Podesivi krug napajanja 0-40V - Vodič za izgradnju

Podesivi krug napajanja 0-40V - Vodič za izgradnju

Ova višenamjenska opskrba opće namjene generira čak 2,5 ampera od nula do 20 volti ili do 1,25 ampera od 0-40 volti. Ograničenje struje je promjenjivo u cijelom rasponu za obje izlazne opcije.



Napisao Trupti Patil

0-40V Podesivo napajanje Pogled sprijeda





Glavne specifikacije napajanja:

Tehničke specifikacije za 0-40V napajanje

IDEALNO NAPAJANJE mora osigurati napon koji je promjenjiv u širokom rasponu i koji ostaje u zadanom naponu bez obzira na linijski napon ili razlike u opterećenju.



Opskrba također mora biti sigurna od kratkog spoja tijekom svog izlaza i mora biti u mogućnosti ograničavati struju opterećenja kako bi osigurala da uređaji ne budu oštećeni uslijed neuspjelih okolnosti.

Ovaj konkretni projekt objašnjava napajanje dizajnirano za isporuku 2,5 ampera do 18 volti (do 20 volti pri nižim strujama). Istodobno će nekoliko osnovnih izmjena ponuditi opskrbu s čak 40 volti na 1,25 ampera.

Opskrbni napon može se podesiti između nule i 'najvišeg dostupnog, a ograničenje struje također se može podesiti u cijelom propisanom opsegu. Način rada napajanja prikazan je pomoću dvije LED diode.

Onaj u blizini gumba za kontrolu napona pokazuje je li jedinica u normalnoj postavci za regulaciju napona, a onaj u blizini gumba za ograničenje struje pokazuje je li jedinica u načinu ograničenja struje. Nadalje, veliko brojilo prikazuje izlaz struje ili napona prema odabiru prekidača.

ZNAČAJKE DIZAJNA

Dok smo u našim preliminarnim fazama dizajna istraživali različite vrste regulatora i pozitivne aspekte i nedostatke svakog od njih kako bismo mogli odabrati onaj koji daje vrhunsku isplativu funkcionalnost. Specifične strategije i njihove značajke mogu se sažeti kako slijedi.

Regulator šanta:

Ovaj bi raspored prije svega radio za napajanja s malim napajanjem od oko 10 do_15 vata. Nudi izvrsnu regulaciju i otporan je na kratke spojeve, ali troši pun volumen snage s kojom je opremljen za rad u praznom hodu.

Serijski regulator.

Ovaj regulator odgovara napajanjima srednje snage otprilike oko 50 vata.

Može i jest namijenjen većim izvorima napajanja, iako bi odvođenje topline moglo biti problem posebno kod vrlo velike struje s niskim izlaznim naponima.

Regulacija je odlična, općenito postoji mala izlazna buka i trošak je relativno minimalan.

SRC regulator:

Idealan za svrhe srednje do velike snage, ovaj regulator osigurava malo rasipanje snage, iako izlazno valovitost i vrijeme odziva nisu ni približno toliko dobri kao oni iz serijskog regulatora.

SCR predregulator i serijski regulator.

Najbolje značajke SCR i serijskih regulatora spojene su s ovom vrstom kruga napajanja koji se koristi za primjenu srednje do velike snage. Koristi se SCR predregulator kako bi se osiguralo približno regulirano napajanje za oko pet volti veće od preporučenog, u pratnji prikladnog serijskog regulatora.

To smanjuje gubitak snage u serijskom regulatoru. Međutim, puno je skuplje graditi.

Prekidački regulator.

Također se primjenjuje za aplikacije srednje do velike snage, ova tehnika omogućuje pristupačnu regulaciju i rasipanje male snage u regulatoru, ali je skupa za konstrukciju i posjeduje visokofrekventno mreškanje na izlazu.

Preklopni način napajanja.

Najuspješnija tehnika od svih, ovaj regulator ispravlja mrežu za rad s pretvaračem na 20 kHz ili više. Za snižavanje ili pojačavanje napona obično se koristi jeftini feritni transformator, čiji se izlaz ispravlja i filtrira kako bi se dobio željeni istosmjerni izlaz.

