스위칭 실험실 전원 공급 장치 0-30볼트, 0,01-5암페어. 계획, 설명

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실험실 전원 공급 장치 0-30V, 0,01-5A 전환. 무선전자공학 및 전기공학 백과사전

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제안된 장치는 부하 공급 전압을 안정화하고 소비 전류를 제한하여 전류 안정화 모드로 전환한다. 펄스 작동 모드는 모든 작동 모드에서 높은 효율성을 보장합니다. 이 장치는 장기간의 출력 단락을 두려워하지 않습니다. 이는 안정적이거나 제한된 전류가 필요한 전기분해, 전기도금 및 기타 공정을 위한 전류원 역할을 할 수 있습니다. 이 장치는 거의 모든 유형의 배터리를 충전하는 데 사용할 수 있습니다. 실험실 전원 공급 장치에 대한 많은 설명이 아마추어 무선 문헌에 게재되었습니다. 제안된 소스는 광범위한 기능, 단순성 및 높은 효율성이 특징입니다. 그림에서. 1은 기능 다이어그램을 보여줍니다.

스위칭 실험실 전원 공급 장치 0-30볼트, 0,01-5암페어. 기능 다이어그램
그림. 1

이 장치의 기본은 스위칭 트랜지스터 VT1의 펄스 폭 조절이 가능한 강압 전압 안정기입니다. 저장 요소(인덕터 L1 및 커패시터 C1) 다음에는 순차적으로 조정 가능한 선형 전류 제한기 A1 및 전압 안정기 A3가 포함됩니다. 다이오드 VD1은 인덕터 L1 전류가 커패시터 C1로 흐르고 스위칭 트랜지스터 VT1이 닫힐 때 부하를 보장합니다. 부하 전류는 노드 A1에 의해 10mA에서 5A로 제한됩니다. 전압 안정기 A3을 사용하면 출력 전압을 0V에서 30V까지 조정할 수 있습니다. 이득이 약 2인 차동 증폭기 A4 및 A5는 블록 전체의 전압 강하를 제어합니다. A1과 A3. 그 중 적어도 하나가 너무 크면 스위칭 트랜지스터 VT1은 펄스 폭 조정기 A5의 신호에 따라 닫힙니다. 이를 통해 출력 전압뿐만 아니라 전류의 안정성과 높은 효율을 달성합니다. 제어 요소의 전력 손실이 적기 때문에 장치의 신뢰성이 향상되고 선형 제어에 비해 방열판 크기가 줄어들어 무게와 크기가 줄어듭니다. 그림에서. 그림 2는 장치의 개략도를 보여줍니다.

쌀. 2 (확대하려면 클릭)

구성 요소 VT4, VD5, L1, C8은 그림 1의 VT1, VD1, L1, C1에 해당합니다. 1. 펄스 폭 조정기 A3는 VT1-VT3, C1, VD3, HL8, R5-R1 요소에 조립됩니다. 전류 제한기 A6은 트랜지스터 VT7 및 VT6, 다이오드 VD10-VD10 및 저항 R20-R2을 사용하는 전류 안정기 회로에 따라 조립되며 그중 하나는 스위치 SA3에 의해 연결됩니다. 조정 가능한 전압 조정기 A4은 DA2 칩에 조립됩니다. 차동 증폭기 A1(그림 1408 참조)는 저항 R1, R3, R21, R23이 있는 고전압 연산 증폭기 KR25UD26(DA4)입니다. 유사한 차동 증폭기 A5 - DA28, R31, R33.R34, RXNUMX.

변압기 T30에 의해 1V로 감소된 권선 II의 주전원 전압은 다이오드 브리지 VD4를 정류하고 커패시터 C4를 평활화합니다. 이 전압(약 40V)은 스위칭 안정기의 입력 전압입니다. 저항 R1과 제너 다이오드 VD1은 단일 접합 트랜지스터 VT2에 만들어진 마스터 발진기 공급 전압의 파라메트릭 안정기를 형성합니다. 트랜지스터 VT3은 마스터 발진기의 전류 증폭기입니다. 스위칭 트랜지스터(VT825)로 트랜지스터 KT4G를 선택한 것은 높은 신뢰성과 폭넓은 가용성 때문입니다. 40kHz의 생성 주파수는 KT825G 트랜지스터의 주파수 특성에 따라 선택되었습니다. 제어 트랜지스터 VT2의 이미 터에서 전압 레벨을 고정하기 위해 저항 R1 및 LED HL2에 약 1V의 파라 메트릭 전압 안정기가 조립됩니다. 다이오드 VD3은 이 트랜지스터의 이미터 접합에 역전압이 공급되는 것을 방지합니다. 개방형 스위칭 트랜지스터 VT4는 인덕터 L1을 다이오드 브리지 VD4의 정류기 출력에 연결합니다. 인덕터 L1을 통해 흐르는 전류는 스토리지 커패시터 C8을 충전합니다. 트랜지스터 VT1의 베이스 전압을 변경하면 트랜지스터 VT4를 여는 펄스의 폭과 이에 따라 저장 커패시터 C8의 전압을 조정할 수 있습니다. 전류 제한기 A1은 개별 요소로 구성됩니다.

