Laboratórne napájanie je jedným z hlavných zariadení amatérskeho rádiového laboratória. Dnes zhromaždíme a skontrolujeme zaujímavý diagram. Možnosť uvedená v tomto článku je veľmi populárna na otvorených priestranstvách World Wide Web pod názvom jednoduchého a dostupného zdroja energie.
Táto schéma je vyhradená pre samostatné vlákno fóra, ktoré vyvinula osoba pod prezývkou „olegrmz“.
Schéma bola opakovane vylepšovaná av súčasnosti existuje celkom asi tucet rôznych variácií a úprav. Ako príklad uvedieme prvú verziu od autora. Ďalšie pokyny sú prevzaté z kanála YouTube AKA KASYAN.
Niekoľko slov o schéme. V skutočnosti ide o plnohodnotný laboratórny zdroj so stabilizáciou napätia aj prúdu. Rozsah nastavenia výstupného napätia je od 0V do 25V, prúd je prakticky od 0 do 1,5-2A.
V prípade potreby je možné výstupné napätie tohto zdroja dosiahnuť až 50V:
Prúd je najmenej 10A. Za týmto účelom pridajte výkonové tranzistory.
Okruh pracuje úplne v lineárnom režime, poskytuje veľmi plynulé nastavenie napätia aj prúdu. Vo výstupnom napätí nie sú prakticky žiadne zvlnenia.
Srdcom obvodu je duálny operačný zosilňovač.
Na ľavej strane obvodu je regulátor napätia.
Ako vidíte, navyše existujú dva celé stabilizátory napätia.
Vynára sa otázka: prečo je to potrebné a prečo sa neobmedzovať len na jednu? Druhý stabilizátor je 12 V a je to celkom dobré, ale problém je v tom, že na jeho vstup nie je možné dodať viac ako 30-35V, ale prvý môže ľahko absorbovať vyššie napätia, ale jeho výstupné napätie nesvieti stabilne. V tomto prípade sa zdá, že jeden stabilizátor pokrýva nedostatky druhého. Počas prevádzky sa takmer nezohrievajú, pretože napájajú iba operačný zosilňovač, ktorého prúdová spotreba je nízka.
Operačný zosilňovač je napájaný druhým stabilizátorom napätia 12 V, v pôvodnom obvode sa používa čip lm324, ktorý obsahuje 4 operačné zosilňovače.
Ale pretože boli zapojené iba dva kanály, bolo rozhodnuté nahradiť operačný zosilňovač čipom lm358, obsahuje iba 2 nezávislé operačné zosilňovače.
Tento obvod je tiež zaujímavý v tom, že prúdová spätná väzba riadi výstupné napätie.
Keď zdroj energie pracuje ako stabilizátor napätia, prvý operačný zosilňovač pracuje ako komparátor a poskytuje stabilné výstupné napätie, ktoré je referenciou pre druhý zosilňovač, na ktorom je vybudovaná regulácia napätia.
Súčasný obmedzujúci systém je klasický.
Referenčné napätie sa privádza na neinvertujúci vstup prvého operačného zosilňovača prostredníctvom deliča.
Ďalej, keď je záťaž pripojená, pokles napätia, ktorý sa vytvorí na snímači prúdu, sa porovná s referenčným. Na základe rozdielu vo výstupnom stave sa operačný zosilňovač plynulo mení.
Násilnou zmenou referenčného napätia pomocou premenlivého odporu v skutočnosti nútime operačný zosilňovač, aby zmenil svoje výstupné napätie, čo nakoniec vedie k hladkému otvoreniu alebo uzavretiu výkonového tranzistora a zmene výstupného prúdu zdroja energie.
Výkonový tranzistor. V konkrétnom príklade autor použil 2SD1047.
Je to pomerne vysoké napätie, prúd kolektora je 12A.
A výkon rozptýlený kolektorom je asi 100 W.
