0–40 V reguleeritav toiteallikas - ehituse õpetus

Proovige Meie Instrumenti Probleemide Kõrvaldamiseks





See mitmeotstarbeline üldotstarbeline toiteallikas genereerib nullist kuni 20 volti kuni 2,5 amprit või 0–40 volti kuni 1,25 amprit. Voolupiirang on kogu väljundi valiku ulatuses muutuv.

Autor Trupti Patil



0-40V reguleeritav toiteallikas eestvaade

Toiteallika peamised spetsifikatsioonid:

0–40 V toiteallika tehnilised näitajad



Ideaalne toiteallikas peab pakkuma pinget, mis on laias vahemikus muutuv ja mis püsib seatud pinges, olenemata liinipingest või koormuse erinevustest.

Samuti peab toiteallikas olema kogu väljundis lühise eest ohutu ja olema võimeline piirama koormusvoolu, tagamaks, et seadmeid ei kahjustaks rikked asjaolud.

Selles konkreetses projektis selgitatakse toiteallikat, mis on ette nähtud 2,5 amprini toitmiseks kuni 18 voltiga (madalamal voolul kuni 20 volti). Samal ajal muudavad mõned põhilised modifikatsioonid pakkumise 1,25 amprini 40-voldiseks.

Toitepinget saab reguleerida nulli ja kõrgeima võimaliku vahel ning voolu piiramist saab reguleerida ka kogu ettenähtud vahemikus. Toiteallika töörežiim on näidatud kahe LED-i abil.

Pinge juhtnupu lähedal olev näitab, kas seade on tavalises pinge reguleerimise seadetes, ja praeguse piirnupu lähedal olev, kui seade on voolupiirirežiimis. Lisaks näitab suur arvesti voolu või pinge väljundit, mille valib lüliti.

KAVANDAMISE OMADUSED

Ehkki meie esialgsetes kavandamisetappides uurisime erinevat tüüpi regulaatoreid ning nende igaühe positiivseid külgi ja puudusi, et oleks võimalik valida üks, mis annab parima tasuva funktsionaalsuse. Konkreetsed strateegiad ja nende tunnused võiks kokku võtta järgmiselt.

Šundi regulaator:

See paigutus toimiks peamiselt madalate toiteallikate korral, mille võimsus on umbes 10 kuni 15 vatti. See pakub suurepärast reguleerimist ja on sisemiselt lühisekindel, kuid hajutab kogu võimsuse, mis on varustatud koormusteta töötlemiseks.

Seeria regulaator.

See regulaator sobib keskmise võimsusega toiteallikatele umbes 50 vatti.

See võib ja on mõeldud kõrgematele toiteallikatele, kuigi soojuse hajumine võib olla probleem eriti madalal väljundpingel väga suure voolu korral.

Reguleerimine suurepärane, üldiselt on väljundmüra väike ja kulud on suhteliselt minimaalsed.

SRC regulaator:

See regulaator sobib ideaalselt keskmise ja suure võimsusega kasutamiseks, kuid hajutab energiat vähe, kuigi väljundi pulsatsioon ja reageerimisaeg pole kaugeltki nii head kui seeriaregulaatori omad.

SCR eelregulaator ja seeriaregulaator.

SCR ja seeria regulaatorite parimad omadused on ühendatud sellise toiteallikaga, mida kasutatakse keskmise ja suure võimsusega rakenduste jaoks. SCR eelregulaatorit kasutatakse ligikaudu reguleeritud toite kindlakstegemiseks umbes viie volti võrra, kui soovitatud, koos sobiva seeriaregulaatoriga.

See vähendab seeriaregulaatori võimsuskadu. Kuid selle ehitamine on palju kulukam.

Lülitusregulaator.

Seda tehnikat rakendatakse ka keskmise ja suure võimsusega rakenduste jaoks ning see võimaldab taskukohast reguleerimist ja regulaatoris on madala võimsuse hajumine sellegipoolest kallis ehitada ja väljundil on kõrgsageduslik lainetus.

Lülitatud režiimiga toiteallikas.

Kõigi edukaim tehnika, see regulaator parandab vooluvõrgu, et töötada inverter sagedusel 20 kHz või isegi rohkem. Pinge alandamiseks või suurendamiseks kasutatakse tavaliselt odavat ferriittrafot, mille väljund parandatakse ja filtreeritakse, et saada eelistatud alalisvoolu väljund.