LT1084 칩 사용을 거부하는 이유는 최대 입력 전압(37V)이 충분하지 않기 때문입니다. 또한 개별 요소를 사용하면 효율성이 향상됩니다. 통합 안정기의 전류 설정 저항기 양단의 전압 강하는 1,25V이며, 5A 전류에서 6,25W의 전력이 이 저항기를 통해 소비됩니다. 적용된 전류 제한기에서 전류 설정 저항 UR의 전압 강하는 다이오드 회로 VD6-VD10의 전압 강하와 복합 트랜지스터 VT6VT7의 베이스 이미터 전압 간의 차이와 같습니다. 이 경우 UR은 대략 0,6V와 같습니다. 저항 R20(5A 제한에서)에 의해 소비되는 전력은 대략 3W와 같습니다. 전류 설정 저항기 R의 저항은 R=UR/I 공식을 사용하여 계산됩니다. 여기서 I는 필요한 제한 전류입니다.

저자의 사본은 11가지 전류 제한(10, 50, 100, 250, 500, 750mA)을 구현합니다. 1, 2, 3, 4, 5A. 저항 R10-R20에 해당합니다. 커패시터 C8의 전압은 넓은 범위에 걸쳐 다양하므로 다이오드 VD6-VD10으로 구성된 안정기를 통과하는 전류는 트랜지스터 VT5 및 LED HL2의 안정기를 결정합니다. 트랜지스터 VT22의 이미터 회로에 있는 저항 R5는 회로 VD6-VD10을 통한 전류를 10...12 mA 내에서 설정합니다. 조정 가능한 전압 안정기 A3은 DA4 칩에서 만들어집니다. 다이오드 VD13, VD14는 신뢰성을 향상시키는 데 도움이 됩니다. 이러한 다이오드를 통해 전원 공급 장치가 네트워크에서 분리되면 커패시터 C12 및 C13이 방전되어 안정기의 자체 여기가 제거됩니다.

제로 출력 전압을 얻기 위해 DA27 안정기의 음 극성 전압이 분배기 R30R2을 통해 제어 전극 회로에 공급됩니다. 다이오드 브리지 VD2의 정류기와 통합 안정기 DA1, DA2는 표준 회로에 따라 조립된 KR572PV2A 마이크로 회로의 디지털 전압계에도 전원을 공급합니다. 다이오드 VD3 및 VD5를 통한 연산 증폭기 DA11 및 DA12의 출력 신호는 공통 부하-저항 분배기 R3R4에 공급됩니다. HL3 LED는 전면 패널에 있으며 전원 공급 장치가 전류 안정화 제한 모드에 진입했음을 신호로 알립니다. 전류 제한기 또는 전압 안정기의 전압 강하가 증가하면 저항 R4의 전압도 증가합니다. 임계값(약 3V)을 초과하면 트랜지스터 VT1이 열리고 트랜지스터 VT2의 생성기 펄스가 단축됩니다.

구조 및 세부 사항

전원 공급 장치는 90x170x270mm 크기의 하우징에 장착됩니다. 트랜지스터 VT4와 다이오드 VD5는 200cm2 면적의 하나의 방열판에 절연 스페이서 없이 설치됩니다. VT400 트랜지스터(절연 개스킷을 통해)와 DA2 안정 장치는 6cm4 면적의 방열판에 장착됩니다. 온도 안정성을 높이려면 트랜지스터 VT6에 최대한 가까운 방열판에 다이오드 VD10-VD6을 설치하는 것이 좋습니다. 이 장치는 범용 브레드보드에 조립되어 있으며 인쇄 회로 기판은 개발되지 않았습니다. Transformer T1은 진공관 TV의 네트워크 변압기로 만들어졌습니다.

