מעגל אספקת חשמל מתכוונן 0-40 וולט - מדריך בנייה

אספקה ​​רב תכליתית למטרות כלליות זו מייצרת עד 2.5 אמפר מאפס ל -20 וולט או עד 1.25 אמפר מ 0-40 וולט. המגבלה הנוכחית משתנה בטווח השלם עבור כל אחת מהאפשרויות לפלט.

מאת טרופטי פאטיל

ספקי כוח מפרט עיקרי:

ספק כוח אידיאלי חייב לספק מתח המשתנה בטווח רחב, ונשאר במתח שנקבע ללא קשר למתח הקו או לפערי העומס.

האספקה ​​חייבת להיות בטוחה גם מקצר בכל תפוקתה ולהיות מסוגלת להגביל את זרם העומס כדי להבטיח שהתקנים לא יינזקו מנסיבות כושלות.

פרויקט מסוים זה מסביר ספק כוח שנועד לספק 2.5 אמפר בעד 18 וולט (עד 20 וולט בזרמים נמוכים יותר). במקביל כמה שינויים בסיסיים יהפכו את היצע ההיצע לכדי 40 וולט ב 1.25 אמפר.

מתח האספקה ​​ניתן לכוונון בין אפס לבין 'הגבוה ביותר שקיים, וניתן לכוונן את הגבלת הזרם גם על פני כל הטווח הקבוע. אופן הפעולה של אספקת החשמל מסומן באמצעות שתי נוריות נוריות.

זה שנמצא ליד כפתור בקרת המתח מראה אם ​​היחידה נמצאת במצב ויסות מתח רגיל וזו ליד כפתור הגבלת הזרם מראה אם ​​היחידה נמצאת במצב הגבלת זרם. יתר על כן מטר גדול מציג את זרם או מתח הפלט כפי שנבחר על ידי מתג.

מאפייני עיצוב

בעוד שבשלבי התכנון הראשוניים שלנו חקרנו סוגים שונים של ויסות ואת ההיבטים והחסרונות החיוביים של כל אחד מהם כדי להיות מסוגלים לבחור את זה שנותן פונקציונליות חסכונית עליונה. ניתן לסכם את האסטרטגיות הספציפיות ותכונותיהן באופן הבא.

הרגולטור המחלף:

פריסה זו תפעל בעיקר עבור ספקי חשמל נמוכים בסביבות 10 עד 15 וואט. הוא מציע ויסות מצוין ועמיד בפני מעגל קצר באופן פנימי אולם מפיג את מלוא עוצמת הכוח שהוא מצויד לטפל בו בתנאים ללא עומס.

רגולטור הסדרה.

וסת זה מתאים לאספקת חשמל בינונית כ- 50 וואט.

זה עשוי ומיועד לספקי כוח גבוהים יותר, אם כי פיזור חום יכול להיות בעיה במיוחד בזרם גבוה מאוד עם מתח יציאה נמוך.

רגולציה נהדרת, בדרך כלל יש רעש פלט קל והעלות מינימלית יחסית.

רגולטור SRC:

אידיאלי למטרות הספק בינוני עד גבוה, וסת זה מספק פיזור הספק נמוך, אם כי אדוות המוצא וזמן התגובה אינם כמעט טובים כמו אלה מווסת סדרה.

ויסות מקדים מראש וסדרת SCR.

התכונות הטובות ביותר של ויסות הסדרה והסדרה משולבות במעגל אספקת חשמל מסוג זה המיועד ליישומים בעלי הספק בינוני עד גבוה. מווסת מראש SCR משמש לאבטחת אספקה ​​מוסדרת בערך בחמישה וולט הגדולה מהמומלץ, מלווה בווסת סדרה מתאים.

זה מפחית את אובדן החשמל בווסת הסדרה. עם זאת, זה הרבה יותר יקר לבנות.

מווסת מיתוג.

הטכניקה הזו, המיושמת גם ליישומים בעלי הספק בינוני עד גבוה, מספקת ויסות במחיר סביר ופיזור הספק נמוך בווסת הוא בכל זאת יקר לבנייה ובעל אדווה בתדירות גבוהה על הפלט.

ספק כוח במצב מיתוג.

הטכניקה המוצלחת מכולן, רגולטור זה מתקן את החשמל להפעלת מהפך ב -20 קילוהרץ ואפילו יותר. כדי להוריד או להגביר את המתח משתמשים בדרך כלל בשנאי פריט בעלות נמוכה, שהפלט ממנו מתוקן ומסונן כדי לקבל את תפוקת ה- DC המועדפת.