Liiniregulatsioon on väga hea, kuid sellel on kindlasti ka negatiivne külg, et seda ei saa mugavalt kasutada muutuva allikana, kuna see on lihtsalt kohandatav suhteliselt väiksemas vahemikus.

MEIE OMA KAVAND

0–40 V reguleeritava toiteallika skeem

0–40 V toiteallika trafo dioodi juhtmestiku üksikasjad

Meie esialgne disainiprintsiip oli olnud umbes 20 volti toiteallika jaoks 5–10 amprise väljundiga.
Sellest lähtuvalt otsustati, arvestades regulaatori hõlpsasti saadaolevaid sorte ja kulusid, piirata voolu umbes 2,5 amprini.
See lähenemine aitas meil kasutada seeriaregulaatorit, kõige kulutõhusamat mudelit. Vaja oli head reguleerimist koos reguleeritava voolu piiramise funktsiooniga, lisaks valiti, et toiteallikas võib olla praktiliselt nullvoltini töökorras.

Lõpliku kvalifikatsiooni saamiseks on hädavajalik negatiivne toiteallikas või võrdlusmaterjal, mis võib töötada selle sisendeid kasutades 0 volti juures. Erinevalt negatiivse toiterööpa kasutamisest otsustasime töötada võrdlusena CA3l30 IC operatsioonivõimendiga.

CA3l 30 vajab ühte toiteallikat (maksimaalselt 15 volti) ja alguses kasutasime 12-voldise toiteallika saamiseks takistit ja 1-voldist zenerit. Seejärel oli sellest zeneri toiteallikast võrdluspinge loodud veel ühe takisti ja 5-voldise zeneri abil.

Usuti, et see oleks võrdluspinge jaoks piisavalt reguleerinud, kuid praktiliselt tuvastati, et alaldi väljund muutus 21–29 volti pluss osa pulsatsioonist ja pinge ümberlülitamisest, mis toimus 12-voldise zeneri kohal, selle tulemusena lõppes peegeldatakse 5-voldise zeneri referentsina.

Sel põhjusel on 12-voldine zener asendatud alalisvoolu regulaatoriga, mis probleemi lahendas.

Kõigi seeriaregulaatorite korral peaks seeria väljundtransistor paigutuse omadustest lähtuvalt hajutama palju energiat, eriti madala väljundpinge ja suure voolu korral. Selle teguri jaoks on arvestatav jahutusradiaator struktuuri oluline osa.

Tööstuslikud jahutusradiaatorid on uskumatult kallid ja nende kinnitamine on sageli keeruline. Selle tulemusena lõime omaenda jahutusradiaatori, mis ei olnud mitte ainult taskukohasem, vaid toimis palju paremini kui kaubanduslik variatsioon, millele me mõtlesime - lihtsamalt kinnitatav.

Sellegipoolest töötab jahutusradiaator täiskoormusel soojana nagu ka trafo. ja kõrgvoolulistes madalpingeolukordades võib transistor katsumiseks isegi liiga kihisema hakata.
See on üsna normaalne, kuna nendes olukordades töötav transistor peab toimima valitud temperatuurivahemikus.

Koos igasuguse äärmiselt reguleeritud tarnega võib püsivus olla raskusi. Selle motiivi jaoks on pinge reguleerimise režiimiks kondensaatorid C5 ja C7, et minimeerida kontuuri võimendumist kõrgetel sagedustel ja vältida toitumise võnkumist.

C5 väärtus on valitud stabiilsuse ja reaktsiooniperioodi vahel ideaalseks kokkuhoiuks. Kui C5 väärtus on liiga madal, suureneb reaktsioonikiirus.

Siiski on suurem võimalus stabiilsuse puudumiseks. Kui liigne reaktsiooniaeg on põhjendamatult pikenenud. Voolupiirirežiimis täidab C4 identse funktsionaalsuse ja rakendatakse täpselt samu arvamusi nagu pingestsenaariumi puhul.

Kuna toiteallikal on suhteliselt kõrge voolutugevus, võib kahtlemata tekkida pinge langus väljundklemmide juhtmete kohal. Seda kompenseeritakse väljundklemmide pinge tajumisega sõltumatu juhtmete komplekti kaudu.

