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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 조정 가능한 전압 및 전류 안정기. 무선전자공학 및 전기공학 백과사전
아마추어 무선 실습에서는 실험 작업 중에 범용 전원 공급 장치가 필요한 경우가 많습니다. 아날로그 및 디지털 장치를 개발하고 설정할 때 전원에 대한 요구 사항을 요약하면 출력 전압의 품질과 광범위한 조정에 대한 높은 요구 사항 외에도 기능을 결합하는 것이 매우 중요합니다. 고품질 전류 및 전압 소스. 우리는 그러한 장치에 대한 옵션 중 하나를 독자들에게 알려줍니다. 제안된 전원 공급 장치를 사용하면 전압 소스와 직류 소스로 모두 사용할 수 있습니다. 다재다능함 외에도 이 장치의 확실한 장점은 "기본" 부하에 제어된 단락 보호 기능이 있다는 것입니다. 그림에 표시된 회로의 전원은 실험적인 라디오 아마추어의 대부분의 요구를 충족시킬 수 있습니다. XNUMX년 넘게(그리고 이 기간 동안 전원 공급 장치가 고장난 적이 없습니다) 저자는 이를 실험에 사용하고 아날로그 및 디지털 장치를 설정하고 자동차 배터리 충전으로 마무리했습니다.
기능적으로 전원 공급 장치는 공통 출력 신호 제어 요소에서 작동하는 두 개의 상호 독립적인 전류 및 전압 안정화 장치로 구성됩니다. 제안된 장치 요소의 목적을 고려해 보겠습니다. 정류기는 다이오드 VD1-VD4에 조립되고 공급 전압 평활 필터는 커패시터 C1-C3에 조립됩니다. 트랜지스터 VT1-VT4는 출력 전압과 전류를 제어하는 강력한 규제 요소입니다. 여러 개의 병렬 연결된 트랜지스터를 사용하고 트랜지스터 사이에 부하 전류를 분배하는 것은 여러 가지 이유로 의미가 있습니다. 첫째, 이 솔루션을 사용하면 방열판을 따라 가열 지점을 분산시킬 수 있어 효율성이 향상되고 크기가 줄어들 수 있습니다. 둘째, 장치의 작동 신뢰성을 저하시키지 않고 최대 허용 콜렉터 전류가 최대 부하 전류보다 작은 값싼 트랜지스터를 사용할 수 있습니다. 저항기 R4-R7은 병렬 연결된 트랜지스터의 이미터 회로용 매칭 요소로, 전체 부하 전류를 전기 매개변수의 범위가 넓은 트랜지스터 간에 균등하게 분배할 수 있습니다. 트랜지스터 VT5는 제어 요소의 입력 저항과 트랜지스터 VT6 및 VT7의 출력 저항과 일치합니다. 바이폴라 전압 조정기는 다이오드 VD5 및 VD6, 제너 다이오드 VD7, 통합 안정기 DA1 및 커패시터 C4-C7을 사용하여 제어 장치에 전원을 공급하기 위해 조립됩니다. 마이크로회로 DA2 및 DA3은 각각 출력 전압 및 전류 제어 장치의 기준 전압 소스 역할을 합니다. 이러한 목적을 위해 KR142 시리즈의 통합 전압 안정기를 선택하는 것은 0,02%/°C 미만의 전압 온도 계수 및 30%/°C 이상의 리플 평활화 계수와 같이 실험실 목적으로 매우 충분한 미세 회로의 매개변수로 설명됩니다. XNUMXdB 이상. 그리고 직렬 안정화를 사용하면 기준 전압 소스의 매개변수가 더욱 향상됩니다. 또한 회로 구현의 단순성과 요소 기반의 가용성이 매우 중요합니다. DA4.1 연산 증폭기의 리피터는 출력 전류 센서 R17R18의 전압 강하를 보상하고 저항 분배기인 전압계 PV1의 총 전류 중 이러한 저항을 통해 가능한 흐름과 관련된 출력 전류 설정 오류를 제거합니다. 출력 전압 R14R15, 기준 전압원 R11R12의 출력 분배기 및 전류 소비 안정기 DA2. 또한 매우 강력한 연산 증폭기 DA4.1을 사용하면 기준 전압 소스 회로를 선택할 때 충분한 기회를 얻을 수 있습니다. 그러나 이 경우 출력 전류 설정 오류는 미미하며 20mA 미만입니다. 이러한 오류가 기본이 아닌 경우 DA4.1 연산 증폭기를 제거하고 입력에 연결되는 도체를 연결하면 무시할 수 있습니다. 