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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Alimentazione da laboratorio, 220/0-20 volt
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Alimentatori La relativa complessità del dispositivo proposto è compensata da parametri e qualità di consumo migliorati (rispetto a dispositivi simili). I consigli dell'autore consentono sia di semplificare il design, se lo si desidera, sia di introdurvi funzioni aggiuntive. Rispetto a dispositivi simili già descritti nella rivista Radio, l'alimentatore proposto, a mio avviso, presenta una serie di vantaggi: in primo luogo, a differenza delle opzioni di controllo precedentemente proposte per il circuito integrato KP142EHJ2A, lo stabilizzatore di tensione rientra nello scopo generale di feedback; in secondo luogo, il resistore di misurazione della corrente di carico è collegato direttamente all'uscita del dispositivo, quindi viene misurata la corrente effettiva consumata dal carico. Inoltre, l'alimentatore non contiene interruttori manuali di limite della tensione di uscita. Contiene invece un interruttore SCR automatico che commuta gli avvolgimenti secondari del trasformatore in base alla tensione di uscita. Pertanto, la potenza dissipata dall'elemento regolatore del regolatore a basse tensioni di uscita o durante il sovraccarico di corrente viene ridotta. L'alimentatore contiene un indicatore della modalità operativa a LED, che consente di registrare chiaramente il momento della transizione dalla modalità di stabilizzazione della tensione alla modalità di stabilizzazione della corrente e viceversa. Infine, non è necessaria la selezione di elementi per impostare con precisione la tensione di uscita pari a zero. Il suo diagramma è mostrato in Fig. 1.
Il dispositivo contiene un'unità di misurazione della tensione di uscita sul chip DA7. stabilizzatore di tensione regolabile (DA5. DA6). unità di limitazione della corrente (DA2), unità di indicazione (DA3), unità di commutazione dell'avvolgimento del trasformatore (DA8. VS1) e fonte di alimentazione ausiliaria (DA1, DA4). Il trasformatore di rete T1 ha tre avvolgimenti secondari, due dei quali (II e II') vengono utilizzati per alimentare il carico e generare una tensione di +24 V per alimentare lo stabilizzatore, e il terzo (III) viene utilizzato per generare una tensione di - 6 V. I ponti a diodi raddrizzatori VD5-VD8 e VD1 - VD4 sono collegati in serie, quindi all'uscita del primo c'è una tensione di circa 13 V. e all'uscita del secondo - 26 V. Dall'uscita di uno dei ponti, la tensione viene fornita attraverso il diodo VD9 o il trinistore VS1 ai condensatori di livellamento C6 e C7, e quindi allo stabilizzatore integrato DA5. La tensione di controllo sul pin 17 di questo microcircuito è formata dall'amplificatore operazionale DA6 e da un amplificatore di corrente sul transistor VT4. L'ingresso non invertente dell'amplificatore operazionale viene alimentato con tensione dal resistore variabile R8. che imposta la tensione di uscita richiesta. L'ingresso invertente riceve un segnale da un amplificatore differenziale realizzato utilizzando l'amplificatore operazionale DA7. Questo amplificatore genera una tensione proporzionale all'uscita. La necessità di un tale nodo è dettata dal fatto. che un piccolo resistore di misurazione della resistenza R20 sia collegato in serie al carico. Il coefficiente di trasmissione dell'amplificatore è 0,33, quindi la tensione alla sua uscita è compresa tra 0 e 6,6 V quando la tensione di uscita della sorgente cambia da 0 a 20 V. L'amplificatore operazionale DA6 genera un segnale tale che la differenza nei valori di tensione ai suoi ingressi è zero. In questo modo la tensione di uscita viene stabilizzata. Il condensatore C17 elimina l'autoeccitazione dell'amplificatore operazionale. La tensione sul resistore