Kuigi toiteallikas oli peamiselt 20 volti 2,5 ampriga, soovitati lõppkokkuvõttes soovitada, et täpselt sama toiteallikat võiks harjuda toitma 40 volti 1,25 ampriga ja see võiks olla paljude lõppkasutajate jaoks sobivam.

Seda saab saavutada alaldi sätete muutmise ja mõne komponendi muutmisega. Teatud idee loodi tarne ümberlülitatavuse loomiseks, kuid täiendav keerukus ja hind olid nii, et seda eirati.

Seetõttu peate põhimõtteliselt valima teie nõudmistele vastava konfiguratsiooni ja vajaduse korral pakkumise ehitama.

Suurimat ligipääsetavat reguleeritud pinget piirab võimalik, et regulaatori sisendpinge on liiga vähenenud (üle 18 volti ja 2,5 amprit) või võib-olla R14 / R15 suhtest ja võrdluspinge väärtusest. (Väljund = R14 + R15 / R15) V ref

ZD1 tolerantsi tõttu pole kogu 20 volti (või 40 volti) tõenäoliselt juurdepääsetav. Kui see tuvastatakse olukorrana, tuleb R14 suurendada järgmise eelistatud väärtuseni.

Pinge ja voolu juhtimiseks on antud ühe pöörde potentsiomeetrid, kuna need on taskukohased. Sellele vaatamata tuleks pinge või voolu juhtimise täpseks seadistamiseks asendada kümnekäigulised potentsiomeetrid.

KUIDAS SEE TÖÖTAB

Trafo kaudu vähendatakse 240-voldist elektrivõrku 40 Vac-ni ja alalisvoolu alalisvool on alalisvoolu alalisvool alalisvoolu tasemele.

See pinge on tegelikult mõõdukas, kuna tegelik pinge on tühikäigu korral 29 volti (58 volti) ja täiskoormusel 21 volti (42 volti).

Mõlemas olukorras kasutatakse ühesuguseid filtrikondensaatoreid. Need on teie 25-voldise variandi (5000uF) jaoks paralleelselt kinnitatud ja 50-voldise mudeli (1250uF) jaoks järjestikku. 50-voldise mudeli korral ühendatakse trafo keskkraan kondensaatorite keskkraaniga, tagades sellega täpse pinge. kondensaatorite vahel jagamine. See seade pakub lisaks regulaatori lC 25-voldist toiteallikat.

Pinge regulaator on sisuliselt seeriatüüp, kus jadatransistori impedanssi reguleeritakse sellisel meetodil, et kogu koormuse pinget hoitakse ettemääratud väärtusel konstantsena.

Transistor Q4 hajutab palju energiat, eriti madalate väljundpingete ja suure voolu korral ning seetõttu on see paigaldatud toote tagaküljele jahutusradiaatorile.

Transistor Q3 toob praeguse võimenduse Q4-le, koostöö toimib nagu suure võimsusega, suure võimendusega PNP-transistor. Integreeritud vooluringi regulaatori ICI kaudu vähendatakse 25 volti 12 voltini. Seda pinget kasutatakse tavaliselt toitepingena CA3130 lC-dele ja seda vähendatakse zener-dioodi ZDI abil 5,1 voldini, et seda kasutada võrdluspingena.

Pinge reguleerimine toimub lC3 abil, mis uurib RV3 poolt määratud pinget (O kuni 5,1 'volti) väljundpingega jagatuna R14 ja R15. Jaotur jagab 4,2 (O kuni 21 volti) või kaheksa (0 kuni 40 volti).

Teisest küljest piirdub saadaolev pinge punktiga, mille korral regulaatoril õnnestub kaotada juhtimine suure voolu juures, kui filtri kondensaatori kaudu jõuab pinge väljundpingeni, lisaks võib leida ka umbes 100 Hz pulsatsiooni. IC3 väljund reguleerib transistorit Q2, mis seejärel kontrollib väljundtransistorit nii, et väljundpinge oleks jätkuvalt ühtlane, olenemata liini ja koormuse erinevustest. 5,1-voldine viide pakutakse Q2-Q1 emitterile.

See transistor on tegelikult puhveretapp, et neutraliseerida 5,1-voldise liini koormamine. Voolu juhtimist teostab IC2, mis analüüsib pinget, mille määrab -RV1 (O kuni 0,55 volti), kasutades koormusvoolu R7 ümber loodud pinget.

