Laboratoryjne źródło napięcia i prądu stałego

Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Zasilacze

 Komentarze do artykułu

to laboratoryjne źródło zasilania urządzeń radiowych jest wynikiem praktycznych działań niewielkiej grupy chłopaków z nastoletniego klubu radiotechnicznego „Radar” (Penza). Jest to interesujące dla tych, którzy zajmują się rozwojem sprzętu opartego na wzmacniaczach operacyjnych i nowoczesnych mikroukładach, które wymagają jedno- i dwubiegunowych napięć zasilających, regulowanych w dość szerokim zakresie.

Cechą szczególną tego zasilacza laboratoryjnego jest węzeł zabezpieczający. Wiadomo, że dla niektórych mikroukładów zaprojektowanych do zasilania z bipolarnego źródła napięcia sytuacja, w której brakuje jednego z nich, jest niedopuszczalna. Aby uniknąć takich sytuacji, proponowana blokada przewiduje układ zabezpieczający, który blokuje działanie któregokolwiek z ramion zasilacza w przypadku zwarcia w drugim ramieniu. Po usunięciu przyczyny zwarcia zasilacz automatycznie przechodzi do normalnej pracy.

Specyfikacje urządzenia

• Granice regulacji napięcia wyjściowego, V......+1,25...18
• Przedział kontroli ograniczenia prądu obciążenia, A......0,01...1,2
• Poziom tętnień w trybie źródła prądu przy In=0,1 A, mV......10
• Napięcie progowe urządzenia blokującego, V......1

Parametry urządzenia w trybie źródła napięciowego odpowiadają danym wzorcowym zastosowanych w nim mikroukładowych stabilizatorów napięcia [1, 2].

Konstrukcyjnie składa się z dwóch funkcjonalnie zakończonych zespołów: bipolarnego zasilacza obciążenia oraz zespołu przeciwzwarciowego, zamontowanych na osobnych płytkach drukowanych.

Schemat pierwszego z tych bloków pokazano na ryc. 1. Uzwojenia II i III transformatora sieciowego T1, mostki diodowe VD1 - VD4 i VD5 - VD8 tworzą źródło bipolarnego niestabilizowanego napięcia + 23 ... 24 V, które zasila wszystkie węzły i bloki urządzenia. Źródłem zasilania mikroukładu DA1 na jego ujemnym zacisku jest regulator napięcia R11VD14, a mikroukład DA3 to stabilizator R1VD9.

Pod względem działania i obwodów obydwa ramiona zasilacza są symetryczne, przyjrzyjmy się więc bliżej działaniu tylko jednego z nich – dodatniego.

Niestabilizowane napięcie jednobiegunowe (nie więcej niż +25 V), którego tętnienia są wygładzane przez kondensatory C1 i C2, jest podawane przez rezystor pomiarowy R5, który jest zawarty w mostku pomiarowym utworzonym przez rezystory R2.1 - R5 i diody Zenera VD10 i VD11, do wejścia (pin 2) stabilizatora mikroukładu DA2 z napięciem wyjściowym, regulowany rezystor zmienny R10. Mostek pomiarowy zasilany jest ze źródła prądowego wykonanego na tranzystorze polowym VT1.

Podczas gdy prąd wyjściowy stabilizatora jest mniejszy niż ustawiona wartość, spadek napięcia na rezystorze R5 jest niewielki, napięcie na bezpośrednim wyjściu DA1 jest większe niż na odwrotnym, a na wyjściu 6 wzmacniacza operacyjnego , napięcie jest bliskie +21 V. Diody HL1 i VD13 są zamknięte i nie wpływają na działanie stabilizatora DA2.

Jeżeli prąd wyjściowy zrówna się z wartością progową ustawioną przez rezystor R2.1, mostek pomiarowy zostanie załączony. OU DA1 przechodzi w tryb liniowy, w którym równość

UR2.1 + UR3 = UR5 + Ustaw VD10.

W tym przypadku napięcie wyjściowe ramienia będzie zależeć od napięcia na wyjściu wzmacniacza operacyjnego, który z kolei monitoruje spadek napięcia na rezystorze R5, czyli prąd obciążenia, przy którym powyższa równość jest spełniona. Dlatego, gdy stosunki R3/R4 = 1 i Ust VD10 = Ust VD11

In = R2.1/R4.Ust VD11/R5.