Regulacija vodova je vrlo dobra, ali zasigurno ima lošu stranu što se ne može prikladno primijeniti kao varijabilni izvor, jer je jednostavno prilagodljiva u relativno manjem rasponu.

VLASTITI DIZAJN

Shema kruga napajanja podesivog 0-40V

Pojedinosti ožičenja diodnog transformatora napajanja 0-40V

Naš početni princip projektiranja bio je za napajanje od oko 20 volti pri izlazu od 5 do 10 ampera.
Nakon što smo to rekli, u svjetlu vrsta regulatora koji su lako dostupni, kao i troškova, odlučeno je ograničiti struju na oko 2,5 ampera.
Ovaj nam je pristup pomogao da zaposlimo serijski regulator, najisplativiji model. Bila je potrebna dobra regulacija, zajedno s prilagodljivim ograničenjem struje, plus je dodatno odabrano da napajanje može biti izvedivo sve do praktički nula volti.

Da biste dobili konačnu kvalifikaciju, bitna je negativna opskrbna tračnica ili komparator koji može raditi koristeći svoje ulaze na nultovoltama. Za razliku od upotrebe negativne tračnice za opskrbu, donijeli smo odluku da radimo s operativnim pojačalom CA3l30 IC kao usporednikom.

CA3l 30 treba jedno napajanje (maksimalno 15 volti), a u početku smo koristili otpornik i l2 volt zener da bismo dobili napajanje od 12 volti. Referentni napon tada je stvoren od ovog napajanja cijenerima pomoću još jednog otpora i 5 voltnog zenera.

Vjerovalo se da bi ovo predstavljalo adekvatnu regulaciju za referentni napon, ali praktički je utvrđeno da se izlaz iz ispravljača mijenja od 21 do 29 volti plus neki od valova i prekida napona koji su se odvijali na 12 voltnom zeneru, što je rezultiralo do zrcaljenja u referentnu cijenu od 5 volti.

Zbog toga je 12-voltni zener zamijenjen lC regulatorom koji je riješio problem.

Sa svim serijskim regulatorima, serijski izlazni tranzistor iz karakteristika rasporeda trebao bi rasipati dosta snage, posebno pri niskom izlaznom naponu i velikoj struji. Za ovaj je faktor respektabilan hladnjak važan dio strukture.

Industrijski hladnjaci nevjerojatno su skupi i često ih je izazovno pričvrstiti. Kao rezultat toga stvorili smo vlastiti hladnjak koji je bio ne samo pristupačniji, nego i puno bolje funkcionirao od komercijalne inačice o kojoj smo razmišljali - jednostavniji za pričvršćivanje.

Ipak, pri punom opterećenju hladnjak nastavlja raditi toplo kao i transformator. a u uvjetima jake struje niskog napona tranzistor bi čak mogao postati previše šugav da bi ga se moglo dodirnuti.
To je prilično normalno, jer tranzistor u tim situacijama i dalje radi unutar odabranog temperaturnog raspona.

Zajedno s bilo kojom izuzetno reguliranom opskrbom, stabilnost može predstavljati poteškoću. Za taj motiv uključeni su način rada regulacije napona, kondenzatori C5 i C7 kako bi se minimaliziralo pojačanje petlje u visokim frekvencijama i stoga izbjeglo osciliranje napajanja.

Vrijednost C5 odabrana je za idealno uštedu između stabilnosti i razdoblja reakcije. Kada je vrijednost C5 preniska, brzina reakcije se povećava.

Međutim, postoji veća mogućnost nedostatka stabilnosti. Ako se pretjerano vrijeme reakcije pretjerano poveća. U načinu ograničenja struje identičnu funkcionalnost dopunjuje C4 i primjenjuju se ista mišljenja kao za naponski scenarij.

Kako napajanje ima sposobnost relativno visokog strujnog izlaza, nesumnjivo može doći do pada napona na ožičenju na izlaznim stezaljkama. To se kompenzira osjetom napona na izlaznim stezaljkama kroz neovisni skup vodova.

Iako se napajanje uglavnom proizvodilo za 20 volti pri 2,5 ampera, na kraju se preporučilo da se potpuno ista opskrba može naviknuti na napajanje od 40 volti pri 1,25 ampera i da bi to moglo biti prikladnije mnogim krajnjim korisnicima.