자기 회로가 분해되고 코일이 제거됩니다. 그들은 필라멘트 권선을 감아 (최상층에 위치하고 가장 큰 직경의 와이어로 감겨 있음) 회전 수를 계산합니다. 이 회전 수에 5를 곱하면 권선 II의 회전 수를 얻습니다. 다음으로 두 릴의 양극 권선이 하나의 스풀에 완전히 감겨집니다. 그런 다음 각 코일에서 권선 II의 회전 수의 절반이 양극 권선의 두 와이어에 대량으로 감겨 있습니다. 0,8mm의 양극 권선 직경은 0,5mm2의 단면적에 해당합니다. 두 개의 와이어를 감으면 1mm2의 등가 단면적이 제공되며 이는 5A의 부하 전류를 허용합니다.

필라멘트 권선 수에 3을 곱하면 권선 III의 권수를 얻습니다. 이 권선은 두 개의 코일 중 하나에 두 개의 와이어로 감길 수도 있습니다. 권선 III의 낮은 전류 소비로 인해 변압기 자기장의 비대칭성은 중요하지 않습니다. 자기 회로를 조립한 후 위상 조정을 고려하여 반권선 III이 직렬로 연결되고 하나의 반권선 III의 시작 부분이 다른 반권선 III의 시작 부분에 연결되어 중간에서 탭을 형성합니다. 인덕터 L1은 48NM1500 페라이트로 만들어진 자기 코어 B1에 대량으로 감겨져 프레임이 채워질 때까지 양극 권선의 두 와이어에 감겨 있습니다. 컵 사이에 비자성 틈을 만들기 위해 1mm 두께의 텍스타일 와셔를 삽입합니다. MB 볼트를 조인 후 완성된 스로틀에 BF-2 접착제가 함침됩니다. 접착제의 건조 및 중합은 100°C 온도의 오븐에서 수행되었습니다.

다른 자기 회로에서 자체 인덕터를 만들 때 인덕터를 통과하는 전류가 삼각형 모양이라는 점을 명심해야 합니다. 5A의 평균 전류 소비는 10A의 진폭에 해당하며, 이 전류에서 자기 회로는 포화 상태가 되어서는 안 됩니다. LT1084(DA4) 스태빌라이저는 국내 아날로그 KR142EN22A로 교체할 수 있습니다. 가변저항 R29는 와이어 PCB를 사용하여 내구성을 높였습니다. SA2 스위치에는 상당한 전류가 흐르는 점을 고려하여 안정성과 내구성을 높이기 위해 11P3N 세라믹 비스킷 스위치를 사용하고 접점을 병렬로 연결합니다. LEDAL307KM(HL3)은 외산 L-543SRC-E로 교체 가능합니다.

설립

저항 R30을 선택하면 다이어그램에 따라 가변 저항 R29 모터가 낮은 위치에 있을 때 전원 출력에 32 출력 전압이 설정되고, 저항 R30를 선택하면 모터가 낮은 위치에 있을 때 29 V의 전압이 설정됩니다. R2는 다이어그램에 따라 위쪽 위치에 있습니다. DA3 안정기의 단자 4와 4에 전압계를 연결하고 저항 R1,5를 선택하여 전압을 XNUMXV로 설정합니다. 설정 중에 트리밍 저항을 사용할 수 있습니다. 그러나 이동 접점 시스템의 저항이 불안정하기 때문에 연속 작동에 사용하는 것은 권장되지 않습니다. 그런 다음 전류계를 통해 부하를 출력 단자에 연결합니다.

저항 R29로 출력 전압을 변경하면 전류계와 내장 전압계를 사용하여 출력 매개변수가 모니터링됩니다. 저전류 제한에서는 DA4 안정기의 제어 전류로 인해 저항 R10-R12의 저항을 계산된 저항과 비교하여 조정해야 합니다. HL3 LED를 켠 후에는 전류 제한과 모든 제한에서의 안정성을 확인해야 합니다. 제안된 실험실 전원 공급 장치는 7D-0.1부터 자동차 스타터까지 배터리 및 배터리 충전을 포함하여 사용이 매우 편리합니다. 내장된 디지털 전압계를 사용하여 최종 충전 전압이 설정되고 스위치 SA2는 필요한 충전 전류를 선택하고 어큐뮬레이터(배터리)를 연결합니다. 안정적인 전류로 충전이 이루어지며, 배터리의 지정된 전압에 도달하면 충전이 중지됩니다. 제안된 장치를 XNUMX년 동안 작동한 결과 작동에 문제가 발생하지 않았습니다.

저자: K. Moroz, Nadym, Yamalo-Nenets ed. 지구; 간행물: cxem.net

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