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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Alimentazione da laboratorio 5...100 volt, 200 milliampere
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Alimentatori Nella pratica di un radioamatore, di volta in volta è necessaria una tensione costante stabilizzata che superi i tradizionali 5 ... 15 V utilizzati per alimentare le apparecchiature sui microcircuiti. In tali casi, il dispositivo descritto aiuterà. Specifiche della fonte
L'elevata stabilità è assicurata dall'uso del chip KR142EN19A come sorgente di tensione esemplare e amplificatore del segnale di mismatch [1]. Il circuito di alimentazione è mostrato in fig. 1. Il suo raddrizzatore è assemblato secondo lo schema con il raddoppio della tensione sui diodi VD1 e VD2, che vengono deviati dai condensatori C1 e C2 per ridurre il livello di rumore di commutazione. Per ridurre la potenza dissipata dai transistor stabilizzatori, quando si opera nell'intervallo 5 ... 55 V, una parte dell'avvolgimento secondario del trasformatore T1 viene disattivata dall'interruttore SA2.
Il transistor VT2 funge da generatore di corrente. La tensione alla sua base è stabilizzata dal LED HL1, il valore della corrente del collettore (8 ... 9 mA) è impostato dal resistore R2. Attraverso un divisore di resistori R4-R8, parte della tensione di uscita dello stabilizzatore viene inviata all'ingresso di controllo del microcircuito DA1. Se la tensione qui è inferiore a 2,5 V, la corrente anodica del microcircuito e la corrente del collettore del transistor VT1 non superano 0,4 mA. Grazie a questo transistor, collegato secondo un circuito di base comune, la tensione all'anodo del microcircuito DA1 non supera i 3,3 V e la potenza da esso dissipata non va oltre il valore consentito. In questa modalità, quasi l'intera corrente di collettore del transistor VT2 entra nella base del transistor VT4, aprendo quest'ultimo. La tensione all'uscita dello stabilizzatore e all'ingresso di controllo del chip DA1 sta crescendo. Quando quest'ultimo raggiunge 2,5 V, la corrente anodica DA1, e con essa la corrente di collettore del transistor VT1, aumenterà bruscamente, la corrente di base del transistor VT4 diminuirà e la tensione all'uscita della sorgente si stabilizzerà a un livello determinato dal rapporto tra le resistenze dei resistori R4-R8. La tensione di uscita è regolata uniformemente da un resistore variabile R5, l'intervallo di regolazione viene selezionato utilizzando l'interruttore SA2. Il transistor VT3 è normalmente chiuso. Ma con un aumento della corrente di carico e della corrente di collettore del transistor VT4 fino a circa 250 mA, la caduta di tensione attraverso il resistore R10 raggiunge un valore al quale il transistor VT3 si apre, deviando il LED HL1. Ciò porta ad una diminuzione delle correnti di collettore dei transistor VT2 e VT4. Di conseguenza, la corrente di uscita dello stabilizzatore è limitata al valore sopra indicato. Il funzionamento del limitatore di corrente può essere giudicato da una diminuzione della luminosità del LED. Quando, a seguito dell'azione del limitatore, la tensione all'uscita dello stabilizzatore scende a circa 2,7 V, la corrente che scorre attraverso il circuito HL1R1 andrà al carico attraverso il diodo VD4 aperto, aumentando leggermente la corrente totale che scorre attraverso esso. Se non ci fosse il diodo VD4, a seguito di un cambiamento nella polarità della tensione applicata, la giunzione del collettore del transistor VT1 si aprirebbe e la corrente che scorre attraverso R1 andrebbe alla base del transistor VT4. Come risultato dell'amplificazione da parte del transistor VT4, l'incremento della corrente di carico sarebbe molto maggiore. È possibile eliminare completamente l'effetto dell'aumento della corrente utilizzando un diodo incluso nel circuito aperto che collega il collettore del transistor VT1 alla base del transistor VT4 e il collettore del transistor VT2. Ma in questo caso, i transistor VT1 e VT2 non possono essere installati su un comune dissipatore di calore senza guarnizioni isolanti. Dovresti parlare dello scopo dei diodi VD5 e VD6. Supponiamo che l'interruttore SA2 sia nella posizione "50 ... 100 V" e che la tensione minima sia impostata sull'uscita (il cursore del resistore variabile R5 si trova nella posizione superiore secondo lo schema). Dopo aver commutato l'interruttore SA2 in posizione "5 ... 