ויסות הקו הוא טוב מאוד אך אין ספק שיש לו את החיסרון שהוא לא מסוגל להיות מיושם בצורה נוחה כמקור משתנה מכיוון שהוא פשוט ניתן להתאמה על פני טווח קטן יחסית.

העיצוב שלנו

עיקרון התכנון הראשוני שלנו היה לספק ספק כוח של כ -20 וולט בהספק של 5 עד 10 אמפר.
עם זאת, לאור זני הרגולטור הזמינים, כמו גם העלויות, היא בחרה להגביל את הזרם לכ -2.5 אמפר.
גישה זו עזרה לנו להפעיל רגולטור סדרתי, המודל החסכוני ביותר. היה צורך בוויסות טוב, יחד עם תכונת הגבלת זרם מתכווננת, ובנוסף נבחר כי ספק הכוח יכול להיות עביד עד אפס וולט כמעט.

כדי לקבל את ההסמכה הסופית, יש צורך במעקה אספקה ​​שלילי או בהשוואה שעשויים לרוץ באמצעות התשומות שלו באפס וולט. בניגוד לשימוש במעקה אספקה ​​שלילי החלטנו לעבוד עם מגבר תפעולי CA3l30 כמשווה.

ה- CA3l 30 זקוק לאספקה ​​יחידה (מקסימום 15 וולט), ובתחילת הדרך השתמשנו בנגד ובזרם l 2 וולט כדי להשיג אספקת 12 וולט. מתח הייחוס נוצר אז מאספקת הזנר הזו על ידי נגד אחד נוסף וזנר 5 וולט.

האמינו כי הדבר היה מווסת ויסות נאות למתח הייחוס אולם למעשה זוהה הפלט מהמישר לשנות מ 21 עד 29 וולט ועוד חלק ממתח האדווה והמתח שהתרחש על פני הזנר 12 וולט, כתוצאה, הסתיים. כשהוא משתקף אל תוך התייחסות הזנר 5 וולט.

מסיבה זו הוחלף הזנר 12 וולט על ידי רגולטור lC שתיקן את הבעיה.

עם כל הרגולטורים בסדרה הטרנזיסטור המוצא מסדרת המאפיינים של הפריסה, צריך להפיץ הרבה כוח במיוחד במתח יציאה נמוך ובזרם גבוה. עבור גורם זה גוף קירור מכובד הוא חלק חשוב מהמבנה.

צלעות קירור תעשייתיות יקרות להפליא ולעתים קרובות מאתגרות להדבקה. כתוצאה מכך יצרנו את גוף הקירור שלנו, שלא היה זול יותר, אך תפקד הרבה יותר טוב מאשר הווריאציה המסחרית עליה חשבנו - להיות פשוט יותר לצרף.

אף על פי כן בעומס מלא גוף הקירור ממשיך לפעול חם וכך גם השנאי. ובתנאי מתח נמוך זרם גבוה הטרנזיסטור יכול אפילו להיות רוחש מכדי לגעת בו.
זה נורמלי למדי מכיוון שהטרנזיסטור במצבים אלה נותר לתפקד בטווח הטמפרטורות שנבחר.

יחד עם כל אספקה ​​מוסדרת במיוחד, יציבות יכולה להוות קושי. למניע זה, מצב ויסות המתח של פעולות, הקבלים C5 ו- C7 כלולים כדי למזער את רווח הלולאה בתדרים גבוהים ולכן למנוע את אספקת התנודה.

הערך של C5 נבחר לחסכון אידיאלי בין יציבות לתקופת התגובה. כאשר הערך של C5 נמוך מדי קצב התגובה מוגבר.

עם זאת קיימת אפשרות גדולה יותר של חוסר יציבות. אם זמן תגובה מוגזם מוגבר יתר על המידה. במצב הגבלת הזרם הפונקציונליות הזהה מושלמת על ידי C4 ואותן דעות מיישמות בדיוק כמו בתרחיש המתח.

מכיוון שלאספקת החשמל יכולת תפוקת זרם גבוהה יחסית, עשויה להיות ללא ספק ירידת מתח מסוימת מעל החיווט למסופי הפלט. זה מפוצה על ידי חישה של המתח על מסופי הפלט באמצעות מערכת לידים עצמאית.

למרות שהאספקה ​​נעשתה בעיקר עבור 20 וולט ב -2.5 אמפר, בסופו של דבר הומלץ כי אותה אספקה ​​תהיה רגילה לספק 40 וולט ב -1.25 אמפר וכי הדבר עשוי להיות מתאים יותר למשתמשי קצה רבים.