R20 viene confrontata con la tensione prelevata dal divisore R4-R6. Se la tensione sul resistore R20 è inferiore a quella sul motore del resistore variabile R5, l'uscita del comparatore DA2 sarà una tensione di circa 23 V. Il diodo VD11 in questo momento è chiuso. Non appena la corrente di carico raggiunge il limite impostato dal resistore R5, la tensione all'uscita dell'amplificatore operazionale DA2 diminuirà, il che porterà all'apertura del diodo VD11 e ad una diminuzione della tensione sul resistore R8. Pertanto, il "set" del regolatore di tensione viene modificato e la sua tensione di uscita viene ridotta a un livello al quale la corrente di carico è uguale alla corrente limite. L'autoeccitazione dell'amplificatore operazionale DA2 è impedita dal condensatore C14. Come risultato di una diminuzione della tensione all'uscita dell'amplificatore operazionale DA2, il trigger di Schmitt DA3 commuterà. alla sua uscita apparirà una tensione prossima a quella di alimentazione (+23 V). Il LED HL1 indicherà un sovraccarico con una luce rossa. Dopo che il dispositivo esce dalla modalità di limitazione corrente, il trigger Schmitt ritorna al suo stato originale. Una tensione negativa alla sua uscita (circa -5 V) causerà la chiusura del diodo VD12 e del transistor VT2. che include il cristallo LED verde HL1. aprirà. Il diodo VD12 proteggerà il cristallo rosso dalla rottura dovuta alla tensione inversa. L'uso di un amplificatore operazionale separato per indicare la modalità operativa ha permesso di registrare chiaramente il momento della transizione alla modalità di stabilizzazione della corrente o della tensione. Infatti, in condizioni operative (in modalità di stabilizzazione della tensione), all'ingresso invertente dell'amplificatore operazionale DA3 viene fornita una tensione di circa 23 V e la soglia di commutazione del trigger Schmitt è 19 V, quindi la sua uscita avrà un livello basso (-5 V). Quando si passa alla modalità di limitazione di corrente, la tensione all'ingresso invertente dell'amplificatore operazionale DA3 diventa uguale (senza tener conto della sua caduta sul diodo VD11) alla tensione nel punto di connessione dei resistori R7 e R8, che non supera 7...8 V. All'uscita dell'amplificatore operazionale DA3 ci sarà una tensione di livello alto (+23 V). Il resistore R11 fornisce un'isteresi di circa 0.2 V per un funzionamento più chiaro dell'unità di indicazione. Sull'amplificatore operazionale DA8. svolgendo anche la funzione di trigger di Schmitt. l'unità di commutazione per gli avvolgimenti secondari del trasformatore è stata assemblata. Il suo ingresso (pin 2 dell'amplificatore operazionale DA8) riceve un segnale proporzionale alla tensione sui connettori di uscita XS1 e XS2 dell'alimentatore. Se è inferiore a 9 V all'uscita dell'amplificatore operazionale, la tensione è di circa 23 V e il tiristore VS1 è chiuso. La tensione all'ingresso dello stabilizzatore DA5 viene fornita attraverso il diodo VD9 dall'avvolgimento II' del trasformatore. Quando la tensione di uscita supera 9 V, il trigger sull'amplificatore operazionale DA8 commuterà, il che porterà all'apertura sequenziale del diodo VD15 e dei transistor VT6. VT5 e VTT. e dopo di loro l'SCR VS1. Ora la tensione al chip DA5 proviene da due avvolgimenti II e II' collegati in serie del trasformatore. Il diodo VD9 è chiuso dalla tensione inversa applicata ad esso. La larghezza del "ciclo di isteresi" del trigger di Schmitt in base alla tensione di uscita dell'alimentatore è di circa 2 V, quindi quando la tensione di uscita scende a 7 V, il tiristore VS1 si chiude e spegne l'avvolgimento II. Quando si passa alla modalità di stabilizzazione della corrente o in caso di cortocircuito in uscita, l'unità descritta può anche disattivare temporaneamente un avvolgimento del trasformatore, riducendo così la potenza dissipata