To se može postići izmjenom postavki ispravljača i izmjenom nekoliko komponenata. Predana je neka ideja o stvaranju sklopke za opskrbu, no dodatne složenosti i cijena na način su zanemareni kao povoljni.

Stoga u osnovi trebate odabrati konfiguraciju koja odgovara vašoj potražnji i prema potrebi izgraditi ponudu.

Dostupni maksimalno regulirani napon ograničen je eventualno ulaznim naponom regulatora koji je previše smanjen (s više od 18 volti i 2,5 ampera) ili možda iz omjera R14 / R15 i vrijednosti referentnog napona. (Izlaz = R14 + R15 / R15) V ref

Zbog tolerancije na ZD1, potpunih 20 volti (ili 40 volti) vjerojatno nije dostupno. Ako se identificira kao situacija, R14 se mora povećati na sljedeću favoriziranu vrijednost.

Potenciometri s jednim okretom dati su za regulatore napona i struje zbog činjenice da su pristupačni. Ipak, ako je potrebna precizna setabilnost regulacije napona ili struje, desetokretni potenciometri trebaju se primijeniti kao zamjena.

KAKO RADI

Mreža od 240 volti spušta se na transformator na 40 Vac i, na temelju koje je razvijeno napajanje, ispravlja se na 25 ili 5 Vdc.

Ovaj napon je zapravo umjeren, jer će stvarni napon biti različit između 29 volti (58 volti) pri praznom hodu i 21 volti (42 volti) pri punom opterećenju.

U obje se situacije koriste identični kondenzatori filtra. Oni su paralelno pričvršćeni za vašu varijantu od 25 volti (5000uF) i u seriji namijenjeni modelu od 50 volti (1250uF). U modelu od 50 volti središnja slavina transformatora bit će povezana sa središnjom slavinom kondenzatora, što jamči točan napon. dijeleći među kondenzatorima. Ova postavka dodatno nudi napajanje regulatora lC od 25 volti.

Regulator napona je u osnovi serijski tip kod kojeg se impedansa serijskog tranzistora regulira na takav način da se taj napon u cijelom opterećenju održava konstantnim na unaprijed određenoj vrijednosti.

Tranzistor Q4 rasipa veliku snagu, posebno pri niskim izlaznim naponima i velikoj struji, te je stoga instaliran na hladnjak na stražnjoj strani proizvoda.

Tranzistor Q3 donosi trenutni dobitak na Q4, suradnja se izvodi poput PNP tranzistora velike snage, velikog pojačanja. 25 V se smanjuje na 12 V pomoću regulatora integriranog kruga ICI. Ovaj se napon obično koristi kao opskrbni napon za CA3130 lCs, a dodatno se spušta na 5,1 volta Zener diodom ZDI da bi se koristio kao referentni napon.

Regulaciju napona provodi lC3 koji ispituje napon određen RV3 (O do 5,1 'volti) s izlaznim naponom podijeljenim s R14 i R15. Razdjelnik osigurava podjelu od 4,2 (O do 21 volta) ili osam (0 do 40 volti).

S druge strane, na visokom kraju dobiveni napon ograničen je na točku da regulator uspije izgubiti kontrolu pri visokoj struji, jer napon kroz kondenzator filtra doseže izlazni napon, plus oko 100 Hz valovitost. Izlaz IC3 regulira tranzistor Q2 koji naknadno kontrolira izlazni tranzistor na način da izlazni napon i dalje bude dosljedan bez obzira na razlike u liniji i opterećenju. Referenca od 5,1 volta nudi se emiteru Q2 do Q1.

Ovaj je tranzistor zapravo stupanj međuspremnika koji sprečava punjenje napona od 5,1 V. Kontrolu struje provodi IC2 koja analizira napon određen -RV1 (O do 0,55 volti) koristeći napon stvoren oko R7 strujom opterećenja.

Ako je recimo 0,25 volti definirano na RV1, a struja uzeta iz napajanja je mala, izlaz IC2 bit će blizu 12 volti. To dovodi do toga da LED 2 svijetli, jer je emiter Q1 na 5,7 volti.

