スイッチング実験室電源 0 ～ 30 ボルト、0,01 ～ 5 アンペア。スキーム、説明

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実験室用電源 0 ～ 30 ボルト、0,01 ～ 5 アンペアを切り替えます。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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提案されたデバイスは、負荷供給電圧を安定させ、それによって消費される電流を制限し、電流安定化モードに切り替えます。パルス動作モードにより、すべての動作モードで高い効率が保証されます。このデバイスは、長時間の出力短絡を恐れません。電解、電気メッキ、および安定した電流または制限された電流を必要とするその他のプロセスの電流源として機能します。このデバイスは、ほぼすべての種類のバッテリーの充電に使用できます。アマチュア無線の文献には、実験用電源に関する多くの記述が掲載されています。提案されたソースは、幅広い機能、シンプルさ、および高効率によって区別されます。図では、図１にその機能図を示します。

スイッチング実験室電源 0 ～ 30 ボルト、0,01 ～ 5 アンペア。機能図
図。 1

このデバイスの基礎は、スイッチングトランジスタ VT1 のパルス幅調整を備えた降圧電圧安定化装置です。蓄電素子（インダクタ L1 とコンデンサ C1）の後に、連続的に調整可能なリニア電流リミッタ A1 と電圧安定器 A3 が含まれています。ダイオード VD1 は、スイッチングトランジスタ VT1 が閉じているときに、インダクタ L1 の電流がコンデンサ C1 と負荷に流れることを保証します。負荷電流は、ノード A1 によって上から 10 mA ～ 5 A に制限されます。電圧安定器 A3 により、出力電圧を 0 ～ 30 V に調整できます。ゲインが約 2 の差動アンプ A4 および A5 により、ブロック間の電圧降下が制御されます。 A1とA3。そのうちの少なくとも 1 つが大きすぎる場合、スイッチングトランジスタ VT5 はパルス幅調整器 A2 からの信号に従って閉じます。これにより、高効率化と出力電圧だけでなく電流の安定化も実現します。制御要素の消費電力が低いため、デバイスの信頼性が向上し、リニア制御と比較してヒートシンクのサイズを縮小することで重量と寸法を削減できます。図では、図 XNUMX にデバイスの概略図を示します。

米。 2（クリックで拡大）

コンポーネント VT4、VD5、L1、C8 は、図の VT1、VD1、L1、C1 に対応します。 1. パルス幅レギュレータ A1 は、要素 VT3 ～ VT1、C3、VD1、HL3、R8 ～ R5 に組み込まれています。電流制限器 A1 は、トランジスタ VT6 および VT7、ダイオード VD6 ～ VD10、および抵抗器 R10 ～ R20 を使用する電流安定化回路に従って組み立てられ、そのうちの 2 つはスイッチ SA3 によって接続されます。調整可能な電圧レギュレータ A4 は、DA2 チップ上に組み込まれています。差動アンプ A1 (図 1408 を参照) は、抵抗 R1、R3、R21、R23 を備えた高電圧オペアンプ KR25UD26 (DA4) です。同様の差動アンプ A5 - DA28、R31、R33.R34、RXNUMX。

巻線 II からの主電源電圧は、変圧器 T30 によって 1 V に低下し、ダイオードブリッジ VD4 を整流し、コンデンサ C4 を平滑化します。この電圧（約40V）がスイッチングスタビライザの入力電圧となります。抵抗 R1 とツェナーダイオード VD1 は、ユニジャンクショントランジスタ VT2 で作られたマスターオシレータの電源電圧のパラメトリックスタビライザーを形成します。トランジスタ VT3 はマスターオシレータの電流アンプです。スイッチングトランジスタ (VT825) としてトランジスタ KT4G が選択されたのは、その高い信頼性と幅広い可用性によるものです。 KT40Gトランジスタの周波数特性に合わせて、発生周波数825kHzを選択しました。約 2 V のパラメトリック電圧安定器が抵抗 R1 と LED HL2 に組み込まれ、制御トランジスタ VT1 のエミッタの電圧レベルを固定します。ダイオード VD3 は、このトランジスタのエミッタ接合への逆電圧の供給を防ぎます。スイッチングトランジスタ VT4 を開くと、インダクタ L1 がダイオードブリッジ VD4 の整流器の出力に接続されます。インダクタL1を通って流れる電流は、蓄積コンデンサC8を充電します。トランジスタ VT1 のベースの電圧を変更することで、トランジスタ VT4 を開くパルスの幅を調整でき、それに応じて蓄積コンデンサ C8 の電圧も調整できます。電流制限器 A1 はディスクリート素子で構成されています。

