensioni di uscita e di ingresso e dalla corrente di carico. Il resistore R6 e il diodo VD1 proteggono il microcircuito da danni, ad esempio, quando il motore del resistore variabile R5 viene ruotato bruscamente o un grande condensatore carico è collegato all'uscita dell'alimentatore. Se l'uscita dello stabilizzatore è sovraccarica, la protezione integrata nel chip interrompe la tensione di uscita e dopo circa 0,5 s tenta di riavviarsi. L'acceleratore L3 è cumulativo. Il filtro a due stadi C9-C12L4C17-C19L5C20-C22 riduce l'ondulazione della tensione stabilizzata in uscita. Il condensatore all'ossido C9, a causa delle pulsazioni ad alta frequenza ad alta corrente, ha un rischio maggiore di degradazione, quindi viene deviato con i condensatori ceramici C10-C12.Una soluzione simile si applica al condensatore all'ossido C3. Il relè K1 attiva l'alimentazione al LED HL3 con una corrente di carico superiore a 1 A. Ciò consente di monitorare rapidamente l'aumento del consumo energetico, ad esempio UMZCH in modalità silenziosa. La corrente di rilascio dei contatti del relè è di circa 0,6 A. Nel filtro è inclusa anche la bobina del relè K1. Sul microamperometro PA1, sul diodo zener VD8 e sui resistori R10, R11 viene realizzato un voltmetro, che misura la tensione di uscita dell'alimentatore. Il diodo Zener VD8 e il resistore R11 forniscono "allungamento" della scala del dispositivo PA1. Quando i contatti dell'interruttore SA2 sono chiusi, la protezione del carico e dello stabilizzatore è fornita dai componenti integrati del microcircuito DA1 e, in caso di malfunzionamento, dal fusibile autoripristinante FU2. Il fusibile autoripristinante FU3 con una corrente di 0,75 A è progettato per proteggere i componenti di carico a bassa potenza. L'interruttore SA3 consente di scollegare rapidamente il carico dall'alimentazione e quindi ridurre la possibilità di danneggiare le apparecchiature alimentate. I LED HL1, HL2 evidenziano la scala del dispositivo PA1. Il LED HL4 indica la presenza di tensione all'uscita dello stabilizzatore DA1 e HL5 indica la presenza di tensione sul carico. L'alimentatore è montato in una custodia metallica di 178x160x49 mm proveniente da una vecchia autoradio importata. La carrozzeria viene preverniciata con vernice automobilistica nera BT-577 ed essiccata, prima per 12 ore a temperatura ambiente, poi due volte per 40 minuti a 180°C e altre 12 ore a temperatura ambiente. Questa modalità previene la comparsa di bolle sulla superficie. L'essiccazione di una carrozzeria verniciata solo a temperatura ambiente può richiedere sei mesi. Prima della verniciatura, sul fondo e sulle pareti laterali della custodia vengono praticati 100...200 fori di ventilazione con un diametro di 3 mm. La maggior parte dei dettagli del design sono posizionati su due schede, Fig. 2 e fig. 3. L'installazione viene eseguita utilizzando un metodo a cerniera. I collegamenti ad alta corrente sono realizzati con filo di montaggio in rame con un diametro di almeno 1 mm. Il pin 4 del microcircuito, i diodi VD2, VD3, il condensatore C9 devono essere collegati al filo comune con conduttori separati. Il corpo metallico del dispositivo e il filo comune devono essere collegati in un punto. indicato sullo schema con il simbolo di messa a terra (vedi Fig. 1). Il corretto cablaggio dei circuiti di alimentazione e di segnale è estremamente importante per il funzionamento impeccabile dell'alimentatore.
