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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Alimentatore da laboratorio UPS. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Alimentatori Nell'articolo, l'autore racconta come rendere necessario un alimentatore da laboratorio nella pratica radioamatoriale da un gruppo di continuità difettoso o obsoleto. Lo scopo principale dei gruppi di continuità (UPS) è una fornitura insufficiente di varie apparecchiature per ufficio (principalmente computer) in situazioni di emergenza in assenza di tensione di rete. L'UPS è costituito da una batteria (solitamente 12 V), un convertitore di tensione elevatore e un'unità di controllo. In modalità standby, la batteria viene ricaricata, in modalità di emergenza, il convertitore di tensione è acceso. Come tutte le apparecchiature, gli UPS si guastano o diventano obsoleti. Pertanto, possono essere utilizzati come base per la produzione, ad esempio, di un alimentatore da laboratorio (PSU). Il più adatto a questo può essere l'UPS, in cui i convertitori di tensione funzionano a bassa frequenza (50 ... 60 Hz), e includono un potente trasformatore elevatore, che può funzionare anche come trasformatore riduttore. Per la produzione di un alimentatore da laboratorio, l'UPS KIN-325A è stato utilizzato come "donatore". Durante lo sviluppo, il compito era quello di ottenere un circuito semplice, utilizzando il maggior numero possibile di elementi dal "donatore". Oltre al trasformatore e alla custodia, sono stati utilizzati potenti transistor ad effetto di campo, diodi raddrizzatori, un microcircuito quad op-amp, un relè elettromagnetico, tutti i LED, un varistore, alcuni connettori, nonché condensatori di ossido e ceramica. Il circuito di alimentazione è mostrato in fig. 1. La tensione di rete attraverso il fusibile FU1 e l'interruttore di alimentazione SA1 viene fornita all'avvolgimento primario del trasformatore T1 (marcatura - RT-425B). Il varistore RU1, collegato in parallelo con questo avvolgimento, insieme al fusibile protegge l'alimentatore dall'aumento della tensione di rete. Tramite il resistore limitatore di corrente R1 e il diodo VD1 viene alimentato il LED HL1, che indica la presenza della tensione di rete.
Un potente raddrizzatore sui gruppi diodi VD2-VD5 è collegato all'avvolgimento II (con una presa al centro, tensione nominale 16 V) del trasformatore T1. A seconda della posizione dei contatti del relè K1.1, il raddrizzatore funziona come un raddrizzatore ad onda intera con un'uscita comune del trasformatore (mostrata in Fig. 1) e una tensione di uscita di circa 10 V o come un ponte con una tensione di uscita di circa 20 V. La tensione di uscita di questo raddrizzatore viene fornita all'elemento di controllo - transistor di campo VT1. I condensatori C1 e C3 attenuano l'ondulazione della tensione rettificata, il resistore R2 è un sensore di corrente. Il resistore R17 fornisce un carico minimo del regolatore di tensione in assenza di un carico esterno. Un raddrizzatore a bassa potenza è assemblato sui diodi VD6-VD9 e sui condensatori di livellamento C2 e C5. È alimentato da un regolatore di tensione parallelo sul chip DA1, op-amp DA2, relè K1 e ventola M1. Il LED HL2 indica la presenza di tensione all'uscita di questo raddrizzatore. Il regolatore di tensione regolabile è montato sull'amplificatore operazionale DA2.3 e sul transistor VT1. La tensione esemplare al regolatore di tensione - resistore R11 - proviene dall'uscita dello stabilizzatore sul chip DA1. La tensione di uscita dell'alimentatore dal resistore trimmer R12 viene inviata all'ingresso invertente dell'amplificatore operazionale DA2.3. Questo resistore imposta la massima tensione di uscita. Il limitatore di corrente regolabile è montato sull'amplificatore operazionale DA2.1 e DA2.2. Una tensione proporzionale alla corrente di uscita dal sensore - resistore R2, viene fornita all'amplificatore di tensione dell'amplificatore operazionale DA2.1 e quindi all'amplificatore operazionale DA2.2, che lo confronta con quello esemplare fornito al suo non -invertendo l'ingresso dall'uscita del partitore resistivo R4R7R8. I resistori R7 e R8 impostano la soglia del limite di corrente. Il transistor VT2 controlla il relè K1. Funzionerà quando la tensione al gate di questo transistor supera il valore di soglia (per il transistor indicato nel diagramma, la tensione di soglia è 2 ... 