소스를 다른 출력 전압 및 전류로 변환하는 경우(결과적으로 저항 R17 및 R18의 저항을 다시 계산하는 경우) 전류 센서의 오류 전압이 눈에 띄게 되면 이 연산 증폭기의 사용이 필요할 수 있습니다. 연산 증폭기 DA4.2 및 DA5.1에는 각각 출력 전압 및 전류를 제어하기 위한 노드가 포함되어 있습니다. 이러한 노드는 아마추어 무선 문헌에서 잘 제시되고 검토되었으며 표준 방식으로 구현됩니다. 이들로부터의 제어 신호는 캐스케이드로 연결된 트랜지스터 VT6 및 VT7에 공급됩니다. 예를 들어 전류 안정기를 사용하여 작동 원리를 살펴 보겠습니다. 전원 공급 장치의 출력 전류가 가변 저항 R12에 의해 설정된 것보다 작은 한(전류 센서 R17R18의 전압과 비교) 트랜지스터 VT7이 완전히 열려 있고 작동하지 않기 때문에 장치는 전압 안정화 모드에 있습니다. 작동에 영향을 미칩니다. 설정된 전류 레벨을 초과하려고 시도하면 연산 증폭기 DA5.1이 제어 모드로 전환되어 트랜지스터 VT7의 기본 전류가 감소하므로 출력 전압이 감소합니다. 이 경우 연산 증폭기 DA4.2는 활성 모드에서 비교기 모드로 전환되어 트랜지스터 VT6을 열어 제어 회로에서 연결을 끊습니다. DA5.2 연산 증폭기와 HL1 및 HL2 LED에는 전원 공급 장치의 작동 모드를 표시하는 장치가 조립되어 있습니다. 연산 증폭기 DA4.2 및 DA5.1 출력의 전압 레벨에 따라 비교기 DA5.2는 출력 전압을 전환하여 해당 LED를 켭니다. 그리고 켜져 있는 전원 공급 장치는 LED 중 하나의 빛으로 알 수 있듯이 항상 특정 작동 모드에 있기 때문에 전원 켜짐 표시기가 필요하지 않습니다. 설명된 전원 공급 장치의 세부 사항은 작성자가 사용할 수 있는 변압기에 대해 계산되고 선택되었습니다. 다이어그램에 표시된 요소 베이스를 사용하여 블록은 0 ~ 18V의 출력 전압과 0 ~ 14A의 부하 전류를 조절합니다. 출력 전압이 15V이고 전류가 12A인 경우 이중 리플 진폭 5mV를 초과하지 않습니다. 자신의 능력이나 요구 사항에 맞게 소스의 요소를 쉽게 다시 계산할 수 있습니다. 네트워크 변압기 T1, 정류기 다이오드 VD1-VD4, 제어 요소 VT1 - VT4 및 VT5의 트랜지스터, 안정화 모드 HL1 및 HL2를 나타내는 LED, 가변 저항 R10 및 R12, 전류 균등화 저항 R4를 제외한 장치의 모든 부분 -R7 및 필터 커패시터 C1-C3 , 100mm 두께의 양면 유리 섬유 호일로 만들어진 80x2mm 크기의 인쇄 회로 기판에 장착됩니다. 트랜지스터 VT1-VT5 및 다이오드 VD1-VD4의 방열판으로 원래 전원 공급 장치는 1,8mm 두께의 알루미늄 시트로 만들어진 장치 케이스를 사용합니다. 케이스는 상단 덮개가 있는 U자형입니다. 크기는 190x170x350mm입니다. 트랜지스터와 다이오드는 KPT-0,05 열전도 페이스트로 사전 윤활 처리된 8mm 두께의 절연 운모 패드를 통해 후면 벽에 고정됩니다. 전류 균등화 저항 R4-R7은 트랜지스터 옆에 장착되며 장치 본체에서 분리된 장착 패드에 장착됩니다. 전면 패널에는 주 스위치 SA1, 퓨즈 FU1 및 FU2, 전류계 PA1 및 전압계 PV1이 포함되어 있으며 그 위에 LED HL1 및 HL2가 각각 설치되어 있습니다. 출력 전류 및 전압 안정기용 조정기는 측정 장비(가변 저항 R12 및 R10) 아래에 설치됩니다. 네트워크 변압기 T1과 필터 커패시터 C1-C3은 전원 공급 장치 섀시에 설치됩니다. 네트워크 변압기 T1은 공장에서 제작되었으며 일련 번호는 4.540.176입니다. 변압기의 자기 코어는 W형 플레이트 PB 40-80으로 조립됩니다. 2차 권선은 PEV-1,25 296 와이어로 감겨 있으며 1,8개의 권선을 포함합니다. 5차 권선 II는 구리 버스 PSD 14x17로 구성되며 직렬로 연결된 2개 권선의 두 개의 동일한 권선으로 구성됩니다. 권선 III에는 PEV-1,0 12,6 와이어 14회전이 포함되어 있습니다. 자체 제작 변압기는 부하에서 소비되는 최대 전력에 제어 장치용으로 4W를 추가하도록 설계되었습니다. 