Výkonový tranzistor môže byť nahradený akýmkoľvek iným podobným kolektorovému prúdu zo 7A, je tiež žiaduce používať tranzistory v balíku TO-247 alebo TO-3.
Okruh pracuje v lineárnom režime, takže tranzistor musí byť nainštalovaný na masívnom radiátore, možno bude potrebné ďalšie prúdenie vzduchu. Radiátor, ktorý autor používa, je pomerne malý, radiátor je tu oveľa potrebnejší.
Signál z operačného zosilňovača je invertovaný tranzistorom s nízkym výkonom a privádzaný do predvýstupového kľúča, ktorý skutočne riadi výstupný tranzistor.
Obvod má 2 variabilné odpory. Sú potrebné na plynulé a presné nastavenie výstupného napätia.
Úplná revolúcia dolaďovacieho rezistora umožňuje nastavenie napätia v rozsahu približne 3V. Obrázok nižšie zobrazuje odpor, ktorý nastavuje limit výstupného napätia.
Na doske plošných spojov sú 3 prepojky. Bolo by možné obísť sa bez nich, ale autor sa ponáhľal pri rozložení dosky, vo všeobecnosti by to mohlo byť lepšie, ale napriek tomu je doska plne funkčná. Môžete si ho stiahnuť spolu so všeobecným archívom projektu tento odkaz.
Na doske je usporiadaný usmerňovač s elektrolytom na napájanie.
Všetky energetické komponenty, ktoré sa počas prevádzky zahrievajú, sa nachádzajú v blízkosti. Je to potrebné pre ľahkú inštaláciu na bežný radiátor. Ďalej je potrebné izolovať všetky komponenty z telesa chladiča špeciálnymi tepelne vodivými tesneniami a plastovými puzdrami.
Vstupný usmerňovač s prúdom 4 až 5 A, ale je žiaduce dodávať 10-ampérový elektrolyt pri 50 až 63 V s kapacitou 2200 uF.
Začnime testy. Začnime jednoduchým - plynulým nastavením minimálneho výstupného napätia. Vstup je 30V, maximálne výstupné napätie je okolo 23V, minimálne napätie je nula, nastavenie je veľmi plynulé, môžete nastaviť najmenej 10mV.
Spotreba prúdu stabilizátora bez záťaže je asi 10-20 mA, ale bude to priamo závisieť od výstupného napätia, pretože na výstupe je záťažový rezistor.
Neexistujú žiadne sťažnosti týkajúce sa obmedzenia súčasného stavu, všetko funguje tak, ako by malo. Pri zaťažení je prúd regulovaný s dostatočnou plynulosťou. Horná hranica je asi 1,5A, dolná hranica je 60 mA, ale hranie s príslušným deličom (pozri obrázok nižšie) sa dá vykonať ešte menej.
Teraz nevýhody tohto napájania. Problém je v tom, že ak sa pokúsite skratovať jednotku pri minimálnom prúde, potom prúd nie je obmedzený a ak je transformátor silný, môžete sa rozlúčiť s výkonovým tranzistorom.
Je však potrebné poznamenať, že v nasledujúcich verziách bola schéma dokončená a tento problém bol úplne vyriešený.
Ale pri maximálnom prúde všetko funguje dobre, pri skrate sa jednotka dokonale vyrovná.
Ďalší test - kontrola činnosti spätnej väzby, inými slovami - stabilizácia pri náhlom prepätí a poklese sieťového napätia. Simulujeme poklesy napätia iným laboratórnym zdrojom energie, ktorý v skutočnosti bude poháňať náš stabilizátor. Výstupné napätie stabilizátora je nastavené na 12V.
Ako vidíte, všetko je tu jasné, nastavené napätie sa udržuje stabilné. Ďalej skontrolujte stabilizáciu prúdu, nastavte výstupný prúd na 1A a opakujte rovnaký test.
Aj tu je všetko v poriadku, jednotka sa správa aj primerane, výstupný prúd sa nemení.
To je všetko. Ďakujem za pozornosť. Uvidíme sa skoro!
Video autora: