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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 OU가 있는 강력한 실험실 전원 공급 장치. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
아마도 그의 첫 번째 설계 중 하나인 실험실 전원 공급 장치를 갖고 있지 않은 무선 아마추어는 없을 것입니다. 실험을 수행하고 개별 장치의 프로토타입을 제작할 때 모든 무선 아마추어는 전원 공급 문제에 직면하게 됩니다. 어떤 설계에든 전원 공급 장치를 만들고 적절한 회로와 부품을 찾기 위해 문헌을 검색하는 데 많은 시간과 돈을 소비한 초보 설계자는 자신의 장치가 이 장치와 잘 작동하지 않는다고 확신하게 됩니다. 이는 실험실 소스 없이는 장치가 안정적으로 작동하는 공급 전압 범위 또는 실제로 소비되는 전류를 정확하게 결정할 수 없는 무선 아마추어에게 자주 발생합니다. 이는 장치 설정 중에 수행되어야 하며, 출력 전압 조정을 위한 넓은 제한과 부하 전류의 큰 변화에 따른 높은 안정성을 제공하는 외부 소스에서 장치에 전원을 공급해야 합니다. 또한 이러한 소스는 과부하 또는 출력 단락에 대한 빠른 보호 기능을 갖추고 있어야 합니다. 인기 있는 무선 공학 문헌은 지속적으로 전원 공급 장치 설계를 다루며 주목할만한 실험실 소스를 반복적으로 설명했습니다. 그러나 그 중 일부는 다른 매개변수가 우수하지만 부하 전류가 부족하거나 부족한 부품이 많거나 구성이 어렵습니다. 따라서 모든 라디오 아마추어, 특히 초보자는 반복을 사용할 수 없습니다. 설명된 전원 공급 장치의 효율은 대부분의 유사한 장치와 마찬가지로 50%를 초과하지 않습니다. 이것을 반복하면 전력용 변압기를 감는 작업을 열심히 해야 할 것입니다. 그러나 충분히 높은 출력 매개변수, 구성, 무게 및 크기의 이득을 갖춘 회로의 상대적 단순성은 확실한 이점을 제공합니다. 전원 공급 장치의 주요 특성:
전원 공급 장치(그림 1)는 제어 요소(트랜지스터 VT2-VT4), 피드백 회로의 증폭기(칩 DA1, 트랜지스터 VT1), 보조 파라메트릭 안정기(제너 다이오드 VD11-)가 순차적으로 연결된 주 보상 안정기로 구성됩니다. VD14, VD19) 및 장치 과부하 보호(트랜지스터 VT5, VT6). 보상 안정기에서 출력 전압은 정류기에서 나오는 전압과 제어 트랜지스터의 전압 강하 간의 차이입니다.
넓은 범위에 걸쳐 출력 전압이 원활하게 변화하고 상당한 부하 전류가 있는 안정기를 설계하려는 욕구는 제어 트랜지스터에서 큰 열 전력이 방출되는 것과 관련이 있습니다. 이러한 이유로 블록은 정류된 전압의 단계적 변화를 사용합니다. 이를 위해 스위치 SA2의 섹션 SA5을 사용하여 전력 변압기의 분할된 2.1차 권선 III에서 다이오드 VD2-VD2로 만들어진 주 정류기에 전압이 공급됩니다. 동시에 스위치 SA2.2(섹션 SA2.3 및 SA3)는 스태빌라이저 제어 단계의 저항을 전환합니다. 이 경우, 출력전압은 41V 단위로 2단계로 변경될 수 있으며, 각 단계 내에서 저항 R4을 이용하여 원활하게 변화할 수 있습니다. 결과적으로 최대 부하 전류에서는 공통 컬렉터가 있는 회로에 따라 연결된 주 제어 트랜지스터 VT20-VT3에서 4W 이하의 전력이 소비됩니다. 트랜지스터 VT10 및 VT42는 병렬로 연결되므로 각각에서 소비되는 전력은 43W를 초과하지 않습니다. 