dal microcircuito OA5. La tensione di alimentazione bipolare per amplificatori operazionali e transistor è formata dagli stabilizzatori integrati DA1 e DA4. La tensione per la sorgente -6 V proviene da un avvolgimento III separato del trasformatore e per la sorgente +24 V - da due avvolgimenti II e II collegati in serie. Il diodo VD13 viene introdotto davanti al condensatore di livellamento C1 in modo che la tensione sull'anodo del tiristore VS1 sia pulsante. Ciò è necessario per chiudere l'SCR dopo aver rimosso l'azione di controllo. Dopo aver scollegato la fonte di alimentazione dalla rete, soprattutto con un carico ad alta resistenza, i condensatori C6 e C7 si scaricano più a lungo di quanto scompaiono le tensioni +24 V e -6 V. Pertanto, l'ingresso di controllo (pin 17) dello stabilizzatore DA5 è non collegato, il transistor di controllo di questo microcircuito è completamente aperto e in uscita può apparire una tensione fino a 30 V. Per evitare che ciò accada, nel dispositivo vengono introdotti un transistor VT3 e un partitore di tensione R15R16. In modalità normale, questa unità non influisce sul funzionamento dello stabilizzatore, poiché alla base del transistor viene applicata una tensione di chiusura di circa -5 V. Dopo aver spento l'alimentazione e scomparsa la tensione di -6 V, il transistor si apre , collegando il pin 17 del chip DA5 al filo comune. e la tensione alla sua uscita scende a 1.2 V. Lo svantaggio di tale protezione è il seguente: nel caso in cui la tensione di uscita del dispositivo sia impostata su un valore inferiore a 1.2 V. Quando l'alimentazione è spenta, la tensione di uscita non diminuisce, ma piuttosto aumenta. Questo dovrebbe essere preso in considerazione quando si lavora con una bassa tensione di uscita e si disconnette il carico dalla sorgente prima della sorgente stessa dalla rete. La maggior parte delle parti del dispositivo sono montate su un circuito stampato, il cui disegno è mostrato in Fig. 2.
Il chip DA5 deve essere installato sul dissipatore di calore. I fili che vanno al circuito di misura sono collegati direttamente ai connettori XS1 e XS2. I microcircuiti KR140UD708 sono intercambiabili con KR140UD608 o K140UD6. K140UD7. Al posto del DA6 è possibile installare l'unità organizzativa K140UD6. Il microcircuito KR142EN5B è sostituibile con KR142EN5G. e KR142EN9B - a KR142EN9D o KR142EN9I. È accettabile sostituire KR142EN12A con KR142EN12B. ma allo stesso tempo, la corrente massima della fonte di alimentazione non deve superare 1 A. Transistor VT3 e VT5 KT3102A-KTZ102V. KT3102D o KT315V-KT315E. KT3I5P; VT1. VT2. VT4 e VT6 KT310/A - KT3107D. KT3107I. KT3I07K o KT361V-KT361E. SCR VS1 - KU202V-KU202N. Invece dei diodi FR207, è possibile installare la serie domestica KD226. Diodi VD13 e VD14 - qualsiasi serie KD105. KD208 o KD209. Al posto dei diodi VD11. VD12 e VD15. Oltre a quanto indicato nello schema possono funzionare KD521A - KD521B. Possiamo sostituire il LED HL1 con qualsiasi LED con colore di luminosità controllabile, progettato per una corrente di 10...20 mA. Trasformatore - TS-40-2 o altro, che fornisce una tensione di 12...15 V sugli avvolgimenti II e II' con una corrente fino a 1.5 A. e sull'avvolgimento III - una tensione di circa 10 V. Resistori fissi ( tranne R20) - MLT-0,125 . variabili R5 e R8 -SPZ-Z0a. Il resistore R20 è costituito da un pezzo di filo di nicromo con un diametro di 0.5 mm e una lunghezza di 15 cm, avvolto su un resistore MLT-2 con una resistenza di 7,5 kOhm. Condensatori all'ossido - K50-35. K50-40, il resto - KM. K10-17. Coppie di resistori R18, R22 e R19. Si consiglia di selezionare R23 con le resistenze meno diverse e questo valore in sé non è critico: è abbastanza accettabile utilizzare resistori ordinari con una tolleranza del 10%. La configurazione del dispositivo consiste principalmente nella selezione