Ta uproszczona formuła może być wykorzystana w przypadku konieczności ponownego przeliczenia parametrów mostka pomiarowego z uwzględnieniem dostępnej bazy elementów lub innych wymagań. W celu dokładniejszego śledzenia niższych prądów obciążenia pożądane jest zwiększenie rezystancji rezystora R5. W takim przypadku górna granica limitu prądu obciążenia odpowiednio się zmniejszy.

W zasadzie w ten sposób działa również ramię ujemne źródła zasilania.

Schemat jednostki zabezpieczającej urządzenia przed zwarciem na jego wyjściu lub w obciążeniu pokazano na ryc. 2. Po przyłożeniu dwubiegunowego napięcia wyjściowego do jego wejść tranzystory VT4 i VT7 otwierają się, a tym samym bocznikują: tranzystor VT4 jest obwodem utworzonym przez diodę LED HL3, rezystor R25 i diodę emitującą transoptor U1 oraz tranzystor VT7 to obwód HL4, R29 i transoptor LED U2. Tranzystory VT3 i VT6 są w tym czasie zamknięte. Taki stan elementów tych obwodów zabezpieczenia odpowiada pracy urządzenia bez zwarć w jego obwodach zewnętrznych.

Załóżmy, że zwarcie wystąpiło w obciążeniu podłączonym do wyjścia dodatniego ramienia zasilacza. W takim przypadku tranzystor VT4 zamyka się. Prowadzi to do otwarcia tranzystora VT6 (przez diodę Zenera VD24 i rezystor R30), co eliminuje wzajemne blokowanie układu zabezpieczającego. Tranzystor VT7 po zablokowaniu ujemnego ramienia pozostaje otwartym prądem płynącym do jego podstawy przez rezystor R27 i diodę VD23. Jednocześnie otwiera się dioda HL3 sygnalizująca wystąpienie zwarcia w obwodzie + Uout oraz emiterze transoptora U1. W rezultacie prąd fotodiody tego transoptora gwałtownie wzrasta, tranzystor VT8 otwiera się, a prąd kolektora blokuje działanie stabilizatora DA4 ujemnego ramienia urządzenia.

Tak działa podobna część zespołu zabezpieczającego, gdy ramię ujemne urządzenia jest zwarte w obciążeniu. Próg zadziałania zabezpieczenia napięciowego jest określony przez całkowity spadek napięcia na diodzie VD19 (VD22), złączu emiterowym tranzystora VT4 (VT7), rezystorze R20 (R26) iw naszym przypadku wynosi około 1 V. Ty może zwiększyć napięcie odpowiedzi, zastępując diody odpowiednimi diodami Zenera i wybierając rezystory R20 i R26 w celu niezawodnego otwarcia tranzystorów VT4, VT7.

Ponieważ napięcie na wyjściu zablokowanych stabilizatorów DA2 i DA4 nie przekracza 1,3 V, rezystory R21, R23, R24, dioda VD20, dioda Zenera VD21 i tranzystor VT3 ramienia dodatniego, a także podobne elementy ramienia ujemnego, można wykluczyć, ponieważ nie nastąpi wzajemne blokowanie ramion. Elementy te przewidziane są na wypadek konieczności zwiększenia (dla ramienia ujemnego - zmniejszenia) napięcia progu zadziałania zabezpieczenia. W takim przypadku pożądane jest zapewnienie odłączenia od niego i napięcia zasilania + 10 V. W przeciwnym razie nie można ustawić napięcia wyjściowego poniżej wartości progu odpowiedzi, ponieważ jednostka zabezpieczająca wykryje zwarcie w ładunku i zablokować przeciwległe ramię. Zasilacz będzie działał bez układu zabezpieczającego.

Jego płytka drukowana wykonana jest z jednostronnie foliowanego włókna szklanego. Rozmieszczenie części pokazano na ryc. 3. Wszystkie stałe rezystory - MLT, zmienne R2.1 i R2.2 - podwójny rezystor SP3-4aM grupa A, R10 i R17 - ta sama grupa A, ale pojedyncza. Kondensatory tlenkowe C1, C2 i C5, C6 - K50-35, C4 i C8 - seria K53, C3 i C7 - dowolna ceramika, na przykład KM-6. Diody KD208A (VD1-VD8) są wymienne z podobnymi seriami KD226, a KD105A (VD12, VD18) - z dowolną z serii KD208, KD209, KD226, diodami VD13 i VD17 - dowolnym krzemem małej mocy. Znamionowe napięcie stabilizacji diod Zenera VD10, VD11 i VD15, VD16 (seria D818E lub KC190) można wybrać w zakresie 9 ... 11 V przy minimalnym dryfie termicznym.