이 트랜지스터의 이미 터에는 전류를 균등화하는 데 사용되는 저항 RXNUMX 및 RXNUMX이 포함되어 있습니다. 전원 공급 장치의 전체 크기와 무게를 줄이고 설치의 컴팩트함을 높이기 위해 필요 이상으로 소산 면적이 작은 라디에이터를 사용했습니다. 이 경우 트랜지스터는 최대 부하 전류에서 전원 공급 장치를 장기간 작동하는 동안 최대 60...70°C까지 가열됩니다. 전원 공급 장치를 최대에 가까운 부하 전류에서 오랫동안 작동하려는 경우 소산 면적이 800~1000cm2인 라디에이터를 사용해야 합니다. 피드백 신호 증폭기는 다이오드 VD1-VD6를 사용하여 만든 보조 정류기에 의해 구동되는 연산 증폭기(OA) DA9에 조립됩니다. 연산 증폭기 공급 전압은 직렬로 연결된 두 개의 파라메트릭 안정기에 의해 안정화됩니다. 첫 번째는 제너 다이오드 VD11, VD12 및 저항 R3에서 만들어지고 두 번째는 제너 다이오드 VD13, VD14 및 저항 R4에서 만들어집니다. 제너 다이오드 VD14에 의해 안정화된 전압은 안정화 전압의 온도 계수가 낮은 제너 다이오드 VD19와 저항 R21에 생성된 기준 전압원에 전원을 공급하는 데에도 사용됩니다. 분배기 R22-R41을 사용하여 연산 증폭기의 반전 입력에 공급되는 기준 전압을 변경하면 안정기 전압을 변경할 수 있습니다. 연산 증폭기의 최대 출력 전압을 초과하는 전원 공급 장치의 출력 전압을 얻기 위해 트랜지스터 VT1의 증폭기가 사용됩니다. 저항 R11은 연산 증폭기의 출력 전류를 제한합니다. 저항 R19, R20의 분배기를 통해 블록 출력 전압의 일부가 연산 증폭기의 비반전 입력에 공급됩니다. 안정기의 출력 전압이 무작위로 변경되면 연산 증폭기 입력의 전압 차이가 변경되고 그에 따라 콜렉터 VT1의 전압이 변경되어 제어 트랜지스터의 상태가 다음과 같이 변경됩니다. 장치의 출력 전압이 이전 값으로 돌아갑니다. 커패시터 C5-C7, C9, C10은 출력 전압 및 부하 전류의 전체 변화 범위에 걸쳐 고주파수에서 장치의 자체 여기를 제거합니다. 전원 공급 장치의 출력 전압이 0에 가까워지도록 하기 위해 저항 R3의 분배기 전류 R4, R8에 의해 생성된 폐쇄 전압이 저항 R6을 통해 트랜지스터 VT7, VT7의 베이스에 적용됩니다. 이 전압이 없으면 장치의 출력 전압을 1...1,5V 미만으로 얻을 수 없습니다. 그 이유는 2 전압에서 트랜지스터 VT4-VTXNUMX의 콜렉터 전류의 최종 값입니다. 그들의 기지. VD17R14 회로는 블록의 출력 전압을 더 낮은 레벨로 설정하면서 블록에 연결된 커패시터 C12와 용량성 부하의 방전을 가속화하는 역할을 합니다. 이 경우 커패시터 C12는 커패시터 C1의 양극 단자, 저항 R12, 트랜지스터 VT12의 이미터-컬렉터 접합, 다이오드 VD1, 저항 R17, 커패시터 C14의 음극 단자 회로를 통해 트랜지스터 T12의 컬렉터에 설정된 전압으로 방전됩니다. . 전자 과전류 보호 장치는 트랜지스터 VT5, VT6을 사용하여 만들어집니다. 개방 극성에서 저항 R12의 부하 전류에 의해 생성된 전압 강하는 트랜지스터 VT5의 이미터 접합에 적용됩니다. 동시에, 동일한 전이는 저항 R15에 의해 조절되는 저항 R17로부터 폐쇄 전압을 받습니다. 부하 전류가 미리 결정된 수준을 초과하면 VT5가 약간 열리고 트랜지스터 VT6이 약간 열립니다. 후자는 차례로 VT5를 더 많이 열 것입니다. 프로세스는 눈사태처럼 진행됩니다. 결과적으로 두 트랜지스터 모두 완전히 열리고 음의 극성 신호가 다이오드 VD10과 저항 R18을 통해 연산 증폭기의 입력 18에서 수신됩니다. 