ניתן להשיג זאת על ידי שינוי הגדרות המיישר ועל ידי שינוי מספר רכיבים. רעיון כלשהו הוענק ליצירת ההחלפה ההיצעית אולם המורכבויות והמחיר הנוספים היו באופן שלא נלקח מלהיות יתרון.

לכן אתה צריך בעצם לבחור תצורה התואמת את הביקוש שלך ולבנות את ההיצע לפי הצורך.

המתח המווסת המרבי הנגיש מוגבל אולי בכך שמתח הכניסה לווסת מופחת מדי (עם יותר מ 18 וולט ו -2.5 אמפר) או אולי מהיחס של R14 / R15 ובערך מתח הייחוס. (פלט = R14 + R15 / R15) V ref

בגלל הסובלנות של ZD1 20 וולט (או 40 וולט) ככל הנראה אינו נגיש. אם זה מזוהה כמו מצב יש להגדיל את R14 לערך המועדף הבא.

פוטנציומטרים של סיבוב יחיד ניתנו לבקרות המתח והזרם בשל העובדה שהם משתלמים. עם זאת, אם יש צורך בקביעות מדויקת של מתח או בקרת זרם, יש להחיל פוטנציומטרים של עשרה סיבובים כתחליף.

איך זה עובד

רשת החשמל של 240 וולט יורדת ל 40 וולט דרך השנאי ועל סמך פיתוח האספקה ​​תוקנה ל 25 או 5 וולט.

מתח זה מתון למעשה מכיוון שהמתח בפועל יהיה שונה בין 29 וולט (58 וולט) ללא עומס ל -21 וולט (42 וולט) בעומס מלא.

קבלים המסננים הזהים מועסקים בשני המצב. אלה מחוברים במקביל לגרסת 25 וולט שלך (5000uF) ובסדרות המיועדות לדגם 50 וולט (1250uF). בדגם 50 וולט הברז המרכזי של השנאי יחובר לברז המרכזי של הקבלים ולכן יבטיח מתח מדויק. שיתוף בין הקבלים. מערך זה מציע בנוסף אספקת 25 וולט לווסת lC.

ויסות המתח הוא למעשה סוג סדרתי שבו עכבת טרנזיסטור הסדרה נשלטת בשיטה כזו שמתח זה לאורך העומס נשמר קבוע בערך הקבוע מראש.

הטרנזיסטור Q4 מתפזר כוח רב במיוחד במתח יציאה נמוך ובזרם גבוה והוא מותקן לפיכך על גוף הקירור בחלקו האחורי של המוצר.

טרנזיסטור Q3 מביא את הרווח הנוכחי ל- Q4, שיתוף הפעולה מתבצע כמו טרנזיסטור PNP בעל הספק גבוה, בעל רווח גבוה. ה 25 וולט יורד ל 12 וולט באמצעות ויסות המעגל המשולב ICI. מתח זה משמש בדרך כלל כמתח האספקה ​​עבור CA3130 lCs והוא גם יורד ל 5.1 וולט על ידי דיודת הזנר ZDI כדי להשתמש בו כמתח הייחוס.

ויסות המתח מתבצע על ידי lC3 הבוחן את המתח כפי שנקבע על ידי RV3 (O עד 5.1 'וולט) כאשר מתח המוצא מחולק על ידי R14 ו- R15. המחלק מספק חלוקה של 4.2 (O עד 21 וולט) או שמונה (0 עד 40 וולט).

מצד שני, בקצה הגבוה המתח המתקבל מוגבל לנקודה בה הרגולטור מצליח לאבד שליטה בזרם גבוה מכיוון שהמתח דרך קבל המסנן מגיע למתח היציאה ועוד ניתן למצוא אדווה של 100 הרץ. הפלט של IC3 מווסת את הטרנזיסטור Q2 השולט בהמשך על טרנזיסטור הפלט באופן שמתח המוצא ממשיך להיות עקבי ללא קשר לפערי הקו והעומס. הפניה 5.1 וולט מוצעת לפולט של Q2 עד Q1.

טרנזיסטור זה הוא למעשה שלב חיץ שנוגד את טעינת קו 5.1 וולט. בקרת הזרם מתבצעת על ידי IC2 המנתח את המתח הנקבע על ידי -RV1 (O עד 0.55 וולט) באמצעות המתח שנוצר סביב R7 על ידי זרם העומס.