55 V", ai resistori R50-R7 viene applicata una tensione di 6 V, a cui è caricato il condensatore C9, inoltre, più della metà di essa (circa 30 V) all'ingresso di controllo del microcircuito DA1. Quest'ultimo non fallirà, ma attraverso i circuiti interni del microcircuito, questa tensione cadrà sul suo anodo e sull'emettitore del transistor VT1, chiudendo quest'ultimo. Di conseguenza, l'intera corrente di collettore del transistor VT2 fluirà nella base del transistor VT4 e la massima tensione possibile apparirà all'uscita dello stabilizzatore. Sfortunatamente, questo stato è stabile e lo stabilizzatore non sarà in grado di uscirne da solo. Il diodo VD5 serve per eliminare una situazione così critica. Aprendo, limita la tensione all'ingresso del chip DA1 a un valore accettabile. La corretta scelta della tensione di stabilizzazione del diodo zener VD3 e dei valori dei resistori R7 e R8 garantisce che in modalità operativa normale il diodo VD5 rimanga chiuso e non influisca sul funzionamento dello stabilizzatore. Con un brusco cambiamento nella posizione dei controlli nella direzione di diminuire la tensione di uscita, è possibile una situazione in cui, a causa della scarica lenta del condensatore C7, la tensione all'emettitore del transistor VT4 "non tiene il passo" con la tensione alla sua base. Esiste il pericolo di rottura della giunzione dell'emettitore del transistor a causa di una tensione applicata ad essa nella direzione opposta. Il diodo VD6 previene questo guasto reversibile ma indesiderato. Il condensatore C7 viene scaricato attraverso il circuito VD6, VT1, R3, DA1. Grazie al resistore R3, la corrente di scarica non supera i 100 mA. L'alimentatore utilizza un trasformatore unificato TPP271-127/220-50 [2] con una potenza complessiva di 60 W. Tali trasformatori di potenza inferiore hanno resistenze di avvolgimento attive troppo grandi per funzionare nel dispositivo proposto. Per ridurre la tensione sugli avvolgimenti secondari del trasformatore, le uscite dei suoi avvolgimenti primari sono collegate in modo non standard. Quando realizzi tu stesso il trasformatore, dovresti essere guidato da quelli indicati in Fig. 1 tensione a vuoto degli avvolgimenti secondari. Le sezioni dei fili di avvolgimento devono essere sufficientemente grandi in modo che le resistenze degli avvolgimenti siano approssimativamente uguali a quelle del trasformatore specificato: 1-9 - 56 ohm, 13-16 -2,3 ohm, 17-18 -1,3 ohm. Tutti i resistori fissi nel dispositivo sono C2-23 o MLT della potenza corrispondente, R5 è PPP-40. I condensatori C1 e C2 sono ceramici per una tensione di almeno 160 V, ad esempio KM-5 del gruppo TKE non è peggiore di M1500. C3, C4, C7 - analoghi importati di K50-35, C6 - KM-5 o KM-6, C5 e C8 - K73-17 per una tensione di 250 V. I diodi 1N4007 hanno un analogo domestico - KD243Zh, è possibile utilizzare qualsiasi diodi per una tensione di almeno 200 V e corrente 300 mA. Invece di KD509A, è possibile installare qualsiasi diodo con una corrente di impulso consentita di almeno 300 mA. I coefficienti di trasferimento di corrente h21e per tutti i transistor potenti devono essere almeno 30 e questo parametro del transistor VT4 deve essere verificato con una corrente di collettore di 200 mA. I transistor sostitutivi VT1, VT2 e VT4 devono essere selezionati con una tensione massima di collettore-emettitore di almeno 160 V e una corrente di collettore consentita di almeno 100 mA (VT1 e VT2) e 1 A (VT4). Transistor VT3 - qualsiasi struttura pnp in silicio a bassa potenza. LED HL1 - qualsiasi bagliore visibile. Per mantenere invariata la corrente di collettore del transistor VT2 quando il LED HL1 è verde o giallo, potrebbe essere necessario aumentare leggermente il valore del resistore R2. Il chip KR142EN19A può essere sostituito con un TL431 analogico importato. La parte principale delle parti di alimentazione è posizionata su un circuito stampato 50x75 mm in fibra di vetro spesso 1,5 mm (Fig. 2, vista dal lato dei conduttori stampati). Contiene anche un comune dissipatore a coste per transistor VT1 e VT2 con dimensioni di 20x24x38 mm. Il transistor VT4 è installato su un dissipatore di calore a coste separato con dimensioni di 36x100x140 mm. Il diodo VD6 è saldato direttamente ai terminali di questo transistor.
