Laboratórne napájanie

Pri vytváraní rôznych elektronických zariadení skôr či neskôr vzniká otázka, čo sa má použiť ako zdroj energie pre domácu elektroniku. Predpokladajme, že ste zostavili nejaký druh LED blikača, teraz ho musíte od niečoho starostlivo napájať. Na tieto účely veľmi často používajú rôzne nabíjačky pre telefóny, počítačové napájacie zdroje, všetky druhy sieťových adaptérov, ktoré neobmedzujú prúd dodávaný do záťaže.
A ak napríklad na doske tohto blikača LED náhodou zostanú nepovšimnuté dve uzavreté koľaje? Pripojením k výkonnému počítačovému napájaciemu zdroju môže zostavené zariadenie ľahko vypáliť, ak sa na doske vyskytne chyba inštalácie. Aby sa predišlo takýmto nepríjemným situáciám, existujú laboratórne napájacie zdroje so súčasnou ochranou. Ak vieme vopred, aký druh prúdu bude pripojené zariadenie spotrebovať, môžeme zabrániť skratu a následkom toho vyhorenia tranzistorov a jemných mikroobvodov.
V tomto článku sa budeme zaoberať procesom vytvárania takého zdroja energie, ku ktorému môžete pripojiť záťaž, bez obáv, že niečo zhorí.

Napájací obvod

Obvod obsahuje čip LM324, ktorý kombinuje 4 operačné zosilňovače, namiesto neho sa môže použiť TL074. Operačný zosilňovač OP1 je zodpovedný za úpravu výstupného napätia a OP2-OP4 monitoruje prúd spotrebovaný záťažou. Mikroobvod TL431 generuje referenčné napätie približne 10,7 voltu, nezávisí od veľkosti napájacieho napätia. Variabilný odpor R4 nastavuje výstupné napätie, odpor R5 môže prispôsobiť rozsah zmeny napätia vašim potrebám. Ochrana prúdu pracuje nasledovne: záťaž spotrebúva prúd, ktorý preteká odporom R20 s nízkym odporom, ktorý sa nazýva skrat, veľkosť poklesu napätia v ňom závisí od spotrebovaného prúdu. Operačný zosilňovač OP4 sa používa ako zosilňovač, ktorý zvyšuje malé poklesové napätie na bočníku na úroveň 5 až 6 voltov, napätie na výstupe OP4 sa mení z nuly na 5-6 voltov v závislosti od zaťažovacieho prúdu. Kaskáda OP3 funguje ako komparátor a porovnáva napätie na svojich vstupoch. Napätie na jednom vstupe je nastavené premenlivým odporom R13, ktorý nastavuje ochranný prah, a napätie na druhom vstupe závisí od zaťažovacieho prúdu. Akonáhle prúd prekročí určitú úroveň, na výstupe OP3 sa objaví napätie, čím sa otvorí tranzistor VT3, ktorý zasa pritiahne základňu tranzistora VT2 k zemi a uzavrie ho. Uzatvorený tranzistor VT2 uzatvára výkon VT1 a otvára obvod napájania záťaže. Všetky tieto procesy prebiehajú v zlomkoch sekundy.
Odpor R20 by sa mal brať s príkonom 5 W, aby sa zabránilo jeho možnému zahrievaniu počas dlhej prevádzky. Ladiaci rezistor R19 nastavuje prúdovú citlivosť, čím vyššie je jeho hodnotenie, tým vyššia je citlivosť. Rezistor R16 upravuje ochrannú hysterézu, odporúčam nezaoberať sa zvyšovaním jej hodnoty. Odpor 5-10 kOhm zabezpečí jasné kliknutie na obvod, keď je aktivovaná ochrana, väčší odpor bude mať vplyv na obmedzenie prúdu, keď napätie na výstupe úplne nezmizne.
Ako výkonový tranzistor môžete použiť domáci KT818, KT837, KT825 alebo importovaný TIP42. Osobitná pozornosť by sa mala venovať jeho chladeniu, pretože celý rozdiel medzi vstupným a výstupným napätím sa rozptýli vo forme tepla na tomto tranzistore. Preto by ste nemali používať napájanie pri nízkom výstupnom napätí a vysokom prúde, ohrev tranzistora bude maximálny. Poďme teda ďalej od slov k činom.

Výroba a montáž DPS

Doska s plošnými spojmi sa vykonáva metódou LUT, ktorá bola opakovane opísaná na internete.
Doska s plošnými spojmi sa doplní LED diódou s odporom, ktorá nie je na obrázku znázornená. Odpor pre LED je vhodný pre nominálnu hodnotu 1 - 2 kOhm. Táto LED sa rozsvieti, keď je aktivovaná ochrana. Pridali sa aj dva kontakty označené slovom „Jamper“, keď sú zatvorené, napájací zdroj prestane byť chránený, „klikne“. Okrem toho bol medzi výstup 1 a 2 mikroobvodu pridaný kondenzátor 100 pF, ktorý slúži na ochranu pred rušením a zaisťuje stabilnú činnosť obvodu.
Stiahnuť dosku:

Nastavenie napájacieho zdroja

Takže po zostavení obvodu môžete začať s jeho konfiguráciou. Najprv napájame 15-30 voltov a merame napätie na katóde čipu TL431, malo by byť približne rovnaké ako 10,7 voltov. Ak je napätie privádzané na vstup napájacieho zdroja malé (15 až 20 voltov), ​​potom by sa odpor R3 mal znížiť na 1 kOhm. Ak je referenčné napätie v poriadku, skontrolujeme činnosť regulátora napätia, keď sa premenný odpor R4 otáča, mal by sa zmeniť z nuly na maximum. Ďalej otáčame odporom R13 v jeho najextrémnejšej polohe, keď sa tento rezistor pritiahne vstup OP2 k zemi, môže sa spustiť ochrana. Medzi zem a koncovú svorku R13 terminálu, ktorá je pripojená k zemi, môžete nainštalovať odpor s menovitou hodnotou 50 - 100 Ohmov. Akékoľvek zaťaženie pripájame k napájaniu, nastavujeme R13 do krajnej polohy. Zvyšujeme výstupné napätie, zvyšuje sa prúd a niekedy dôjde k vypnutiu ochrany. Požadovanú citlivosť dosahujeme pomocou ladiaceho odporu R19, potom je možné namiesto toho spájkovať konštantný. Týmto sa dokončí proces montáže laboratórneho zdroja energie, môžete ho nainštalovať do krytu a použiť.

Zobraziť

Je veľmi vhodné použiť na označenie výstupného napätia šípku. Digitálne voltmetre, hoci dokážu ukázať napätie až stotiny voltu, ľudským okom zle vnímajú stále sa vyskytujúce čísla. Preto je racionálnejšie používať šípky. Je veľmi jednoduché vyrobiť voltmeter z takejto hlavy - jednoducho do neho vložte ladiaci odpor s menovitou hodnotou 0,5 - 1 MΩ. Teraz musíte použiť napätie, ktorého hodnota je známa vopred, a upravte polohu šípky zodpovedajúcej použitému napätiu orezávacím rezistorom. Úspešná montáž!