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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 조정 가능한 전류 제한이 있는 실험실 전원 공급 장치, 0-30볼트 3암페어. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
무선 장치를 구성하거나 수리하려면 여러 개의 전원이 있어야 합니다. 많은 사람들이 이미 집에 이러한 장치를 가지고 있지만 일반적으로 작동 기능이 제한되어 있습니다(허용되는 부하 전류는 최대 1A이며 전류 보호가 제공되는 경우 관성적이거나 조절 기능이 없음 - 트리거) . 일반적으로 이러한 소스는 기술적 특성 측면에서 산업용 전원 공급 장치와 경쟁할 수 없습니다. 범용 실험실 산업용 소스를 구입하는 것은 상당히 비쌉니다. 현대적인 회로와 소자 기반을 사용하면 기본 기술 특성 측면에서 최고의 산업 디자인보다 열등하지 않은 전원 공급 장치를 가정에서 만들 수 있습니다. 동시에 제조 및 구성이 간단할 수 있습니다. 이러한 전원이 충족해야 하는 기본 요구 사항은 다음과 같습니다. 0~30V 범위의 전압 조정; 최소한의 리플로 최대 3A의 부하 전류를 제공하는 능력; 현재 보호 작동 조정. 또한 전류 보호는 출력에서 단락이 발생할 경우 소스 자체의 손상을 방지할 수 있을 만큼 빠르게 작동해야 합니다. 전원 공급 장치의 전류 제한을 원활하게 조정하는 기능을 통해 외부 장치를 구성할 때 손상을 방지할 수 있습니다. 이러한 모든 요구 사항은 아래에 제안된 범용 전원 공급 장치 회로에 의해 충족됩니다. 또한 이 전원 공급 장치를 사용하면 안정적인 전류(최대 3A) 소스로 사용할 수 있습니다. 전원 공급 장치의 주요 기술적 특성:
전원 공급 장치의 전기 다이어그램, 그림. 4.10은 제어 회로(노드 A1), 변압기(T1), 정류기(VD5...VD8), 전력 제어 트랜지스터 VT3 및 변압기 권선용 스위칭 장치(A2)로 구성됩니다.
제어 회로(A1)는 하나의 하우징에 있는 두 개의 범용 연산 증폭기(op-amp)에 조립되어 있으며 별도의 변압기 권선을 통해 전원을 공급받습니다. 이를 통해 출력 전압을 1에서 조절하고 전체 장치의 보다 안정적인 작동을 보장합니다. 그리고 전력 제어 트랜지스터의 열 작동을 용이하게 하기 위해 분할된 2차 권선이 있는 변압기가 사용됩니다. 탭은 릴레이 K3, KXNUMX를 사용하여 출력 전압 레벨에 따라 자동으로 전환됩니다. 이를 통해 부하의 높은 전류에도 불구하고 소형 VTXNUMX용 방열판을 사용할 수 있을 뿐만 아니라 안정기의 효율성도 높일 수 있습니다. 스위칭 장치(A2)는 7,5개의 릴레이만 사용하여 변압기의 1개 탭의 스위칭을 보장하기 위해 다음 순서로 이를 켭니다. 출력 전압이 15V 레벨을 초과하면 K2이 켜집니다. 레벨이 22V를 초과하면 K1가 켜집니다. 11V를 초과하면 K13이 꺼집니다(이 경우 변압기 권선에서 최대 전압이 공급됩니다). 지정된 임계값은 사용된 제너 다이오드(VD0,3 .VDXNUMX)에 의해 설정됩니다. 전압이 역순으로 떨어지면 릴레이가 꺼지지만 히스테리시스는 약 XNUMXV입니다. 전압이 켜졌을 때보다 낮은 값으로 떨어지면 권선을 전환할 때 채터링이 제거됩니다. 제어 회로(A1)는 전압 안정기와 전류 안정기로 구성됩니다. 필요한 경우 장치는 이러한 모드 중 하나로 작동할 수 있습니다. 모드는 레귤레이터 "G(R18)의 위치에 따라 다릅니다. 전압 안정기는 DA1.1-VT2-VT3 요소를 사용하여 조립됩니다. 안정기 회로는 다음과 같이 작동합니다. 필요한 출력 전압은 저항기를 "거칠게"(R16) 및 "미세하게"(R17) 설정합니다. 전압 안정화 모드에서는 저항 R2-R16-R17 분배기를 통한 출력(X7)의 전압 피드백 신호(-Uoc)가 연산 증폭기 DA1/2의 비반전 입력에 공급됩니다. +3V의 기준 전압은 저항 R5-R7-R9을 통해 동일한 입력에 공급됩니다. 회로가 켜지면 출력 DA1/12의 양의 전압이 증가합니다(트랜지스터 VT2를 통해 VT3을 제어하게 됨). 출력 단자 X1-X2의 전압은 저항 R16-R17에 의해 설정된 레벨에 도달하지 않습니다. 출력 X2에서 증폭기 DA1/2의 입력으로 오는 음의 전압 피드백으로 인해 전원 공급 장치의 출력 전압이 안정화됩니다. 이 경우 출력 전압은 다음 비율에 의해 결정됩니다.
