Подесиви круг напајања 0-40В - Водич за изградњу

Ово вишенаменско напајање опште намене генерише чак 2,5 ампера од нула до 20 волти или до 1,25 ампера од 0-40 волти. Ограничење струје је променљиво у читавом опсегу за обе излазне опције.

Аутор Трупти Патил

Главне спецификације напајања:

ИДЕАЛНО НАПАЈАЊЕ мора да обезбеди напон који је променљив у широком опсегу и који остаје у подешеном напону без обзира на линијски напон или разлике у оптерећењу.

Напајање такође мора бити безбедно од кратког споја током целог свог излаза и мора бити у могућности да ограничава струју оптерећења како би се осигурало да уређаји не буду оштећени услед неуспелих околности.

Овај конкретни пројекат објашњава напајање дизајнирано да испоручи 2,5 ампера до 18 волти (до 20 волти при нижим струјама). Истовремено, неколико основних модификација учиниће понуду напајања чак 40 волти на 1,25 ампера.

Напон напајања се може подесити између нуле и „највишег доступног“, а ограничење струје се такође може подесити у целом предвиђеном опсегу. Начин рада напајања приказан је помоћу две ЛЕД диоде.

Онај у близини дугмета за контролу напона показује да ли је јединица у нормалном подешавању напона, а онај у близини дугмета за ограничење струје да ли је јединица у режиму ограничења струје. Даље, велики мерач приказује излаз струје или напона по избору прекидача.

КАРАКТЕРИСТИКЕ ДИЗАЈНА

Док смо у фази прелиминарног дизајна истраживали различите типове регулатора и позитивне аспекте и недостатке сваког од њих како бисмо могли да одаберемо онај који даје врхунску исплативу функционалност. Специфичне стратегије и њихове карактеристике могу се резимирати на следећи начин.

Регулатор шанта:

Овај распоред би првенствено радио за напајања са ниским напајањем од око 10 до 15 вати. Нуди изврсну регулацију и унутрашње је отпоран на кратке спојеве, али расипа пуну количину снаге којом је опремљен за рад у условима празног хода.

Серијски регулатор.

Овај регулатор одговара средњим напајањима приближно 50 вати.

Може и јесте намењен за веће изворе напајања, мада би одвођење топлоте могло бити проблем посебно код врло велике струје са ниским излазним напонима.

Регулација је одлична, углавном постоји мала излазна бука и трошкови су релативно минимални.

СРЦ регулатор:

Идеалан за сврхе средње до велике снаге, овај регулатор пружа расипање мале снаге, мада излазно валовитост и време одзива нису ни приближно толико добри као они из серијског регулатора.

СЦР предрегулатор и серијски регулатор.

Најбоље карактеристике СЦР и серијских регулатора спојене су са овом врстом круга напајања који се користи за примене средње до велике снаге. Користи се СЦР предрегулатор да би се обезбедило грубо регулисано напајање за око пет волти веће од препорученог, праћено одговарајућим серијским регулатором.

Ово смањује губитак снаге у серијском регулатору. Међутим, конструкција је много скупља.

Прекидачки регулатор.

Такође се примењује за апликације средње до велике снаге, ова техника пружа приступачну регулацију и расипање мале снаге у регулатору, иако је скупа за конструкцију и поседује високофреквентно мрешкање на излазу.

Преклопно напајање.

Најуспешнија техника од свих, овај регулатор исправља мрежу за рад са претварачем на 20 кХз или више. За смањење или појачавање напона обично се користи јефтини феритни трансформатор, чији се излаз исправља и филтрира да би се добио жељени једносмерни излаз.

Регулација линија је врло добра, али сигурно има негативну страну што се не може погодно применити као променљиви извор, јер је само прилагодљива у релативно мањем опсегу.

НАШ СВОЈ ДИЗАЈН

Наш почетни принцип пројектовања био је за напајање од око 20 волти при излазу од 5 до 10 ампера.
Имајући то у виду, у светлу врста регулатора који су лако доступни, као и трошкова, одлучено је да се струја ограничи на око 2,5 ампера.
Овај приступ нам је помогао да запослимо серијски регулатор, најисплативији модел. Била је потребна добра регулација, заједно са прилагодљивом функцијом ограничавања струје, плус је додатно изабрано да напајање може бити изводљиво све до практично нула волти.

Да би се добила коначна квалификација, од суштинске је важности негативна шина за опскрбу или компаратор који може да ради користећи своје улазе на нула волти. За разлику од употребе негативне шине за напајање, донели смо одлуку да радимо са ЦА3л30 ИЦ оперативним појачалом као упоређивачем.

ЦА3л 30 треба једно напајање (максимално 15 волти) и у почетку смо користили отпорник и л 2 волт ценер да бисмо добили напајање од 12 волти. Референтни напон је тада створен од овог напајања ценерима помоћу још једног отпорника и 5 волт ценера.

