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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Regolatore di tensione regolabile con limite di corrente. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Protettori di sovratensione Nell'articolo portato all'attenzione dei lettori viene descritto un regolatore di tensione di commutazione regolabile con limitazione di corrente. Il dispositivo consente non solo di alimentare varie apparecchiature con una tensione stabile da 2 a 25 V, ma anche di caricare varie batterie con una corrente stabile fino a 5 A. L'alimentatore descritto consente di regolare la tensione di uscita stabilizzata e la corrente massima nel carico. Può essere utilizzato sia per alimentare e regolare apparecchiature radio, sia per caricare varie batterie. Il dispositivo funziona in due modalità: nel caso di alimentazione dell'apparecchiatura - come stabilizzatore di tensione con protezione da sovraccarico e durante la ricarica delle batterie - come stabilizzatore di corrente con limitazione di tensione. L'alimentatore è facile da usare, non teme sovraccarichi e cortocircuiti in uscita, ha un'indicazione luminosa della modalità operativa e un'elevata efficienza. Lo schema del dispositivo è mostrato in fig. 1. Principali caratteristiche tecniche
Parametri come instabilità, ondulazione ed efficienza sono in gran parte determinati dalla modalità di funzionamento e pertanto non vengono mostrati. Se lo si desidera, le caratteristiche possono essere modificate senza modifiche significative al dispositivo. Ad esempio, se è necessario ottenere una corrente di uscita maggiore, è necessario inserire un sensore di corrente - resistore R14 di maggiore potenza e aumentare anche la resistenza del resistore variabile R5. Per ridurre le ondulazioni, è consigliabile installare un filtro LC in uscita, ma ciò comporterà una diminuzione dell'efficienza. L'alimentatore contiene i seguenti componenti: regolatore di tensione "negativo" interno VT1VD1R1 con filtro C4; stabilizzatore di tensione "positivo" interno VT2VD2R2 con filtro C5; unità di limitazione di corrente DA1.1R3-R7R10R 14; unità di limitazione della tensione DA1.2VD3R15-R18; formatore di impulsi DD1.2DD1.3; indicatori di stato DD1.1HL1R12 e DD1.4HL2R13; transistor di commutazione VT3; condensatori dei filtri di ingresso C1-C3, intermedi C7, C8 e di uscita C6. Considerare il funzionamento del dispositivo nella modalità di stabilizzazione della tensione. All'accensione, sul diodo zener VD3 appare una tensione, parte della quale viene alimentata dal motore a resistenza variabile R16 (che regola la tensione di uscita) all'ingresso invertente dell'amplificatore operazionale DA1.2. Poiché il transistor di commutazione VT3 è chiuso, i condensatori C6-C8 vengono scaricati e la tensione all'ingresso non invertente dell'amplificatore operazionale DA1.2, prelevata dal motore del resistore sintonizzato R18, è vicina a + UBX. All'uscita dell'amplificatore operazionale appare un livello alto, che porta all'accensione del diodo emettitore dell'accoppiatore ottico U1.4. Di conseguenza, il fototransistor dell'optoaccoppiatore U1.2 si aprirà e apparirà un livello alto all'ingresso inferiore dell'elemento DD1.2 secondo il circuito. Pertanto, anche l'uscita dell'elemento DD1.3 è di alto livello, che aprirà il transistor di commutazione VT3. Attraverso l'induttore L1, la corrente di carico e la carica dei condensatori C6-C8 iniziano a fluire. La tensione sui condensatori e sulla resistenza trimmer R18 inizia ad aumentare. Ad un certo punto, la tensione all'ingresso non invertente dell'amplificatore operazionale DA1.2 diventerà inferiore a quella invertente. L'uscita dell'amplificatore operazionale DA1.2 apparirà bassa. Il diodo emettitore U1.4 e il fototransistor U 1.2 dell'optoaccoppiatore si chiuderanno. Al circuito inferiore dell'elemento DD1.2 e agli ingressi dell'elemento DD1.4, il livello alto cambierà in basso. Il transistor di commutazione si chiuderà e il LED HL2 che si accende segnalerà che il dispositivo sta funzionando in modalità di stabilizzazione della tensione. Man mano che si scarica sul carico, la tensione sui condensatori C6-C8 e, di conseguenza, sul resistore trimmer R18 diminuirà. E non appena la tensione all'ingresso non invertente diventa maggiore di quella invertente, il processo si ripeterà. La tensione dal sensore di corrente - resistore R14 viene inviata agli ingressi dell'amplificatore operazionale DA1.1. Non appena la corrente di carico supera il valore impostato, la tensione all'ingresso non invertente dell'amplificatore operazionale DA1.1 sarà inferiore a quella invertente. Alla sua uscita apparirà un livello basso e il diodo emettitore abilitato dell'accoppiatore ottico U1.3 si spegnerà. Il fototransistor dell'accoppiatore ottico U1.1 si chiuderà. All'ingresso superiore dell'elemento DD1.2 secondo lo schema e agli ingressi dell'elemento DD1.1, il livello alto cambierà in un livello basso. Di conseguenza, il transistor di commutazione si chiuderà e il LED HL1 che si accende segnalerà il funzionamento dell'alimentatore in modalità di stabilizzazione corrente. Man mano che i condensatori C7, C8 si scaricano, la corrente attraverso il resistore R14 diminuirà, il che porterà ad un aumento della tensione all'ingresso non invertente dell'amplificatore operazionale DA1.1 e quindi all'apertura del transistor VT3 . Quando la corrente di carico aumenta nuovamente, il processo verrà ripetuto. La corrente di stabilizzazione è impostata da un resistore variabile R5. La maggior parte delle parti dell'alimentatore sono montate su una scheda in fibra di vetro rivestita con lamina su un lato, il cui disegno è mostrato in fig. 2. Il transistor di commutazione VT3 e il diodo VD4 sono posti su un dissipatore di calore di dimensioni 60x90x7 mm.