어디에서 따라서 저항 R16("거친") 및 R17("미세한")의 저항을 변경하여 출력 전압 Iout을 0에서 30V로 변경할 수 있습니다. 부하가 전원 공급 장치의 출력에 연결되면 출력 회로에 전류가 흐르기 시작하여 저항 R19 전체에 (회로의 공통 와이어에 비해) 양의 전압 강하가 발생합니다. 이 전압은 저항 R18을 통해 연결점 R6-R8에 공급됩니다. 제너 다이오드 VD2~R4-R6에서 기준 음전압(-9V)이 공급됩니다. 연산 증폭기 DA1.2는 이들 사이의 차이를 증폭시킵니다. 차이가 음수인 경우(즉, 출력 전류가 저항 R18에 의해 설정된 값보다 작음) DA1/10의 출력에 +15V가 작용합니다. 트랜지스터 VT1은 닫히고 회로의 이 부분은 작동에 영향을 주지 않습니다. 전압 안정기의. 부하 전류가 DA1/7 입력에 양의 전압이 나타나는 값으로 증가하면 DA1/10 출력에 음의 전압이 발생하고 트랜지스터 VT1이 약간 열립니다. 회로 R13-R12-HL1에 전류가 흐르고, 이는 조정 전력 트랜지스터 VT3의 베이스에서 개방 전압을 감소시킵니다. 빨간색 LED(LR)가 켜지면 회로가 전류 제한 모드에 진입했음을 나타냅니다. 이 경우 전원 공급 장치의 출력 전압은 출력 전류가 저항 R16에서 가져온 전류 피드백 전압(Uop)과 연결 지점 R6-R8-의 기준 전압에 충분한 값을 갖는 값으로 감소합니다. R18은 상호 보상됩니다. 즉, 잠재력이 전혀 없었습니다. 결과적으로 소스의 출력 전류는 저항 R18 슬라이더의 위치에 의해 지정된 레벨로 제한됩니다. 이 경우 출력 회로의 전류는 다음 관계식에 의해 결정됩니다.
어디에서 연산 증폭기 입력의 다이오드(VD3)는 피드백 없이 마이크로 회로를 켜거나 전력 트랜지스터가 손상된 경우 마이크로 회로가 손상되지 않도록 보호합니다. 작동 모드에서 연산 증폭기 입력의 전압은 3에 가깝고 다이오드는 장치 작동에 영향을 미치지 않습니다. 커패시터 CXNUMX은 증폭된 연산 증폭기 주파수 대역을 제한하여 자기 여기를 방지하고 회로의 안정성을 높입니다. 디자인 특징 점선으로 강조 표시된 회로 부분(노드 A1 및 A2)은 두께 80~65mm의 단면 유리 섬유로 만들어진 1x3mm 크기의 두 개의 인쇄 회로 기판에 있습니다. 노드 A1의 경우 토폴로지 및 요소 배열이 그림 4.11에 나와 있습니다. XNUMX.