Сматрало се да би ово представљало адекватну регулацију за референтни напон, али је практично идентификовано да се излаз из исправљача мења од 21 до 29 волти, плус да се завршило неко таласање и пребацивање напона које се одвијало на 12 волтном ценер до пресликавања у референтну ценер од 5 волти.

Из овог разлога 12-волтни ценер је замењен лЦ регулатором који је решио проблем.

Са свим серијским регулаторима, транзистор са серијским излазом из карактеристика распореда треба да расипа доста снаге, посебно при ниском излазном напону и великој струји. За овај фактор угледни хладњак је важан део структуре.

Индустријски хладњаци су невероватно скупи и често их је изазовно причврстити. Као резултат тога створили смо свој властити хладњак који је био не само приступачнији, већ и много боље функционисао од комерцијалне варијације о којој смо размишљали - једноставнији за причвршћивање.

Ипак, при пуном оптерећењу хладњак наставља да ради топло, као и трансформатор. а у условима јаке струје ниског напона, транзистор би чак могао постати превише шуштав да би га се могло додирнути.
То је прилично нормално, јер транзистор у тим ситуацијама и даље ради у оквиру одабраног температурног опсега.

Заједно са било којим изузетно регулисаним снабдевањем, стабилност може представљати потешкоћу. За овај мотив укључени су режим рада регулације напона, кондензатори Ц5 и Ц7 како би се минимализовало појачање петље у високим фреквенцијама и због тога избегло осцилирање напајања.

Вредност Ц5 је изабрана за идеално уштеду између стабилности и периода реакције. Када је вредност Ц5 прениска, брзина реакције се повећава.

Међутим, постоји већа могућност недостатка стабилности. Ако се прекомерно време реакције непримерено повећа. У режиму ограничења струје идентичну функционалност допуњује Ц4 и примењују се иста мишљења као и за напонски сценарио.

Како напајање има способност релативно високог струјног излаза, несумњиво може доћи до пада напона на ожичењу на излазним стезаљкама. То се надокнађује детекцијом напона на излазним стезаљкама кроз независни скуп водова.

Иако је напајање углавном било за 20 волти при 2,5 ампера, на крају је препоручено да се потпуно исто напајање може навикнути на напајање 40 волти при 1,25 ампера и да би ово могло бити прикладније за многе крајње кориснике.

То се може постићи изменом подешавања исправљача и променом неколико компонената. Донета је идеја за стварање преклопног напајања, међутим додатна сложеност и цена били су на начин да се то није занемарило као повољно.

Због тога морате у основи одабрати конфигурацију која одговара вашој потражњи и према потреби изградити понуду.

Доступни максимално регулисани напон ограничен је евентуално због тога што је улазни напон регулатора превише смањен (са више од 18 В и 2,5 ампера) или можда из односа Р14 / Р15 и вредности референтног напона. (Излаз = Р14 + Р15 / Р15) В реф

Због толеранције на ЗД1, комплетних 20 волти (или 40 волти) вероватно није доступно. Ако се идентификује као ситуација, Р14 се мора повећати на следећу фаворизовану вредност.

Потенциометри са једним окретом дати су за контроле напона и струје због чињенице да су приступачни. Ипак, ако је потребна тачна сетабилност регулације напона или струје, десетокретни потенциометри треба да се примене као замена.

КАКО ТО РАДИ

Кроз трансформатор се 240-волтна мрежа спушта на 40 Вац и на основу чега је развијено напајање, исправља се на 25 или 5 Вдц.

Овај напон је заправо умерен, јер ће стварни напон бити различит између 29 волти (58 волти) при празном ходу и 21 волти (42 волти) при пуном оптерећењу.

У оба случаја користе се идентични кондензатори филтера. Они су паралелно причвршћени за вашу варијанту од 25 волти (5000уФ) и у серији намењене за модел од 50 волти (1250уФ). У моделу од 50 волти, средишња славина трансформатора биће повезана са средишњом славином кондензатора, што гарантује тачан напон. делећи кондензаторе. Ова поставка додатно нуди напајање регулатора лЦ од 25 волти.

Регулатор напона је у основи серијски тип код којег се импеданса серијског транзистора регулише на такав начин да се овај напон током оптерећења одржава константним на унапред одређеној вредности.

Транзистор К4 расипа велику снагу, посебно при ниским излазним напонима и великој струји, па је стога инсталиран на хладњаку на задњој страни производа.

Транзистор К3 доноси тренутни добитак на К4, сарадња се изводи попут ПНП транзистора велике снаге, великог појачања. 25 волти је смањено на 12 волти кроз регулатор интегрисаног круга ИЦИ. Овај напон се обично користи као напон напајања за ЦА3130 лЦс, а додатно га спушта зенер диода ЗДИ на 5,1 волта да би се користио као референтни напон.