Il dispositivo può essere alimentato da un trasformatore di rete con una tensione effettiva sull'avvolgimento secondario di 20 ... 25 V, che fornirà la corrente di carico necessaria. Nella versione dell'autore, nel raddrizzatore vengono utilizzati i gruppi diodi KD227GS. L'induttore L1 è realizzato sulla base del circuito magnetico B36. L'avvolgimento contiene 20 spire di filo PEV 1,35. La bobina finita è riempita con resina epossidica. Durante il montaggio del circuito magnetico, tra le coppe viene installata una guarnizione non magnetica da 0,3 ... 0,5 mm. Se la tensione di alimentazione del dispositivo differisce significativamente da quella indicata nel diagramma, va notato che la resistenza dei resistori R1 e R2 viene calcolata dalla condizione che la corrente dei diodi zener VD1 e VD2 sia compresa tra 3 ... 10 mA. Con un aumento significativo della tensione di alimentazione, è possibile un aumento significativo della potenza dissipata dai transistor VT1 e VT2: dovrebbero essere installati su dissipatori di calore. Se i condensatori di filtro non possono essere posizionati sulla scheda (a causa delle grandi dimensioni), è consigliabile posizionarli separatamente, aumentando la capacità totale dei condensatori C1-C3 a 10000-15000 uF e del condensatore C6 a 4700 uF. Condensatore C7 - niobio o tantalio (K52-9, K53-27) per una tensione nominale di almeno 32 V. È consentito sostituire il transistor IRFZ44N con un IRF540N, sebbene richieda un raffreddamento più intenso. LED HL1 e HL2 - quelli che forniscono l'indicazione necessaria. È auspicabile che siano di colori diversi. L'istituzione dell'alimentazione inizia con il transistor VT3 spento. Innanzitutto, viene applicata tensione all'ingresso e viene verificato il funzionamento degli stabilizzatori interni. La tensione sul condensatore C4 dovrebbe essere compresa tra 15 ... 16 V e sul condensatore C5 - 8 ... 9 V. Deviazioni minori non avranno un effetto evidente sul funzionamento del dispositivo. I transistor VT1 e VT2 in qualsiasi modalità non dovrebbero surriscaldarsi. Successivamente, viene stabilito un nodo di limitazione corrente. Il motore del resistore variabile R5 è impostato a sinistra secondo lo schema, la posizione corrispondente alla corrente minima. Quindi, con un resistore trimmer R3, vengono equalizzate le tensioni agli ingressi dell'amplificatore operazionale DA1.1: dovresti trovare una posizione in cui, con l'inizio della rotazione del cursore del resistore R5, il LED HL1 si spegne e si accende acceso nella posizione più a sinistra secondo il diagramma. Con questa impostazione, il resistore variabile R5 può modificare la corrente di uscita massima da 5 a 5 A. Se ancora non è possibile ottenere la corrente massima di 5 A, è necessario aumentare la resistenza del resistore RXNUMX e ripetere la regolazione. Quindi viene collegato il transistor di commutazione VT3 e viene impostata l'unità di limitazione della tensione. Il cursore del resistore variabile R5 è impostato su una posizione in cui il LED HL1 è spento. Il motore del resistore di sintonia R18 è impostato in alto e il motore del resistore variabile R16 è impostato nella posizione centrale secondo lo schema, corrispondente alla metà della tensione massima. Il resistore di regolazione R18 imposta metà della tensione di uscita massima che l'alimentatore dovrebbe fornire. In questo caso è necessario collegare un carico all'uscita, ad esempio un resistore con una resistenza di 100 ohm e una potenza di 2 watt. Si ricorda che la massima tensione di uscita non deve discostarsi molto dalla tensione alternata effettiva sul secondario del trasformatore di rete. Al termine della regolazione si consiglia di tarare le resistenze R5 e R16. Per fare ciò, quando l'alimentazione è spenta, il motore del resistore R16 deve essere impostato al centro, il motore del resistore R5 nella posizione più a sinistra, collegare un amperometro all'uscita e applicare la tensione di alimentazione. Successivamente, spostando il cursore del resistore R5, aumentare la corrente nel circuito a un certo valore, ad esempio 1 A, e impostare il rischio corrispondente opposto alla freccia della manopola del resistore, ecc. Quindi, sostituendo l'amperometro con un voltmetro, calibrare la resistenza R16. Con alcune competenze, utilizzando le scale e gli indicatori ottenuti HL1 e HL2, senza strumenti di misura è possibile impostare con precisione la tensione e la corrente del carico, la corrente di carica delle batterie e determinare la tensione su di esse, impostare le modalità operative limite, limitare la corrente e la tensione in intervalli specificati. In conclusione, vorrei sottolineare che la massima tensione drain-source del transistor ad effetto di campo IRFZ44N (VT3) è di 55 V, la massima corrente di drain è di 49 A e la resistenza del canale aperto è di 0,022 Ohm. Quindi, in linea di principio, l'alimentatore descritto ha la capacità di "overcloccare". Inoltre, integrando il dispositivo con un trigger RS, otteniamo una macchina automatica che si spegne quando si verifica un sovraccarico o quando viene raggiunta la tensione richiesta quando l'unità viene utilizzata come caricabatterie. Autore: A.Antoshin, Ryazan
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