Semplice alimentatore da laboratorio

Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Alimentatori

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Una volta che l'autore di questo articolo aveva bisogno di una fonte di alimentazione sufficientemente potente e affidabile con una tensione di uscita ampiamente regolabile. Dopo aver studiato la letteratura disponibile, è giunto alla conclusione che i dispositivi proposti per la ripetizione presentano degli svantaggi: gli stabilizzatori lineari hanno dimensioni elevate (a causa della necessità di utilizzare condensatori di ossido e dissipatori di calore ad alta capacità), gli stabilizzatori PWM hanno un intervallo di controllo piuttosto ristretto e nella tensione di uscita sono presenti ondulazioni ad alta frequenza e i dispositivi con qualità di consumo migliorate (limitazione di corrente, indicazione della modalità, commutazione degli avvolgimenti del trasformatore, ecc.) sono relativamente complessi. Ho dovuto cercare altre soluzioni e, di conseguenza, è stata sviluppata una fonte di alimentazione priva di questi difetti.

L'alimentatore da laboratorio proposto utilizza una conversione di tensione raddrizzata a due stadi: conversione PWM a tensione intermedia e successiva stabilizzazione lineare. Le principali caratteristiche tecniche del dispositivo sono le seguenti: limiti di regolazione della tensione di uscita - da 1,3 a 30 V, coefficiente di instabilità di tensione - 0,07% / V, instabilità della corrente di carico 0,1%, massima tensione di ingresso (alternata) - 27 V, efficienza di conversione a corrente di carico massima - non inferiore al 70%. È possibile modificare la soglia di limitazione della corrente fino a 1,2 A, è presente una protezione da cortocircuito senza attivazione con indicazione luminosa. La sorgente è caratterizzata da dimensioni ridotte, perdite di calore minime (con una corrente di carico fino a 0,3 A non sono necessari dissipatori di calore).

Lo schema a blocchi del dispositivo è mostrato in fig. uno.

La tensione di ingresso UBX viene trasformata dal convertitore PWM DA1 in un Unp intermedio, che a sua volta è l'ingresso per lo stabilizzatore analogico DA2. Il feedback attraverso l'amplificatore differenziale DA3 mantiene la caduta di tensione richiesta per DA2 (per LM317 - 2,5 V), in modo che le perdite di calore su DA2 siano minime.

Lo schema schematico dell'alimentatore è mostrato in fig. uno.

(clicca per ingrandire)

La tensione raddrizzata dall'uscita del ponte VD1 viene livellata dal condensatore C1 e alimentata all'ingresso del convertitore PWM assemblato sugli elementi di ingresso DA1, VT2, VD2, L1. Il circuito di commutazione DA1 è un tipico step-down [1]. L'uso del microcircuito KR1156EU5 ha ridotto al minimo il numero di elementi passivi, ma ha imposto una limitazione alla massima tensione di ingresso, che in tale inclusione non dovrebbe superare i 40 V. PWM con l'aiuto di una bobina di accumulo L1 e un diodo VD2 forma un intermedio tensione Upr sul condensatore C4.

Un regolatore di tensione lineare è assemblato sullo stabilizzatore del microcircuito DA2. Regolarlo con una resistenza variabile R12. I diodi VD3 e VD4 proteggono il microcircuito da correnti inverse e tensioni negative e sono introdotti secondo le raccomandazioni per il suo utilizzo [2].

L'amplificatore operazionale DA3 e i resistori R7-R10 formano un amplificatore differenziale che monitora la caduta di tensione attraverso lo stabilizzatore DA2. Il guadagno DA3 è selezionato pari a 1,5, che consente di mantenere il valore impostato nell'intero intervallo di tensioni e correnti, anche quando l'uscita è in cortocircuito. La resistenza trimmer R2 regola la caduta di tensione durante la regolazione.

Sugli elementi VT1, HL1, R1 è realizzato un dispositivo di segnalazione per uno stato di cortocircuito dell'uscita. In modalità normale, il transistor VT1 è aperto e la caduta di tensione ai suoi capi non supera alcuni decimi di volt. Quando la tensione all'uscita della sorgente scende a 0,7 V o meno, il transistor VT1 si chiude e il LED HL1 inizia a illuminarsi. Lo stato di accensione dell'alimentatore è segnalato dal LED HL2.

Il ruolo del resistore R5 è molto interessante. Quando la tensione su di esso è superiore a 120 mV (valore medio determinato empiricamente), entra in azione il limitatore di ampiezza dell'impulso interno del chip DA1, trasformandolo in una sorgente di corrente. Questa proprietà di KR1156EU5 può essere utilizzata per limitare la corrente di carico massima. Quindi, ad esempio, con una resistenza di questo resistore pari a 0,1 Ohm, la sorgente è in grado di fornire corrente fino a 1,2 A al carico e con R5 \u1d 120 Ohm - solo fino a 0,5 mA. Installando un resistore con una resistenza di 240 Ohm e limitando così la corrente di carico a un valore di 2 mA, è possibile rifiutare il dissipatore di calore per il chip DA2 e l'interruttore di corrente esterno del convertitore PWM (escludendo il transistor VT3, il resistore R2 e collegando il pin 1 DA1 al punto di connessione dell'induttore L2 e del diodo VDXNUMX). In questo caso, le dimensioni del prodotto saranno leggermente più grandi di una scatola di fiammiferi.

Come chiave VT2, puoi utilizzare qualsiasi transistor con un coefficiente di trasferimento di corrente di base statico superiore a 30 e una corrente di collettore consentita di almeno 3 A. L'autore ha utilizzato KT805AM. Ha buone proprietà di frequenza, quindi le perdite di commutazione sono basse. Il transistor ad effetto di campo IRF3205 "si comporta" molto bene in questo luogo: non necessita di un dissipatore di calore a una corrente fino a 1 A. L'induttanza dell'induttore L1 può essere qualsiasi da 40 a 600 μH, l'unico requisito è che deve essere valutato per una corrente di almeno 1,5 A. Resistori - MLT, C1-4 con una deviazione consentita della resistenza dal valore nominale ± 10%, resistore trimmer R2 - filo multigiro SP5-2VB o simile, variabile R12 - di qualsiasi tipo con una resistenza di 4,7 ... 6,8 kOhm. I condensatori C1 e C4 sono ossido K50-35 con una capacità di 220 ... 470 microfarad con una tensione nominale di 63 V, il resto è ceramico (KD2, K10-7, K10-17it. p.).

Stabilire un alimentatore si riduce all'impostazione di una tensione del resistore trimmer R2 di 2,5 V tra i pin 2 e 3 di DA2 (al 50 percento di carico).

Letteratura

1. Biryukov S. Convertitori di tensione sul microcircuito KR1156EU5. - Radio, 2001, n. 11, pag. 38,39.42.
2. Circuiti integrati: circuiti per alimentatori lineari e loro applicazioni. - M.: Dodeka, 1996.

Autore: S. Muralev, Dimitrovgrad, regione di Ulyanovsk

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