유휴 모드에서 권선 III의 출력 전압은 XNUMX~XNUMXV 범위에 있어야 하며 부하 시 위의 전력(XNUMXW)을 제공해야 한다는 점을 고려해야 합니다. 정류기 다이오드 VD1-VD4의 최대 허용 순방향 전류는 최대 부하 전류를 초과해야 합니다. 전류가 10A 미만으로 감소하면 문자 인덱스가 있는 KD213, KD243 시리즈 다이오드를 사용할 수 있습니다. 산화물 필터 커패시터 C1-C3 - K50-18이지만 다른 최신 커패시터를 사용해도 됩니다. 이러한 커패시터의 정전용량이 큰 이유는 부하 전류 용량이 매우 높기 때문입니다. 커패시턴스는 이 전류에 비례하여 변경될 수 있습니다. KT819AM 제어 요소의 트랜지스터는 허용 콜렉터 전류가 808A이고 충분한 전력 손실이 있는 KT10 또는 유사한 트랜지스터로 교체할 수 있습니다. KT818AM(VT5) 트랜지스터는 KT816 시리즈로 교체할 수 있으며, KT817V(VT6, VT7)는 KT815, KT807 시리즈로 교체할 수 있습니다. 다이오드 KD212A(VD5, VD6)와 함께 문자 인덱스 또는 이와 유사한 KD226을 사용할 수 있습니다. 커패시터 C4-C7, C10 - K50-35, C8, C9 -K50-16, C11-C15 - 최소 25V의 정격 전압에 적합한 커패시턴스. K157UD2(DA4 DA5) 미세 회로를 선택하는 것은 허용 가능한 출력 전류가 높기 때문입니다. 이는 DA4.1 안정 장치와 저항 분배기 R2R14의 전류가 흐르기 때문에 DA15 연산 증폭기에 특히 중요합니다. 미세 회로의 수가 제한되지 않으면 이러한 미세 회로 대신 적절한 수정 회로를 갖춘 K553UD2가 적합합니다. 최소 20mA의 허용 출력 전류 외에도 마이크로 회로에 주파수 보정 회로가 있는 것이 중요합니다. 이는 OOS 회로의 위상 변이가 크기 때문에 안정성 마진을 높이기 위해 차단 주파수를 줄여야 하기 때문입니다. 전류 균등화 저항 R4-R7 및 전류 센서 R17, R18 - 와이어 S5-16M, 변수 R10 및 R12 - SP-1 또는 전원 공급 장치 전면 패널에 설치하기에 편리한 기타 장치. 측정 장비 PV1 및 PA1 - 총 편차 전류가 0,05 ~ 1mA이고 눈금이 편리합니다. 저자의 버전은 총 편차 전류가 4248.3mA인 M0,1 측정 헤드를 사용합니다. 양호한 것으로 알려진 부품으로 조립된 장치를 설정하는 것은 주로 올바른 설치를 확인하는 것입니다. 그런 다음 가변 저항 모터 R10 및 R12는 다이어그램에 따라 가장 낮은 위치로 설정되고 연산 증폭기 DA4.2 및 DA5.1의 출력에 자체 여자가 없는지 장치를 확인합니다. 용량을 늘리는 방향으로 커패시터 C12 및 C13을 선택하여 나타나면 제거하십시오. 다음으로 표준 전압계와 전류계를 사용하여 저항 R9와 R11은 전압 및 전류 조절의 상한을 설정하고 저항 R13과 R16은 전압계 PV1과 전류계 PA1을 교정합니다. 또한 다양한 허용 작동 모드에서 부하에 발생이 없는지 확인하는 것도 필요합니다. 이 장치는 부하의 단락을 견딜 수 있지만 최대값에 가까운 전류를 제한하는 데 이를 남용해서는 안 됩니다. 조정 요소의 트랜지스터에 의해 방출되는 전력은 다이오드 브리지 VD1-VD4의 출력 전압과 전원 공급 장치 출력 전압 간의 차이에 정비례한다는 점에 유의해야 합니다(조정 요소의 전압 강하). 요소) 및 부하 전류. 출력전압이 낮고 전류가 최대치에 가까우면 방열판 본체에 약 300W의 전력이 방출된다. 과열을 방지하려면(케이스 크기가 냉각에 충분하지 않은 경우) 네트워크에서 전원 공급 장치를 분리하는 추가 장치를 제공해야 합니다. 이는 단순한 전자 장치이거나 전자 기계(바이메탈 플레이트 기반 열 릴레이) 장치일 수 있습니다. 저자: G. Fedusov, 니즈니 노브고로드
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