degli elementi che determinano i limiti delle variazioni di tensione e corrente. Collegando un voltmetro CC ai connettori XS1 e XS2 e impostando il cursore del resistore variabile R5 nella posizione superiore secondo lo schema, assicurarsi che quando si gira il cursore del resistore R8, la tensione cambia da 0 a 20 V. Il limite superiore può essere impostato selezionando il resistore R7. Dovresti anche controllare la tensione sui condensatori C6 e C7. Con una tensione di uscita inferiore a 7...9 V i condensatori devono essere caricati con una tensione di 15...18 V e con una tensione di uscita maggiore fino a 30...35 V. Successivamente, un amperometro con una corrente massima di almeno 2 A è collegato all'uscita della fonte di alimentazione e il cursore del resistore variabile R8 è impostato nella posizione centrale (il cursore del resistore R5 si trova nella posizione superiore nel diagramma). Quando l'amperometro è collegato, il colore del LED HL1 dovrebbe cambiare immediatamente da verde a rosso. Se ciò non accade e la corrente del circuito non supera 1,5 o 1 A (a seconda del tipo di chip DA5). Ciò significa che gli elementi di protezione integrati di questo microcircuito si sono attivati prima dell'unità di limitazione della corrente sull'amplificatore operazionale DA2. Questo conflitto può essere eliminato riducendo la capacità del condensatore C15 o aumentando la capacità del condensatore C16. Selezionando i resistori R4 e R6, i limiti superiore e inferiore per la modifica della corrente limite vengono impostati, rispettivamente, nelle posizioni estreme del cursore del resistore variabile R5. È inoltre necessario assicurarsi che il sistema di limitazione della corrente funzioni quando il cursore del resistore R8 si trova nella posizione superiore nel circuito. e la tensione sui condensatori C6 e C7 in questo caso non supera i 20 V. Questo completa la configurazione del dispositivo. Se non è presente un LED con colore di luminosità controllato, è possibile sostituirlo con due colori diversi, ad esempio della serie AL307. eliminando gli elementi VT2, VD12, R13 e assemblando il gruppo display, come mostrato in Fig. 3.
L'unità display può essere ulteriormente semplificata eliminando l'amplificatore operazionale DA3, i resistori R9 - R11 e accendendo un LED rosso in serie con il diodo VD11. Ma in questo caso, la luminosità del bagliore dipenderà dal sovraccarico di corrente e sarà più difficile notare il momento in cui il dispositivo passa alla modalità di stabilizzazione della corrente. E infine una breve nota su come ridurre l'impatto della resistenza dei conduttori che collegano la fonte di alimentazione al carico. Per fare ciò, è necessario collegare il carico Rн (Fig. 4) con quattro fili. Due di loro sono il potere, gli altri due. collegato ai connettori XS3 e XS4. collegato al circuito di misura e può avere una sezione trasversale inferiore. Inoltre, dovrebbero essere installati i resistori R31 e R32. che proteggerà il carico dalla sovratensione in caso di rottura dei conduttori di feedback.
Con il metodo a quattro fili di accensione del carico, è anche consigliabile ridurre la tensione di polarizzazione dell'amplificatore operazionale DA6 introducendo un resistore regolato R33 con una resistenza di 1 - 10 kOhm, come mostrato in Fig. 5.
Impostando il cursore del resistore variabile R8 nella posizione inferiore secondo lo schema, utilizzando il resistore regolato R33, l'uscita della fonte di alimentazione viene impostata su tensione zero con una precisione di frazioni di millivolt. Per proteggere l'amplificatore operazionale DA2, consigliamo di includere un resistore con una resistenza di circa 1 kOhm in serie con il suo circuito di ingresso invertente. Autore: A. Shitov, Ivanovo Perfezionamento di questo dispositivo
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