Si consiglia di collegare il dispositivo assemblato alla rete per la prima volta tramite un autotrasformatore regolabile da laboratorio, all'uscita del quale è preliminarmente impostata la tensione zero. Il cursore del resistore variabile R5 deve trovarsi nella posizione di minima resistenza, l'interruttore SA2 - nella posizione "5 ... 55 V". Un voltmetro è collegato all'uscita della sorgente e si assicurano che mentre la maniglia dell'autotrasformatore ruota nella direzione dell'aumento della tensione, le letture del voltmetro crescano, ma, avendo raggiunto circa 5 V, rimangano a questo livello. In tal caso, è possibile portare la tensione di ingresso ai 220 V nominali e verificare la tensione su alcuni elementi del dispositivo. Al catodo del diodo zener VD3, dovrebbe essere vicino alla sua tensione di stabilizzazione (3,9 V), al terminale superiore del resistore R7 secondo il circuito, dovrebbe essere di circa 3,3 V. La caduta di tensione attraverso il resistore R2 dovrebbe essere di circa 1,1 V, se è maggiore, è necessario aumentare il valore del resistore specificato in modo che la corrente che lo attraversa sia compresa tra 8 ... 9 mA. I resistori R4, R6, R8 sono selezionati nel seguente ordine. Con l'interruttore SA2 in posizione "5 ... 55 V", la tensione massima all'uscita della sorgente viene impostata utilizzando il resistore variabile R5. Il resistore R8 viene selezionato in modo che sia leggermente superiore a 55 V. Il cursore del resistore R5 viene spostato in un'altra posizione estrema e, selezionando il resistore R6, la tensione di uscita è leggermente inferiore a 5 V. Quindi viene impostato l'interruttore SA2 alla posizione "50 ... 100 V" e selezionare il resistore R4, raggiungendo i limiti specificati per la regolazione della tensione di uscita mediante il resistore R5. Assicurarsi di controllare il funzionamento dell'alimentatore con il carico massimo. Se, in qualsiasi intervallo alla massima tensione di uscita, un aumento della corrente di carico porta a una diminuzione di questa tensione, il punto è una tensione insufficiente sull'avvolgimento secondario corrispondente o una resistenza troppo elevata degli avvolgimenti. Un milliamperometro per controllare la corrente di uscita può essere incluso nell'interruzione del filo che va dall'emettitore del transistor VT4 ad altri elementi del circuito (ad eccezione del diodo VD6). Poiché in questo caso, oltre alla corrente di carico, nel dispositivo scorrerà anche la corrente del partitore R4-R8, la lancetta del milliamperometro deve essere azzerata con la vite di regolazione quando la sorgente è accesa, ma funzionante senza carico. Il dispositivo può essere integrato con un interruttore per il livello di limitazione della corrente di uscita (Fig. 3). La resistenza della parte introdotta del circuito dei resistori R10-R13 deve essere tale che, al limite di corrente, cada ai suoi capi una tensione di circa 0,6 V.
È facile calcolare lo stabilizzatore di tensione secondo il diagramma sopra per qualsiasi intervallo di regolazione della tensione di uscita con un limite superiore di 50 ... 500 V. I transistor (eccetto VT3) devono essere selezionati con circa una volta e mezza la tensione margine relativo all'uscita massima. Il generatore di corrente sul transistor VT1 dovrebbe produrre una corrente di circa 1,2 volte la corrente di uscita massima dello stabilizzatore, divisa per il coefficiente h21e del transistor VT4. Con una corrente di uscita nominale superiore a 1 A, è necessario un transistor composito come VT4. Le correnti attraverso il resistore R1 e il divisore R4-R8 possono essere selezionate tra 4...10 mA. Se lo stabilizzatore è progettato per una tensione di uscita fissa o strettamente regolabile, i diodi VD4 e VD6 possono essere omessi. Letteratura
Autore: S. Biryukov, Mosca
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