LT1084 チップの使用が拒否されたのは、最大入力電圧 (37 V) が不十分であるためです。さらに、個別の要素を使用することで効率が向上します。内蔵スタビライザの電流設定抵抗での電圧降下は 1,25 V で、5 A の電流では、この抵抗で 6,25 W の電力が消費されます。適用される電流制限器では、電流設定抵抗 UR の両端の電圧降下は、ダイオード回路 VD6 ～ VD10 の両端の電圧降下と複合トランジスタ VT6VT7 のベース-エミッタ間電圧の差に等しくなります。この場合、UR は約 0,6 V に等しくなります。抵抗 R20 によって消費される電力 (5 A 制限で) は約 3 W に等しくなります。電流設定抵抗 R の抵抗値は、式 R=UR/I を使用して計算されます。ここで、I は必要な制限電流です。

著者のコピーでは、11、10、50、100、250、500 mA の 750 個の電流制限が実装されています。 1、2、3、4、5 A。抵抗 R10 ～ R20 に対応します。コンデンサ C8 の電圧は広い範囲で変化するため、ダイオード VD6 ～ VD10 で構成される安定器を流れる電流によって、トランジスタ VT5 と LED HL2 の安定器が決まります。トランジスタ VT22 のエミッタ回路内の抵抗 R5 は、回路 VD6 ～ VD10 を流れる電流を 10 ～ 12 mA 以内に設定します。調整可能な電圧スタビライザー A3 は、DA4 チップ上に作成されています。ダイオード VD13、VD14 は信頼性の向上に役立ちます。これらのダイオードを通じて、電源がネットワークから切り離されると、コンデンサ C12 と C13 が放電され、スタビライザの自励がなくなります。

出力電圧をゼロにするために、DA27 スタビライザーからの負極性電圧が分圧器 R30R2 を介して制御電極回路に供給されます。ダイオードブリッジ VD2 の整流器と統合安定器 DA1、DA2 は、標準回路に従って組み立てられた KR572PV2A マイクロ回路上のデジタル電圧計にも電力を供給します。オペアンプ DA3 と DA5 の出力信号は、ダイオード VD11 と VD12 を介して、共通の負荷抵抗分割器 R3R4 に供給されます。 HL3 LED は前面パネルにあり、電源装置が電流安定化制限モードに入ったことを示します。電流リミッタまたは電圧スタビライザの両端の電圧降下が増加すると、抵抗 R4 の両端の電圧が増加します。しきい値 (約 3 V) を超えると、トランジスタ VT1 が開き、トランジスタ VT2 の発生器パルスが短くなります。

構造と詳細

電源は、90x170x270 mm のハウジングに取り付けられます。トランジスタ VT4 とダイオード VD5 は、面積 200 cm2 の 400 つのヒートシンク上に絶縁スペーサーなしで取り付けられています。 VT2 トランジスタ (絶縁ガスケットを介して) と DA6 スタビライザーは、面積 4 cm6 のヒートシンクに取り付けられています。温度の安定性を高めるために、ダイオード VD10 ～ VD6 をトランジスタ VT1 のできるだけ近くのヒートシンクに取り付けることをお勧めします。このデバイスはユニバーサルブレッドボード上で組み立てられており、プリント基板は開発されていません。トランス TXNUMX は真空管 TV のネットワークトランスから作られています。