Tranzystory polowe VT1 i VT2 (KP303 z indeksem literowym A, B, F lub I) są korzystnie wybierane zgodnie z początkowym prądem spustowym - w granicach 2 ... 4 mA.

Transformator sieciowy T1 zastosowany w urządzeniu ze zdemontowanego zasilacza produkcji zagranicznej. Zrobi to każdy inny, w tym domowy, który zapewnia napięcie przemienne 17 ... 18 V na każdym z uzwojeń wtórnych przy prądzie obciążenia co najmniej 1,4 A.

Diody Zenera VD11 i VD15 znajdują się z boku drukowanych przewodów płytki. Stabilizatory DA2 i DA4 są zamontowane na żebrowanych radiatorach, które są mocowane śrubami na płytce drukowanej od strony innych części. Dla lepszego kontaktu termicznego stabilizatory są wstępnie pokryte warstwą pasty przewodzącej ciepło.

Regulacja jednostki głównej urządzenia odbywa się przy wyłączonej jednostce zabezpieczającej i polega na dokładnym sprawdzeniu instalacji i wszystkich połączeń oraz w razie potrzeby wyregulowaniu napięć zapewniających działanie mikroukładów i ustawieniu układu pomiarowego most.

Bezpośrednio po podłączeniu urządzenia do sieci należy przede wszystkim zmierzyć napięcie na kondensatorach filtrujących C1, C2 i C5, C6, które wygładzają tętnienia prostownika bipolarnego, oraz diod Zenera VD9, VD14, które dostarczają zasilanie do wzmacniaczy operacyjnych DA1 i DA3. Napięcie na kondensatorach nie powinno przekraczać +25 V, a na diodach Zenera powinno mieścić się w granicach +9,5 ... 10,5 V. Gdy wałki rezystorów R10 i R17 są obracane, napięcia na odpowiednich wyjściach mocy ramiona zasilające powinny zmieniać się płynnie od napięcia do 1,25 V, a diody HL18 i HL1 nie świecą. Maksymalne wartości tych napięć są ustawiane przez wybór rezystorów R2 i R8.

Funkcjonowanie mostków pomiarowych ramion urządzenia jest kontrolowane przez woltomierz prądu stałego o wysokiej rezystancji, podłączając go do zacisków wejściowych wzmacniacza operacyjnego DA1 i DA3. Napięcie na odwróconym wejściu każdego ze wzmacniaczy operacyjnych (w stosunku do wspólnego przewodu) musi być bardziej ujemne niż napięcie na wejściu nieodwracającym. Różnica poziomów tych napięć będzie się zmieniać proporcjonalnie do rezystancji rezystorów R2.1 i R2.2 „Limit Iout”. Jeżeli napięcia są równe, urządzenie musi przełączyć się z trybu źródła napięciowego na tryb źródła prądowego (lub odwrotnie).

Początkową wartość ograniczenia prądu obciążenia (0,01 A) uzyskuje się przez dobranie odpowiednich rezystorów (R3 i R13) mostków pomiarowych przy osi rezystora zmiennego R2 w pozycji minimalnej rezystancji.

Płytka drukowana jednostki zabezpieczającej, rozmieszczenie na niej części oraz podłączenie do płytki zasilającej pokazano na ryc. 4. Wszystkie rezystory - MLT-0,25. Tranzystor VT3 - dowolny z serii K361 i VT6 - dowolny z serii KT315. Współczynnik przenoszenia prądu podstawy tranzystorów KT3102E (VT4, VT5) i KT3107K (VT7, VT8) musi wynosić co najmniej 400.

Płyty montażowe zasilacza, mocowane jak regał (rys. 5) oraz transformator sieciowy umieszczone są w obudowie o wymiarach wewnętrznych 210x90x90 mm z płyt tekstolitowych o grubości 5 mm.

Wszystkie elementy i elementy sterujące urządzenia oraz zaciski gniazdowe do podłączenia obciążeń i uziemienia znajdują się na płycie czołowej obudowy (rys. 6).

Istnieje również woltomierz prądu stałego (PV1 na ryc. 7), który pozwala kontrolować napięcie na wyjściu dowolnego z ramion zasilacza.