이는 입력 9의 신호 크기를 초과합니다. 연산 증폭기의 출력에서, 음의 극성의 전압이 생성되어 트랜지스터 VT1이 열립니다. 이 경우 제어 요소 (트랜지스터 VT2-VT4)가 닫히고 장치의 출력 전압이 0에 가까워집니다. 동시에 H2 "과부하" 경고 램프가 켜집니다. 기기를 원래 상태로 되돌리려면 몇 초 동안 전원을 껐다가 다시 켜야 합니다. 전력 변압기의 권선 IV, 다이오드 VD1의 보조 정류기, 커패시터 C1 및 다이오드 VD10은 전원 공급 장치가 꺼질 때 주 정류기의 장치 출력에서 전압이 증가하는 현상을 제거하는 역할을 합니다. 이는 커패시터 C2가 커패시터 C3보다 빠르게 방전되기 때문에 가능합니다. 이 경우 연산 증폭기 공급 전압이 더 빨리 사라지므로 트랜지스터 VT1이 꺼지고 커패시터 C3의 전압이 사라지기 전에 제어 요소가 잠금 해제됩니다. 커패시터 C3의 양극 단자는 트랜지스터 VT1의 이미터 접합을 통해 다이오드 VD10의 양극에 연결되지만 다이오드는 전원 공급 장치를 켤 때 다이오드의 작동에 영향을 미치지 않습니다. 커패시터 C3의 전압과 커패시터 C1의 전압 사이. 후자는 전력 변압기의 권선 III 및 IV의 출력 전압의 합에 의한 커패시터 C1의 충전으로 인해 항상 더 큽니다. 이 조건을 보장하려면 다이어그램에 표시된 대로 권선 III 및 IV의 스위칭 극성을 관찰해야 합니다. 전원 공급 장치를 끈 후 커패시터 C1은 저항 R1을 통해 빠르게 방전되고 다이오드 VD10은 커패시터 C3의 전압에 의해 개방되며 후자는 저항 R1을 통해 트랜지스터 VT1의베이스에 공급됩니다. 트랜지스터 VT1이 잠금 해제되어 제어 요소가 닫힙니다. 커패시터 C3이 트랜지스터 VT1과 저항 R9를 통해 완전히 방전될 때까지 부하 양단의 전압은 XNUMX에 가깝게 유지됩니다. 저항 R2는 커패시터 C2의 방전을 가속화하고 커패시터 C1이 방전될 시간이 있고 다이오드 VD10 및 트랜지스터 VT1이 열리지 않기 전에 장치가 꺼지는 초기 순간에 장치의 출력 전압 서지를 제거합니다. 이 순간 서지가 나타나는 것은 연산 증폭기 입력의 전압 변화가 불균등하고 출력에서 양의 점프가 나타나는 것과 관련이 있습니다. 전원 공급 장치를 켤 때 출력 전압 서지를 제거하고 스위치를 켤 때 상당한 용량성 부하가 있을 때 보호 기능이 트리거되는 것을 방지하기 위해 커패시터 C4, 저항 R5 및 다이오드 VD16이 사용됩니다. 스위치를 켠 후 초기 순간에 커패시터 C4는 저항 R5와 저항 R9 및 다이오드 VD16을 통해 두 회로에서 천천히 충전됩니다. 이 경우 트랜지스터 VT2 베이스의 전압은 개방형 다이오드 VD16 양단의 전압 강하와 커패시터 C4 양단의 전압의 합과 같습니다. 이 전압, 즉 전원 공급 장치 출력의 전압은 안정기가 정상 상태에 들어갈 때까지 커패시터 C4의 전압에 따라 증가합니다. 다음으로 다이오드 VD16이 닫히고 커패시터 C4는 저항 R5를 통해서만 필터 커패시터 C3의 최대 전압까지 충전되며 전원 공급 장치의 추가 작동에는 아무런 영향을 미치지 않습니다. 다이오드 VD15는 장치가 꺼질 때 커패시터 C4의 방전을 가속화하는 역할을 합니다. 전원 변압기, 강력한 제어 트랜지스터, 스위치 SA1-SA3, 퓨즈 홀더 FU1, FU2, 전구 H1, H2, 다이얼 미터, 출력 커넥터 및 무단 출력 전압 조정기를 제외한 모든 요소는 인쇄 회로 기판에 배치됩니다(그림 2). XNUMX).