Kui RV1-l on määratletud 0,25 volti ja toiteallikast võetav vool on väike, on IC2 väljund 12 volti lähedal. Selle tulemusel süttib LED 2, kuna Q1 emitter on 5,7 volti.

See LED tähistab järelikult, et see toiteallikas töötab pinge regulaatori režiimis. Kui juhitav vool on aga kõrgendatud viisil, et pinge R7 ümber on veidi üle 0,25 volti (meie joonisel), võib IC2 väljund langeda. Kui IC2 väljund langeb alla umbes 4 volti, hakkab Q2 LED 3 ja D5 kaudu välja lülituma. Selle tulemuseks oleks väljundpinge minimeerimine, et kogu R7 pinge ei saaks rohkem tõusta.

Kuigi see toimub, püüab pinge võrdleja IC3 probleemi lahendada ja selle väljund tõuseb 12 voltini. Seejärel tarbib IC2 täiendamiseks rohkem voolu ja see vool põhjustab LED 3 valgustuseni, mis tähendab, et toiteallikas töötab voolupiirirežiimis.

Täpse reguleerimise tagamiseks tarnitakse pingetundlikud klemmid väljundpunktidesse sõltumata koormusvoolu transportivatest klemmidest. Mõõtur sisaldab ühe milliampi liigutust ja loeb esipaneeli lülitist SV2 valitud väljundpinge (kohe piki väljundklemme) või voolu (mõõtes pinget R7 ümber)

PCB paigutus 40V toiteallika jaoks

0–40 V reguleeritava toiteallika trükkplaadi paigutus

0-40V toiteallika PCB komponentide ülekate

EHITUS

Selle 0-40 V muutuva toiteallika jaoks tuleb kasutada soovitatud PCB-paigutust, kuna ehitus on nii tohutult lihtsustatud.

Komponendid tuleb plaadile kokku panna, tagades dioodide, transistoride, alalisvoolu ja elektrolüütikute polaarsuse. BDl40 (Q3) tuleb paigaldada nii, et metallpinda kasutav külg vastanduks lCl suunas. Transistorile tuleb kruvida väike jahutusradiaator, nagu pildil näidatud.

Kui kasutatakse metallitööd üksikasjalikult, tuleb kasutada montaaži.

0–40 V arvestiühendus

a) Ühendage esipaneel karkassi esiosa külge ja kinnitage need üksteisega, paigaldades arvesti.

b) Kinnitage väljundklemmid, potentsiomeetrid ja arvesti-lüliti esipaneelile.

c) LED-ide katoodid (mida me kasutasime) olid tähistatud kehas oleva sälguga, mida ei olnud võimalik märgata, kui LED-id olid paigaldatud esipaneelile.

Kui see kõlab teie olukorraga, vähendage katoodi klemme veidi väiksemaks, et need ära tunda, misjärel paigaldage LEDid oma kohale.

d) Juhtme pikkused (umbes 180 mm pikkused) trafo 240-voldiste klemmide külge, isoleerige klemmid lindi abil, mille järel trafo raami sees oma kohale kinnitatakse.

f) Paigaldage toitejuhe ja juhtmeklamber. ühendage toitelüliti juhtmetega, isoleerige klemmid ja kinnitage pärast seda lüliti esipaneelile.

g) Kinnitage jahutusradiaator ja keerake see paari poldi abil karkassi tagaküljele - pärast seda paigaldage võimsustransistor isolatsiooniseibide ja räniõliga.

h) Paigaldage kokkupandud trükkplaat karkassile, kasutades 10 mm vahetükke.

i) Ühendage trafo sekundaarsed, alaldidioodid ja filtrikondensaatorid. Dioodijuhtmed on piisavalt jäigad, et tegelikult ei oleks vaja lisatuge.

j) Plaadi ja lülititega seotud juhtmestik võib nüüd tulla esipaneeli skeemil ja komponentide ülekatte skeemidel vastavate tähtedega kinnituspunktide abil. Ainus vajalik on arvesti kalibreerimine. Haakige toiteallika väljundjuhtimise külge tõeline voltmeeter, nii et väline arvesti dešifreeriks 1 5 volti (või alternatiivse seadistuse korral 30 volti).

Kavandatud 40V 2 amprise toiteallika osade loend

0–40 V toiteallika osade loend




Paari: 3 tahkis-ühekordset IC 220V reguleeritavat toiteallikat Järgmine: 2 kompaktset 12V 2 Amp SMPS-vooluahelat LED-draiverile