Moc rozpraszana przez układy DA2 i DA4 nie może przekraczać 10W. Ogranicza to maksymalny prąd wyjściowy źródła do 1,2 A przy napięciu wyjściowym większym niż +15 V. Przy niższym napięciu wyjściowym spadek napięcia na tych mikroukładach wzrasta, dopuszczalny prąd wyjściowy maleje i przy napięciu wyjściowym 1,25 V. wynosi 10 / (24-1,25, 0,44) = 10 A. Każdą parę diod Zenera VD11, VD15 i VD16, VD10 można zastąpić jedną diodą Zenera na napięcie 15 ... dzielnik dwóch identycznych rezystorów o rezystancji 1 kOhm, połączone jako diody Zenera w obwodzie z rys. 3. Zastosowanie termostabilnych diod Zenera nie jest uzasadnione, ponieważ są one takie tylko przy prądzie roboczym 68 mA, a tutaj przepływający przez nie prąd jest znacznie mniejszy.

Gdy urządzenie pracuje w trybie stabilizacji napięcia przy napięciu wyjściowym 1,25 V, polaryzacja zamykania diod HL1 i HL2 wynosi około 20 V, co jest dla nich niedopuszczalne. Dlatego każdą diodę krzemową małej mocy należy łączyć szeregowo z każdą z nich lub po prostu nie instalować rezystorów R9 i R19. Diody Zenera VD21 i VD24 do niezawodnego zamykania tranzystorów VT3 i VT6 muszą mieć gwarantowane wyższe napięcie stabilizujące niż VD9 i VD14, dlatego lepiej jest używać ich z indeksami G lub D. Aby tranzystory VT5 i VT8 nie zostały otwarte przez prądy wsteczne nieświecących fotodiod U1.2 i U2.2, ich złącza baza-emiter należy zbocznikować rezystorami 510 ... 680 kOhm.

literatura

1. Nefedov A., Golovina V. Chips KR142EN12. - Radio, 1993, nr 8, s. 41, 42; 1994, nr 1, s. 45.
2. Nefedov A., Golovina V. Mikroukłady KR142EN18A, KR142EN18B. - Radio, 1994, nr 3, s. 41, 42.
3. Horowitz P., Hill W. The Art of Circuitry, tom 1. - M .: Mir, 1986.

Autor: A.Muzykov, Penza

Zobacz inne artykuły Sekcja Zasilacze.

Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu.

<< Wstecz

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Maszyna do przerzedzania kwiatów w ogrodach 02.05.2024

We współczesnym rolnictwie postęp technologiczny ma na celu zwiększenie efektywności procesów pielęgnacji roślin. We Włoszech zaprezentowano innowacyjną maszynę do przerzedzania kwiatów Florix, zaprojektowaną z myślą o optymalizacji etapu zbioru. Narzędzie to zostało wyposażone w ruchome ramiona, co pozwala na łatwe dostosowanie go do potrzeb ogrodu. Operator może regulować prędkość cienkich drutów, sterując nimi z kabiny ciągnika za pomocą joysticka. Takie podejście znacznie zwiększa efektywność procesu przerzedzania kwiatów, dając możliwość indywidualnego dostosowania do specyficznych warunków ogrodu, a także odmiany i rodzaju uprawianych w nim owoców. Po dwóch latach testowania maszyny Florix na różnych rodzajach owoców wyniki były bardzo zachęcające. Rolnicy, tacy jak Filiberto Montanari, który używa maszyny Florix od kilku lat, zgłosili znaczną redukcję czasu i pracy potrzebnej do przerzedzania kwiatów. ... >>

Zaawansowany mikroskop na podczerwień 02.05.2024

Mikroskopy odgrywają ważną rolę w badaniach naukowych, umożliwiając naukowcom zagłębianie się w struktury i procesy niewidoczne dla oka. Jednak różne metody mikroskopii mają swoje ograniczenia, a wśród nich było ograniczenie rozdzielczości przy korzystaniu z zakresu podczerwieni. Jednak najnowsze osiągnięcia japońskich badaczy z Uniwersytetu Tokijskiego otwierają nowe perspektywy badania mikroświata. Naukowcy z Uniwersytetu Tokijskiego zaprezentowali nowy mikroskop, który zrewolucjonizuje możliwości mikroskopii w podczerwieni. Ten zaawansowany instrument pozwala zobaczyć wewnętrzne struktury żywych bakterii z niesamowitą wyrazistością w skali nanometrowej. Zazwyczaj ograniczenia mikroskopów średniej podczerwieni wynikają z niskiej rozdzielczości, ale najnowsze odkrycia japońskich badaczy przezwyciężają te ograniczenia. Zdaniem naukowców opracowany mikroskop umożliwia tworzenie obrazów o rozdzielczości do 120 nanometrów, czyli 30 razy większej niż rozdzielczość tradycyjnych mikroskopów. ... >>