4 V). Il resistore trimmer R19 imposta la tensione di uscita dell'alimentatore, al di sopra della quale il relè commuta la tensione di uscita del raddrizzatore. Il transistor VT3 insieme al termistore RK1 controlla la ventola M1. Si accende quando la temperatura del dissipatore, su cui sono installati il transistor VT1 e il termistore, supera un valore prefissato. La temperatura di soglia è impostata dalla resistenza R15. La tensione di alimentazione del termistore è stabilizzata da uno stabilizzatore parametrico VD11R16. La tensione di alimentazione in eccesso del relè K1 cade attraverso il resistore R13 e la ventola M1 cade attraverso il resistore R18. Se la corrente di carico non supera il valore di soglia, la tensione all'ingresso non invertente dell'amplificatore operazionale DA2.2 è maggiore della tensione a quello invertente, alla sua uscita c'è una tensione vicina alla tensione di alimentazione, quindi il diodo VD10 è chiuso e la corrente non scorre attraverso il LED HL3. In questo caso, la tensione di controllo al gate del transistor ad effetto di campo VT1 proviene dall'uscita dell'amplificatore operazionale DA2.3 attraverso il resistore R14 e il regolatore di tensione funziona. Se la tensione di uscita dello stabilizzatore è inferiore a 4 V, il transistor VT2 è chiuso e il relè K1 è diseccitato. In questo caso, la tensione al drain del transistor VT1 è di 10 V. Quando la tensione di uscita è superiore a 4 V, il transistor VT2 si apre e il relè K1 viene attivato. Di conseguenza, la tensione al drain del transistor VT1 sale a 20 V. Questa soluzione tecnica migliora l'efficienza del dispositivo. Quando la corrente di carico supera il valore di soglia, la tensione all'uscita dell'amplificatore operazionale DA2.2 diminuirà, il diodo VD10 si aprirà e la tensione di gate del transistor VT1 diminuirà a un valore che garantisca il flusso della corrente impostata . In questa modalità, la corrente scorre attraverso il LED HL3 e segnala il passaggio alla modalità di limitazione della corrente. La corrente limite è impostata dal resistore R8 nell'intervallo 0 ... 0,5 A e R7 - nell'intervallo 0 ... 5 A. I condensatori C4 e C6 assicurano la stabilità del limitatore di corrente. L'aumento della loro capacità aumenta la stabilità, ma riduce la velocità del limitatore di corrente. Il dispositivo utilizza resistori fissi - C2-23, R1-4 o importati, messa a punto - SP3-19, variabili - SP4-1, SPO. Affinché la scala dei resistori variabili che regolano la tensione o la corrente sia lineare, devono essere del gruppo A. Termistore - MMT-1. Il resistore R2 è costituito da un pezzo di filo PEV-2 0,4 lungo 150 mm. Oltre alla funzione di sensore di corrente, funziona anche come fusibile in caso di emergenza. I condensatori di ossido vengono importati, la ceramica K10-17 può essere utilizzata al posto di quelli non polari. La ventola è una ventola del computer con una corrente di consumo di 100 ... 150 mA, la sua larghezza deve essere uguale alla larghezza del dissipatore di calore. Relè - qualsiasi, progettato per una corrente commutata di 10 A e una tensione nominale dell'avvolgimento 12 ... 15 V. XS2, XS3 - prese o morsettiere. La maggior parte degli elementi è posizionata su due circuiti stampati in fibra di vetro laminata su un lato con uno spessore di 1,5 ... 2 mm. Sul primo (Fig. 2) sono assemblati i raddrizzatori, sono montati i transistor VT2, VT3 con elementi che li "circondano" e alcuni altri dettagli. I conduttori stampati che collegano gli elementi di un potente raddrizzatore sono "rinforzati": ad essi vengono saldati pezzi di filo di rame stagnato con un diametro di 1 mm. Le uscite "normali" del trasformatore T1 sono cablate, sono dotate di due prese. Se si prevede di utilizzarli, sulla prima scheda sono montate le spine corrispondenti, che sono saldate dalla scheda "nativa" dell'UPS.