요소의 위치는 그림 3에 나와 있습니다. 전원 공급 장치의 모양은 그림 4에 나와 있습니다.
P210A 트랜지스터는 케이스 후면에 설치된 바늘 모양의 라디에이터에 장착되며 약 600cm2의 유효 소산 면적을 갖습니다. 라디에이터가 부착된 케이스 하단에는 직경 8mm의 통풍구가 뚫려 있습니다. 하우징 커버는 하우징과 라디에이터 사이에 약 0,5cm 너비의 공극이 유지되도록 고정되어 있으며, 제어 트랜지스터의 더 나은 냉각을 위해 커버에 통풍구를 뚫는 것이 좋습니다. 전원 변압기는 케이스 중앙에 고정되어 있고 그 옆 오른쪽에는 5x2,5cm 두랄루민 판에 P214A 트랜지스터가 고정되어 있습니다. 플레이트는 절연 부싱으로 본체에서 절연됩니다. 주 정류기의 다이오드 KD202V는 인쇄 회로 기판에 나사로 고정된 두랄루민 판에 장착됩니다. 보드는 부품이 아래로 향한 상태에서 전력 변압기 위에 설치됩니다. 전원 변압기는 토로이달 테이프 자기 회로 OL 50-80/50에서 만들어집니다. 960차 권선에는 와이어 PEV-2 0,51의 32회 권선이 포함되어 있습니다. 권선 II 및 IV는 각각 6 및 220V의 출력 전압을 가지며 140차 권선의 전압은 27V입니다. 여기에는 PEV-2 0,31 와이어의 2 및 1,2회 권선이 포함됩니다. 권선 III은 PEV-10 60 와이어로 감겨 있으며 11개의 섹션을 포함합니다. 아래쪽 섹션(구성표에 따름) - 14, 나머지 섹션은 각각 2,5턴입니다. 섹션의 출력 전압은 각각 47V와 59V입니다. 전력 변압기는 TV UNT XNUMX/XNUMX 등의 막대와 같은 다른 자기 회로에 감을 수도 있습니다. 이러한 변압기의 XNUMX차 권선은 유지되고 XNUMX차 권선은 다시 권선되어 위의 전압을 얻습니다. 전원 공급 장치에서는 P210A 트랜지스터 대신 P216, P217, P4, GT806 시리즈의 트랜지스터를 사용할 수 있습니다. 트랜지스터 P214A 대신 P213-P215 시리즈 중 하나입니다. MP26B 트랜지스터는 MP25, MP26 시리즈, P307V 트랜지스터 중 하나로 대체할 수 있으며 P307 - P309, KT605 시리즈 중 하나로 대체할 수 있습니다. D223A 다이오드는 D223B, KD103A, KD105 다이오드로 교체할 수 있습니다. KD202V 다이오드 - 허용 전류가 2A 이상인 강력한 다이오드. D818A 제너 다이오드 대신 이 시리즈의 다른 제너 다이오드를 사용할 수 있습니다. 스위치 SA2 - 소형 비스킷 유형 11P3NPM. 두 번째 블록에서 이 스위치의 두 섹션 접점은 병렬로 연결되어 전원 변압기의 섹션을 전환하는 데 사용됩니다. 전원 공급 장치가 켜져 있을 때 부하 전류가 2를 초과하지 않는 상태에서 스위치 SA0,2의 위치를 변경해야 합니다. ... 끄십시오. 출력 전압을 원활하게 조정하기 위한 가변 저항은 유형 "A" 엔진의 회전 각도에 대한 저항과 가급적이면 와이어를 사용하여 선택해야 합니다. 소형 백열 전구 HCM-0,3 V-1mA는 신호 램프 H2, H9로 사용됩니다. 모든 포인터 장치는 최대 1mA의 포인터의 전체 편향 전류와 60X60mm 이하의 전면 부분 크기에 사용할 수 있습니다. 전원 공급 장치의 출력 회로에 션트를 포함하면 출력 임피던스가 증가한다는 점을 기억해야 합니다. 