Регулацију напона спроводи лЦ3 која испитује напон одређен РВ3 (од 0 до 5,1 волти) са излазним напоном подељеним са Р14 и Р15. Преграда даје поделу од 4,2 (О до 21 волти) или осам (0 до 40 волти).

С друге стране, на високом крају је доступни напон ограничен до те мере да регулатор успева да изгуби контролу при високој струји пошто напон кроз кондензатор филтра достигне излазни напон плус може се наћи и таласање од неких 100 Хз. Излаз ИЦ3 регулише транзистор К2 који накнадно контролише излазни транзистор на начин да излазни напон и даље буде доследан без обзира на разлике у линији и оптерећењу. Референца од 5,1 волта нуди се емитеру К2 до К1.

Овај транзистор је уствари међуспремник који спречава пуњење напона од 5,1 волта. Контролу струје спроводи ИЦ2 која анализира напон одређен -РВ1 (О до 0,55 волти) користећи напон створен око Р7 струјом оптерећења.

Ако је рецимо 0,25 волти дефинисано на РВ1, а струја узета из напајања је мала, излаз ИЦ2 биће близу 12 волти. То доводи до тога да ЛЕД 2 светли, јер је емитер К1 на 5,7 волти.

Ова ЛЕД индикатор значи да ово напајање функционише у режиму регулатора напона. Ако је, међутим, тренутна струја повишена на начин да је напон око Р7 мало већи од 0,25 волти (на нашој илустрацији), излаз ИЦ2 може пасти. Једном када се излаз ИЦ2 спусти испод око 4 волта, К2 почиње да се искључује кроз ЛЕД 3 и Д5. Резултат тога био би минимизирање излазног напона како напон на Р7 не би могао да нагло порасте.

Док се ово дешава, напонски компаратор ИЦ3 покушава да реши проблем и његов излаз се пење на 12 волти. ИЦ2 тада троши више струје да би је надокнадио и та струја доводи до ЛЕД 3 светљења, што имплицира да напајање ради у режиму ограничења струје.

Да би се осигурала прецизна регулација, напонски терминали се испоручују на излазне тачке независно од оних који преносе струју оптерећења. Мерач укључује кретање од једног милиампера и очитава излазни напон (одмах дуж излазних стезаљки) или струју („мерењем напона око Р7) по избору са прекидача на предњој плочи СВ2

Изглед ПЦБ-а за круг напајања од 40В

КОНСТРУКЦИЈА

Предложени распоред ПЦБ-а за овај променљиви круг напајања од 0-40В мора се користити, јер је конструкција на тај начин изузетно поједностављена.

Компоненте морају бити састављене на плочи осигуравајући да су поларитети диода, транзистора, лЦ-а и електролита исправни. БДл40 (К3) мора бити инсталиран на начин да се страна која користи металну површину суочава у правцу лЦл. На хладњак се мора причврстити малим хладњаком као што је приказано на слици.

Ако се користи метална конструкција како је детаљно, у циљу склапања аранжмана.

а) Спојите предњу плочу у предњу страну оквира и завртњима их причврстите међусобно постављањем мерача.

б) Причврстите излазне терминале, потенциометре и прекидач бројила на предњу плочу.

ц) Катоде ЛЕД-а (које смо применили) биле су означене урезом у телу који није било могуће уочити док су ЛЕД-ови били постављени на предњу плочу.

Ако ово звучи као код вас, смањите катодне терминале нешто мање да бисте их препознали након чега инсталирајте ЛЕД диоде на своје место.

д) Залемите дужине жице (око 180 мм) на стезаљке трансформатора од 240 волти, изолујте стезаљке помоћу траке након чега трансформатор причврстите на своје место унутар оквира.

ф) Монтирајте мрежни кабл и копчу за кабл. ожичите прекидач за напајање, изолујте стезаљке и након тога прикачите прекидач на предњој плочи.

г) Причврстите хладњак и заврните га на задњу страну оквира помоћу неколико вијака - након тога инсталирајте транзистор снаге користећи изолационе подлошке и силиконску маст.

х) Инсталирајте склопљену ПЦБ на оквир помоћу одстојника од 10 мм.

и) Ожичите секундарне трансформаторе, исправљачке диоде и кондензаторе филтера. Диодни каблови су довољно крути да заправо не желе додатну потпору.

ј) Ожичење које укључује плочу и прекидаче можда сада може доћи путем повезивања са одговарајућим словима на дијаграму предње плоче и дијаграмима прекривања компонената. Једино успостављање потребно је калибрација бројила. Прикључите оригинални волтметар на излазну контролу напајања тако да спољно бројило дешифрује 15 волти (или 30 волти на алтернативном подешавању).

Списак делова за предложени круг напајања од 40В од 2 А