磁気回路を分解してコイルを取り外します。フィラメント巻線 (最上層に位置し、最大直径のワイヤが巻かれています) を巻き取り、ターン数を数えます。この巻き数に 5 を掛けると、巻線 II の巻き数が得られます。次に、両方のリールの陽極巻線が 0,8 つのスプールに完全に巻き取られます。次に、各コイル上で、巻線 II の半分の巻数が、陽極巻線の 0,5 本のワイヤにまとめて巻かれます。陽極巻線の直径 2 mm は、断面積 1 mm2 に相当します。 5 本のワイヤを巻くと等価断面積は XNUMX mmXNUMX となり、負荷電流は XNUMX A になります。

フィラメント巻線の巻数に 3 を掛けると、巻線 III が得られます。この巻線は、1 つのコイルのうちの 48 つに 1500 本のワイヤで巻くこともできます。巻線 III の消費電流が低いため、トランスの磁場の非対称性はわずかです。磁気回路を組み立てた後、位相を考慮して半巻線 III を直列に接続します。一方の半巻線 III の先頭が他方の終端に接続され、中央からタップが形成されます。インダクタ L1 は、1NM2 フェライトで作られた磁気コア B100 上に、フレームが満たされるまでアノード巻線の XNUMX 本のワイヤにバルクで巻かれています。カップ間に非磁性のギャップを作成するために、厚さ XNUMX mm のテキストライトワッシャーが挿入されます。 MBボルトを締めた後、完成したスロットルにBF-XNUMX接着剤を含浸させます。接着剤の乾燥と重合は、温度 XNUMX °C のオーブンで実行されました。

別の磁気回路上に独自のインダクタを作成する場合は、インダクタを流れる電流が三角形になることに留意する必要があります。平均消費電流 5 A は振幅 10 A に相当し、この電流では磁気回路は飽和しないはずです。 LT1084 (DA4) スタビライザーは国内アナログ KR142EN22A に置き換えることができます。可変抵抗器R29はワイヤー基板を使用し耐久性を高めています。 SA2スイッチには大電流が流れることを考慮し、安定性と耐久性を高めるため、接点を並列に接続した11P3Nセラミックビスケットスイッチを採用しています。 LEDAL307KM(HL3)は海外製L-543SRC-Eに置き換え可能です。

確率

抵抗 R30 を選択すると、可変抵抗 R29 モーターが図に従って低い位置にあるときに電源の出力にゼロ出力電圧が設定され、抵抗 R32 を選択すると、モーターが回転したときに 30 V の電圧が設定されます。図ではR29が上の位置にあります。 DA2 スタビライザーの端子 3 と 4 に電圧計を接続し、抵抗 R4 を選択して電圧を 1,5 V に設定します。セットアップ中にトリミング抵抗を使用することができます。ただし、可動接点システムの抵抗が不安定であるため、連続運転での使用はお勧めできません。次に、電流計を介して負荷を出力端子に接続します。

抵抗R29で出力電圧を変更することで、電流計と内蔵の電圧計を使用して出力パラメータを監視します。低電流制限では、DA4 スタビライザーの制御電流が存在するため、抵抗 R10 ～ R12 の抵抗を計算値と比較して調整する必要があります。 HL3 LED をオンにした後、電流制限とすべての制限における安定性を確認する必要があります。提案された実験用電源は、7D-0.1 から車のスターターまで、バッテリーやバッテリーの充電を含め、非常に使いやすいです。内蔵デジタル電圧計を使用して最終充電電圧を設定し、スイッチ SA2 で必要な充電電流を選択し、アキュムレータ (バッテリー) を接続します。充電は安定した電流で実行され、バッテリーの指定電圧に達すると充電が停止します。提案された装置の XNUMX 年間の運用にわたって、その運用に障害は発生しませんでした。

著者: K. Moroz, Nadym, Yamalo-Nenets ed. 地区; 出版物: cxem.net

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