אם נגיד 0.25 וולט מוגדרים ב- RV1 והזרם שנלקח מהאספקה ​​קטן, התפוקה של IC2 תהיה ליד 12 וולט. זה מוביל לכך שנורית LED דולקת מאחר והפולט של Q1 הוא ב -5.7 וולט.

כתוצאה מכך נורית LED זו מסמנת כי אספקה ​​זו מתפקדת במצב ויסות המתח. אולם אם המנוע הנוכחי מוגבה באופן שהמתח סביב R7 הוא קצת יותר מ- 0.25 וולט (באיור שלנו) תפוקת IC2 עשויה לרדת. ברגע שהפלט של IC2 יורד מתחת לסביבות 4 וולט Q2 מתחיל לכבות דרך נוריות 3 ו- D5. התוצאה של זה תהיה למזער את מתח היציאה על מנת שהמתח בכל R7 אינו מסוגל לעלות יותר.

אמנם זה מתרחש משווה המתח IC3 מנסה להתמודד עם הבעיה וההספק שלה מתנשא ל -12 וולט. לאחר מכן IC2 צורכת יותר זרם להשלמה וזרם זה מביא לד 3 להארה, מה שמרמז שהאספקה ​​עובדת במצב הגבלת הזרם.

כדי לוודא ויסות מדויק מסופי חישת המתח מועברים לנקודות הפלט באופן עצמאי מאלה שמעבירים את זרם העומס. המונה כולל תנועה של מיליאמפ אחד וקורא את מתח המוצא (מיד לאורך מסופי המוצא) או הזרם (על ידי 'מדידת המתח סביב R7) לפי בחירת מתג הלוח הקדמי SV2

פריסת PCB למעגל ספק הכוח 40V

בְּנִיָה

יש להשתמש בפריסת ה- PCB המוצעת למעגל אספקת חשמל משתנה 0-40 וולט מכיוון שהבנייה בכך מפושטת מאוד.

יש להרכיב את הרכיבים על הלוח ולהבטיח כי הקוטביות של דיודות, טרנזיסטורים, lC ואלקטרוליטיקה תקינים. יש להתקין את ה- BDl40 (Q3) באופן שהצד שמשתמש במשטח המתכת מתעמת בכיוון lCl. יש להבריג גוף קירור קטן על הטרנזיסטור כפי שמוצג בתמונה.

אם נעשה שימוש במתכת כפי שפורט כמפורט לפי סידור הרכבה.

א) הצטרף ללוח הקדמי לחזית המסגרת והבריג אותם זה בזה על ידי התאמת המונה.

ב) תקן את מסופי הפלט, הפוטנציומטרים ומתג המונה על הלוח הקדמי.

ג) הקתודות של נוריות הלדים (שהחלנו) נקבעו על ידי חריץ בגוף שלא ניתן היה להבחין בו בזמן שהנורות הותקנו בלוח הקדמי.

אם זה נשמע המצב אצלך, צמצם את מסופי הקתודה מעט קטנים יותר כדי לזהות אותם ולאחר מכן התקן את הנוריות למקומן.

ד) אורכי חוט הלחמה (באורך של כ -180 מ'מ) למסופי 240 וולט של השנאי, בידוד את המסופים באמצעות סרט שאחריהם חברו את השנאי למקום בתוך המסגרת.

ו) הרכיב את כבל החשמל ואת קליפ הכבל. חוט את מתג ההפעלה, בידוד את המסופים ולאחר מכן חבר את המתג בלוח הקדמי.

ז) תקן את גוף הקירור והברג אותו על גב המסגרת באמצעות כמה ברגים - לאחר מכן התקן את טרנזיסטור הכוח באמצעות מנקי בידוד ושומן סיליקון.

ח) התקן את ה- PCB המורכב על המסגרת באמצעות מרווחי 10 מ'מ.

i) חיווט את שנאי המשנה, דיודות המיישרים וקבלים המסננים. מובילי הדיודה קשיחים מספיק כדי לא באמת לרצות תמיכה נוספת.

י) החיווט הכרוך בלוח והמתגים עשוי להיכנס כעת באמצעות נקודות חיבור עם אותיות תואמות בתרשים הפאנל הקדמי ובתרשימי כיסוי רכיבים. הבסיס היחיד הדרוש יהיה כיול המונה. חברו מד מתח אמיתי לבקרת היציאה של ספק הכוח כך שהמדידה החיצונית תפענח 1 5 וולט (או 30 וולט בהגדרה החלופית).

רשימת חלקים למעגל אספקת החשמל המוצע 40V 2 אמפר