노드 A2는 XNUMX차원 설치로 만들 수 있으며 크기는 사용되는 릴레이 유형에 따라 다릅니다. 조립 중에는 다음 부품이 사용되었습니다. 조정된 저항기 R5 및 R6 유형 SPZ-19a; 가변 저항 R16.R18 유형 SPZ-4a 또는. PPB-1A; 19W용 고정 저항기 R5 유형 S16-5MV, 나머지는 해당 전력의 MLT 및 S2-23 시리즈입니다. 커패시터 C1, C2, C3, C10 유형 K10-17, 전해 커패시터 C4...C9 유형 K50-35(K50-32). LED HL1, HL2는 발광 색상이 다른 모든 LED에 적합합니다. 트랜지스터 VT1, VT2는 KT3107A(B)로 대체 가능합니다. VT3 파워 트랜지스터는 약 1000 평방 cm 면적의 라디에이터에 설치됩니다. 보드의 커넥터 X3. A1형. RSh2N-2-15. 릴레이 K1, K2는 표준 크기 R-15의 폴란드에서 사용되며 작동 전압은 24V(권선 저항 430Ω)입니다. 프레임이 없는 설계로 인해 크기가 작고 충분히 강력한 스위칭 접점을 갖습니다. 마이크로 전류계 PA1은 소형 M42303 또는 최대 3A 또는 5A의 전류에 대한 내부 션트와 유사한 유사 제품입니다. 전원 작동을 쉽게 하기 위해 출력 전압을 나타내는 전압계로 회로를 보완할 수 있습니다. T1 네트워크 변압기는 160W 전력의 통합 산업용 변압기(예: OSM1 TU16-717.137-83 시리즈)를 기반으로 독립적으로 제조됩니다. 코일 프레임 위치에 있는 철의 단면적은 40x32mm입니다. 모든 380차 권선을 제거하고 네트워크 권선만 남겨야 합니다(300차 권선이 8V용으로 설계된 경우 9회전을 감습니다). 우리는 10-38-38 권선으로 권선을 시작합니다. 여기에는 0,23+7 권선의 와이어가 포함되어 있습니다. 직경 6mm의 PZP. 권선 5-4-3-16-15에는 직경 15mm의 PEL 와이어 15+1,5+18+18회가 포함되어 있습니다. 변압기의 7,5차 권선은 7,5+7,5V 및 7,5+XNUMX의 무부하 전압을 제공해야 합니다. 각각 +XNUMX, XNUMX+XNUMXV. 노드 A1의 회로에 오류 없이 설치하려면 저항 R0를 사용하여 최대 출력 전압 조정 범위 30~5V를 조정하고 저항 R3을 사용하여 최대 보호 전류 6A만 조정하면 됩니다. 스위칭 유닛(A2)은 구성할 필요가 없습니다. 릴레이 K1, K2의 스위칭 임계값과 그에 따른 커패시터 C8의 전압 증가만 확인하면 됩니다. 회로가 전압 안정화 모드로 작동 중일 때는 녹색 LED(HL2)가 켜지고, 전류 안정화 모드로 전환되면 빨간색 LED(HL1)가 켜집니다. 부하의 최대 허용 전류를 5A로 높이려면 그림 4.12에 표시된 회로를 변경해야 합니다. XNUMX (두 개의 파워 트랜지스터가 병렬로 설치됨). 이는 출력 단자에 단락이 발생한 경우 장치의 안정적인 작동을 보장해야 하기 때문입니다.
최악의 경우 전력 트랜지스터는 전력 과부하 P=U 입력*I=35*5=175W를 잠시 견뎌야 합니다. 그리고 하나의 KT827A 트랜지스터는 125W 이하의 전력을 소비할 수 있습니다. 변압기 T1, 릴레이 K1 및 K2의 스위칭 전압은 관성적이며 T1의 XNUMX차 권선에서 나오는 전압을 순간적으로 감소시키지는 않지만 장기간 작동하는 동안 전력 트랜지스터의 전력 열 손실을 줄입니다. 원천. 전류가 5A인 전원 공급 장치의 경우 저항 R19의 값을 0,2Ω으로 줄여야 하며 이를 고려하여 다음 공식을 사용하여 저항 R18의 값을 다시 계산해야 합니다.
저자: Shelestov I.P.
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