Pułapka powietrzna na owady 01.05.2024

Rolnictwo jest jednym z kluczowych sektorów gospodarki, a zwalczanie szkodników stanowi integralną część tego procesu. Zespół naukowców z Indyjskiej Rady Badań Rolniczych i Centralnego Instytutu Badań nad Ziemniakami (ICAR-CPRI) w Shimla wymyślił innowacyjne rozwiązanie tego problemu – napędzaną wiatrem pułapkę powietrzną na owady. Urządzenie to eliminuje niedociągnięcia tradycyjnych metod zwalczania szkodników, dostarczając dane dotyczące populacji owadów w czasie rzeczywistym. Pułapka zasilana jest w całości energią wiatru, co czyni ją rozwiązaniem przyjaznym dla środowiska i niewymagającym zasilania. Jego unikalna konstrukcja umożliwia monitorowanie zarówno szkodliwych, jak i pożytecznych owadów, zapewniając pełny przegląd populacji na każdym obszarze rolniczym. „Oceniając docelowe szkodniki we właściwym czasie, możemy podjąć niezbędne środki w celu zwalczania zarówno szkodników, jak i chorób” – mówi Kapil ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum Określono maksymalną szybkość przesyłania danych w sieciach 5G 24.06.2015 Międzynarodowy Związek Telekomunikacyjny (ITU) opracował wspólną mapę drogową rozwoju sieci komórkowych piątej generacji (5G). Poinformowano, że prace będą prowadzone w ramach programu IMT-2020. Oznaczenie to zostało wybrane jako uzupełnienie istniejącej rodziny światowych standardów ITU dla systemów telekomunikacji mobilnej IMT-2000 i IMT-Advanced, które stanowią podstawę dla wszystkich sieci odpowiednio trzeciej (3G) i czwartej (4G) generacji. . Kolejnym krokiem w rozwoju usług 5G będzie opracowanie szczegółowych wymagań wydajnościowych dla systemów radiowych, z uwzględnieniem potrzeb szerokiego zakresu przyszłych scenariuszy i przypadków użycia. Ponadto planuje się zdefiniowanie kryteriów oceny kandydujących technologii interfejsów radiowych, które zostaną włączone do rodziny IMT-2020. Oczekuje się, że pierwsze komercyjne sieci 5G będą działać w 2020 roku. Mają maksymalną szybkość przesyłania danych 20 Gbps. Takie systemy doprowadzą do powstania usług wideo nowej generacji, a także innowacyjnych aplikacji czasu rzeczywistego. Zwraca się uwagę, że przepustowość sieci 5G pozwoli na obsługę ponad miliona urządzeń Internetu Rzeczy na obszarze 1 km2 ze średnią prędkością ponad 100 Mb/s. Demonstracja możliwości usług 5G ma się odbyć podczas nadchodzących Zimowych Igrzysk Olimpijskich, które odbędą się w dniach 9-25 lutego 2018 r. w Pyeongchang w Korei Południowej.

Inne ciekawe wiadomości:

▪ Transmisja sygnałów radiowych przy prawie zerowym zużyciu energii

▪ Smartfony z pamięcią RAM osiągnęły 4 GB

▪ Stacja kosmiczna na gigantycznej asteroidzie

▪ Opracowano przejrzysty i cichy węgorz robotyczny

▪ Sieci 5G są niebezpieczne dla zwierząt

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ sekcja serwisu Urządzenia różnicowoprądowe. Wybór artykułu

▪ artykuł Ogniści rewolucjoniści. Popularne wyrażenie

▪ artykuł Dlaczego biały napój jest schłodzony, a czerwony - w temperaturze pokojowej? Szczegółowa odpowiedź

▪ artykuł Asystent laboratorium chemicznego. Opis pracy

▪ artykuł Laptop - komputer pokładowy. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

▪ artykuł Nietypowe użycie systemu audio z technologią DOLBY SURROUND PRO LOGIC. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Zostaw swój komentarz do tego artykułu:

Wszystkie języki tej strony

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn

www.diagram.com.ua
2000-2024