Sulla seconda scheda (Fig. 3) sono montati tutti i microcircuiti, i LED e alcuni altri elementi. Sul lato privo di conduttori stampati è incollato un interruttore a pulsante SA1 (P2K o simile). I LED dovrebbero entrare nei fori "normali" sulla parete frontale del case, un pulsante "normale" è incollato all'interruttore.
La prima scheda è installata accanto alla parete posteriore del case, la seconda vicino alla parte anteriore. Per fissare le schede sono state utilizzate due viti e cremagliere di plastica di fissaggio "normali" sul coperchio superiore del case. Un dissipatore di calore a coste con dimensioni esterne di 30x60x90 mm (viene installato tra le schede) ospita un transistor VT1, un termistore e una ventola. Un tubo termoretraibile viene posizionato sul termistore e quindi incollato al dissipatore di calore accanto al transistor. Poiché il transistor ad effetto di campo VT3 si apre e si chiude dolcemente quando la temperatura del termistore cambia, la ventola inizia a ruotare e si ferma anche senza intoppi. Pertanto, il transistor VT3 può riscaldarsi notevolmente ed è impossibile sostituirlo con uno a bassa potenza, ad esempio 2N7000. Sul pannello frontale (Fig. 4), nei fori sono installati resistori variabili e connettori XS2 e XS3, a cui sono saldati il resistore R17 e il condensatore C7. La spina di blocco XP1 e la presa XS1 sono "native", si trovano sulla parete posteriore nella parte inferiore. La presa XS1 può essere utilizzata per collegare qualsiasi dispositivo che funzioni simultaneamente con un alimentatore da laboratorio, come un oscilloscopio.
La regolazione inizia con l'impostazione della massima tensione di uscita. Questo viene fatto usando il resistore R12, mentre il cursore del resistore R11 dovrebbe essere nella posizione superiore secondo lo schema. Se non si prevede di integrare un voltmetro nell'alimentatore, il resistore R11 è dotato di una penna con un puntatore e la sua scala è graduata. Quando il transistor VT2 è aperto, selezionando il resistore R13, la tensione nominale viene impostata sul relè K1 e quando VT3 è aperto, il resistore R18 viene impostato su 12 V sulla ventola M1. La temperatura di accensione del ventilatore è impostata dalla resistenza R15. Per stabilire un limitatore di corrente, un amperometro e un resistore variabile di carico con una resistenza di 10 ... 15 Ohm e una potenza di 50 W sono collegati in serie all'uscita dell'alimentatore. I cursori dei resistori R4 e R7 sono impostati sulla posizione sinistra secondo il diagramma, il cursore R8 è impostato sulla destra. Il resistore di carico deve avere la massima resistenza. Con una tensione di uscita di circa 10 V, un resistore di carico imposta una corrente di 5 A e un resistore R5 imposta una tensione di 0,9 ... 1 V all'uscita dell'amplificatore operazionale DA2.1. Con l'aiuto di un resistore di carico, la corrente di carico in uscita viene aumentata a 6 A e, ruotando uniformemente il cursore del resistore R4, si accende il LED HL3 (attivando la modalità di limitazione della corrente) e quindi viene impostata la corrente di uscita a 4 A dal resistore R5.Quando il cursore del resistore R7 viene spostato a destra (secondo il circuito), l'uscita la corrente dovrebbe diminuire a zero. In questo caso, il resistore R8 può regolare la corrente di uscita nell'intervallo 0 ... 0,5 A. Se non si prevede di inserire un amperometro nell'alimentatore, le scale di questi resistori sono graduate. Per fare ciò (nella modalità di limitazione della corrente), la tensione di uscita e la resistenza di carico vengono modificate, viene impostato il valore di corrente richiesto e vengono applicati dei contrassegni alla scala. In questo caso, nell'intervallo 0 ... 0,5 A, la corrente è impostata dal resistore R8 (il resistore R7 deve essere in posizione "0"), e nell'intervallo 0 ... 5 A - dal resistore R7 ( resistore R8 - in posizione "0") . Nella modalità di limitazione della corrente, è possibile caricare batterie e batterie ricaricabili. Per fare ciò, impostare la tensione finale e la corrente di carica, quindi collegare la batteria (accumulatore). Un ulteriore miglioramento dell'alimentatore proposto è l'installazione di un voltmetro digitale integrato, un amperometro o un dispositivo di misurazione combinato. Autore: I. Nechaev
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