장치 화살표의 총 편차 전류가 클수록 션트의 저항이 커집니다(장치의 내부 저항이 같은 차수인 경우). 장치가 전원 공급 장치의 출력 임피던스에 미치는 영향을 방지하려면 작동 중 스위치 SA3을 전압 측정으로 설정해야 합니다(다이어그램에 따라 위쪽 위치). 이 경우 장치의 션트가 닫히고 출력 회로에서 제외됩니다. 전원 공급 장치 설정은 올바른 설치 확인, 필요한 제한 내에서 출력 전압을 조정하기 위한 제어 단계의 저항 선택, 보호 응답 전류 설정, 다이얼 미터용 저항 Rsh 및 Rd의 저항 선택으로 요약됩니다. 전원 공급 장치를 설정하기 전에 션트 대신 짧은 점퍼선을 납땜하십시오. 장치를 설정할 때 네트워크에 연결되고 스위치 SA2와 저항 R41 (그림 1 참조)은 최대 출력 전압에 해당하는 위치 (다이어그램의 상단 위치)로 설정됩니다. 그런 다음 저항 R22를 선택하면 전원 공급 장치 출력의 전압이 30V로 설정됩니다. 가변 저항 R41은 51~120Ω 범위 내에서 다른 값으로 사용할 수도 있습니다. 이 경우 저항 R23-R40의 공칭 저항은 저항 R5의 저항보다 10~41% 작게 선택됩니다. 다음으로 보호 장치를 구성합니다. 이렇게 하려면 VD18 다이오드의 단자 중 하나를 풀고 저항이 5~10Ω이고 최소 25W의 전력을 갖는 저항을 블록 출력에 연결합니다. 그런 다음 장치의 출력 전압은 외부 장치에 의해 제어되는 저항기를 통과하는 전류가 2,5A가 되도록 설정됩니다. 저항기 R17을 조정하면 이 전류에서 보호 기능이 활성화됩니다. 설정이 완료되면 VD18 다이오드를 제자리에 납땜합니다. 최소 네트워크 전압에서 안정적인 보호 작동을 위해 저항 R16이 선택됩니다. 트랜지스터 VT5 및 VT6의 잠금 해제로 이어지는 눈사태와 같은 프로세스는 이에 달려 있습니다. 전원 공급을 반복할 때 저항 R24에서 공통 와이어로 연결되는 와이어는 션트 Rsh 또는 다이얼 미터 PA1의 단자가 아닌 인쇄 회로 기판에 직접 연결되어야 한다는 점을 명심하십시오. 그렇지 않으면 부하가 연결될 때 장치의 출력 전압이 증가할 수 있습니다. 이 증가는 저항 R0,3, R0,5의 연결점과 커패시터 C12 및 션트 Rsh의 연결점을 연결하는 와이어의 길이와 직경에 따라 최대 부하 전류에서 20...12V에 도달할 수 있습니다. 이는 부하 전류로 인해 와이어에 형성되는 전압 강하가 기준 전압과 직렬로 연산 증폭기의 반전 입력에 적용되기 때문에 발생합니다. 직경 1mm의 망가닌 또는 콘스탄탄 와이어 조각이 션트로 사용됩니다. 션트를 설정할 때 스위치 SA3은 "현재" 위치로 전환되고 이전에 설치된 점퍼 대신 망가닌 와이어 조각이 납땜된 후에만 전원 공급 장치가 켜집니다. 그렇지 않으면 포인터 미터 PA1이 실패할 수 있습니다. 이 경우 외부 장치는 5 ... 10 W의 소산 전력을 위해 설계된 10 ... 50 옴 저항일 수 있는 부하와 직렬로 연결됩니다. 전원 공급 장치의 출력 전압을 변경하면 부하 전류가 2 ... 2,5A로 설정되고 망가닌 와이어의 길이를 줄이거나 늘리면 PA1 미터의 동일한 판독 값이 달성됩니다. 션트 길이를 변경하기 위해 각 작업을 수행하기 전에 전원 공급 장치를 끄는 것을 잊지 마십시오.
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