Trasformatore T1 - TP-30-2 da una TV portatile in bianco e nero "Yunost". Con un trasformatore di questo tipo, con una tensione di rete di 220 V, l'alimentatore fornisce una tensione di uscita di 12 V con una corrente di carico di 2...5 A. A tensioni più elevate, la corrente di uscita massima viene ridotta linearmente a 0,5 A a una tensione di uscita di 18 V. Per aumentare la corrente di uscita a 2,5 A con una tensione di 18 V, è necessario utilizzare un trasformatore con una potenza complessiva di almeno 60 W e una tensione a circuito aperto sul secondario di 22... 27 V. Ma un trasformatore di questo tipo potrebbe non entrare in un alloggiamento delle dimensioni specificate Il chip L4960 è installato su un dissipatore di calore in duralluminio a coste con un'area di raffreddamento totale di 100 cm2 (un lato), isolato dall'alloggiamento. L'induttore L3 è avvolto su un nucleo magnetico ad anello K32x20x6 realizzato in ferrite 3000NM. L'avvolgimento contiene 30 spire di filo Litz fatto in casa, composto da 33 pezzi di filo PEV-2 0,13. Prima dell'avvolgimento, nel circuito magnetico è necessario realizzare uno spazio non magnetico, per il quale l'anello viene spezzato in due parti in una morsa e incollato con supercolla istantanea. Dopo di che l'anello viene successivamente essiccato per 2 ore a temperatura ambiente e 6 ore ad una temperatura di 60°C. Quindi l'anello viene ricoperto con un panno verniciato e l'avvolgimento viene avvolto in due strati. Tra gli strati è necessario stendere uno strato di tessuto verniciato. Se l'alimentatore è progettato per una maggiore potenza di uscita (18 V, 2,5 A), è necessario utilizzare due di questi anelli incollati insieme o un nucleo magnetico più grande. È necessario uno spazio non magnetico. L'induttore è installato in un foro rettangolare sul circuito e fissato con sigillante siliconico. È accettabile utilizzare qualsiasi induttore simile con un'induttanza di 150,3...50 μH. Il resto degli strozzatori sono prodotti industrialmente. L1, L2 - LCHK-007, L4, L5 - NSNK-007 su nuclei magnetici in ferrite a forma di H, progettati per una corrente di almeno 3 A, con una resistenza dell'avvolgimento non superiore a 30 mOhm. Il ruolo K1 è fatto in casa, 23 giri di filo PEV-2 0,51 sono avvolti sul cilindro dell'interruttore reed. Interruttore KEM-2 SA1 - IRS-101-1 A3 o IRS-101-12С con lampada a scarica a bagliore incorporata. L'interruttore SA3 è un interruttore a pulsante per una corrente di almeno 3 A, ad esempio KDC-A04T, SDDF-3 Interruttori domestici simili. PKN41-1-2 hanno una durata significativamente più breve e una molla di ritorno più stretta. I LED HL1, HL2 - RL50-WH744D sono bianchi (8000 mCd), possono essere sostituiti con qualsiasi con emissione luminosa maggiore. Davanti alle lenti è installata una pellicola opaca traslucida che diffonde la luce. I LED HL3 - RL30-RD314S rosso, HU - RL30-YG414S verde, HL5 -RL30-HY214S giallo possono essere sostituiti con altri simili, ad esempio della serie KIPD66. I diodi SR306 possono essere sostituiti con SR360, MBR360, 31DQ06. Invece del diodo UF4004, andrà bene qualsiasi serie 1N400x, UF400x, KD247, KD243, KD209. Sostituiremo il diodo zener BZV55C-3V6 con 1N4729A, TZMC3V6, G2S3.6. Il resistore variabile R5 è importato di piccole dimensioni con una caratteristica lineare della dipendenza della resistenza dall'angolo di rotazione. L'alloggiamento del resistore variabile è collegato al filo comune (negativo), ma deve essere isolato dall'alloggiamento della struttura. Il filo del segnale proveniente dal resistore variabile, R6, deve essere schermato. Le restanti resistenze sono di qualsiasi tipo per uso generale di potenza adeguata. Il varistore RU1 - MYG10-471 può essere sostituito con un'unità disco simile FNR-10K471. FNR-14K471 TNR10G471. Condensatori C1, C2 - ceramici per una tensione nominale di almeno 50 V. Condensatori C10-C12, C17, C21, C22 - ceramici per una tensione nominale di almeno 25 V. Condensatori C13-C16 - ceramici o a film per una tensione nominale di almeno 50 V. I condensatori C6, C7 sono a film. I condensatori all'ossido sono analoghi importati di K50-68. I condensatori C4, C5 sono ceramici importati con una tensione nominale di almeno 400 V CA o 630 V CC. La sicurezza di funzionamento dell'alimentatore dipende in gran parte dalla qualità di questi condensatori. È possibile utilizzare i condensatori K15-5 per una tensione operativa di almeno 1600 V Microamperometro RA1 - M68501, da un registratore domestico. Una versione della scala dello strumento che misura 40x20 mm è mostrata in Fig. 4.
La scala viene disegnata nel programma di facile apprendimento Nero Cover Designer, un editor grafico vettoriale del pacchetto software Ahead Nero versione 8. La scala è calibrata nella posizione operativa del dispositivo. Una vista della disposizione dei componenti nell'alloggiamento dell'alimentatore è mostrata in Fig. 5.
L'alimentatore, realizzato con parti riparabili senza guasti, inizia a funzionare immediatamente e non richiede quasi alcuna regolazione. Se necessario, selezionando il resistore R2 si imposta il limite superiore della tensione di uscita e selezionando il resistore R10 si imposta la sensibilità richiesta del voltmetro. Il basso livello di radiazione elettromagnetica proveniente dall'alimentatore e l'ondulazione di tensione in uscita hanno permesso all'autore di installare un alimentatore tascabile a doppio circuito fatto in casa su questo alimentatore, alimentato da esso. Ricevitore radio VHF, assemblato nella prima metà degli anni '90 sul microcircuito K174XA34. La ricezione radio viene effettuata in una casa di cemento armato utilizzando un'antenna telescopica incorporata senza interferenze o cigolii da una distanza di 30 km dalla torre radio. Autore: A. Butov, p. Kurba, regione di Yaroslavl
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