Ova LED dioda znači da ovo napajanje funkcionira u načinu rada regulatora napona. Ako je međutim potaknuta struja povišena na način da je napon oko R7 malo veći od 0,25 volti (na našoj ilustraciji), izlaz IC2 može pasti. Jednom kada se izlaz IC2 spusti ispod oko 4 volta, Q2 se počinje isključiti kroz LED 3 i D5. Rezultat toga bio bi minimalizirati izlazni napon kako napon na cijelom R7 ne bi mogao više naglo porasti.

Dok se to događa, usporednik napona IC3 pokušava se suprotstaviti problemu i njegov izlaz raste na 12 volti. IC2 tada troši više struje da bi je nadoknadio i ta struja dovodi do LED 3 svjetla, što implicira da napajanje radi u načinu ograničenja struje.

Da bi se osigurala precizna regulacija, terminali osjetnika napona isporučuju se na izlazne točke neovisno od onih koji prenose struju opterećenja. Mjerač uključuje kretanje od jednog miliampera i očitava izlazni napon (neposredno uz izlazne stezaljke) ili struju ('mjerenjem napona oko R7) prema odabiru s prekidača na prednjoj ploči SV2

Izgled PCB-a za krug napajanja od 40 V

Izgled trake PCB-a s prilagodljivim napajanjem od 0-40V

Prekrivanje komponenta PCB-a za napajanje 0-40V

GRAĐENJE

Predloženi raspored PCB-a za ovaj promjenjivi krug napajanja od 0-40V mora se koristiti jer je konstrukcija na taj način izuzetno pojednostavljena.

Komponente se moraju sastaviti na ploči osiguravajući da su polariteti dioda, tranzistora, lC-a i elektrolita ispravni. BDl40 (Q3) mora biti instaliran na način da se strana koja koristi metalnu površinu sučeljava u smjeru lCl. Na tranzistor se mora pričvrstiti mali hladnjak, kako je prikazano na slici.

Ako se koristi metalna konstrukcija kako je detaljno u skladu sa sklopom aranžmana, mora se upotrijebiti.

Priključak metra 0-40V

a) Spojite prednju ploču na prednju stranu okvira i međusobno ih pričvrstite pričvršćivanjem mjerača.

b) Pričvrstite izlazne stezaljke, potenciometre i prekidač brojila na prednju ploču.

c) Katode LED-a (koje smo primijenili) bile su označene urezom u tijelu koji nije bilo moguće primijetiti dok su LED-ovi bili postavljeni na prednju ploču.

Ako ovo zvuči kao kod vaše, smanjite katodne stezaljke malo manje da biste ih prepoznali nakon čega instalirajte LED diode na svoje mjesto.

d) Zalemite duljine žice (duljine oko 180 mm) na 240-voltne stezaljke transformatora, izolirajte stezaljke pomoću trake nakon čega transformator pričvrstite na svoje mjesto unutar okvira.

f) Montirajte mrežni kabel i kopču za kabel. ožičite prekidač za napajanje, izolirajte stezaljke i nakon toga pričvrstite prekidač na prednjoj ploči.

g) Učvrstite hladnjak i privijte ga na stražnju stranu okvira pomoću nekoliko vijaka - nakon toga instalirajte tranzistor snage pomoću izolacijskih podloški i silikonske masti.

h) Ugradite sklopljeni PCB na okvir pomoću odstojnika od 10 mm.

i) Spojite sekundarne transformatore, ispravljačke diode i kondenzatore filtra. Diodni kabeli su dovoljno kruti da zapravo ne žele dodatnu potporu.

j) Ožičenje koje uključuje ploču i prekidače možda sada može doći pomoću točaka spajanja s odgovarajućim slovima na dijagramu prednje ploče i dijagramima prekrivanja komponenata. Jedino uspostavljanje potrebno bi bilo baždarenje brojila. Priključite pravi voltmetar na izlaznu kontrolu napajanja tako da vanjsko brojilo dešifrira 15 volti (ili 30 volti na alternativnom postavljenom uređaju).

Popis dijelova za predloženi krug napajanja od 40 V 2 amp

Popis dijelova napajanja 0-40V




Prethodno: 3 jednopolna jednostruka IC 220V podesiva kruga napajanja Dalje: 2 kompaktna SMPS kruga od 12 V s pojačalom za LED upravljački program