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無線電子工学および電気工学の百科事典 診断機能付き研究用電源。 無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典
魅力的な電子機器の方式を選択したら、各アマチュア無線家はまずそれを実際に動作させてみます。 その後、好みのデバイスを作成したり、（経験があれば）それに追加の改良を加えることができます。 どちらの場合も電源が必要です。 買ったり、宝くじに当たったりすることもできますが、自分で作るのが一番です。 同時に、アマチュア無線の実験室には、基本的な機能だけでなく、追加の便利な機能を備えたデバイスが補充されます。 電源の例を使用して、アマチュア無線電子機器の設計と製造の全プロセスをたどってみましょう。 出力電圧は一定です。 しかし、その規模の大きさに対処しなければなりません。 基本的に、上記の回路はすべて 12 V の電圧を使用します。ただし、KR1156EU5 マイクロ回路は、他のマイクロ回路と同様、他の電圧でも動作できます。 したがって、実験用の電源には、より広い出力電圧範囲を提供する必要があります。 そして規制できれば良いのに。 次に、出力電圧をどの範囲まで変化させればよいのかという疑問を解決する必要があります。 この本で説明されている KR1156EU5 チップに関する知識がここで役に立ちます。 最小動作電圧は 3 V です。ほとんどのデバイスの公称電圧は 12 V です。したがって、電源は 3 ～ 12 V の出力電圧を提供する必要があります。 結論を急ぐのではなく、より広い視野で見てみましょう。 特に超小型回路ではより高い電源電圧（結局のところ、最大 40 V になる可能性があります）で動作できるため、マージンが必要です。 また、KR1436AP1 マイクロ回路を実験する場合は、12 V だけでなく最大 27 V の電圧も必要になる場合があります。 ただし、そのような大きな値を目指すのではなく、ソースの出力電圧範囲を 3 ～ 15 V に制限します。これにより、オペアンプや低周波アンプなどのアナログマイクロ回路に電力が供給されるだけでなく、 TTL と CMOS の両方のデジタルマイクロ回路も含まれます。 次に、負荷電流を決定する必要があります。 検討されているデバイスのほとんどは、小さな電流 (約 10 ～ 50 mA) を消費します。 既製の低電力アダプターから電力を供給できます。 しかし、私たちはそうした流れにとどまらず、「成長のため」の装置をさらにパワーアップしていきます。 電源の出力電圧の主なパラメータを決定したら、その構造を見てみましょう。つまり、どのようなメインノードと補助ノードで構成されるべきかを検討してみましょう。 私たちのアパートの電源は交流ネットワークであり、危険性が高まるため、絶縁変圧器が必要です。 パワーとも言います。 ネットワークのエネルギーを伝達（変換）するために必要です。 これがその主な機能です。 さらに、変圧器はネットワーク内の高電圧 (220 V) を低二次電圧 (12 ... 15 V) に変換します。 ただし、電子機器に電力を供給するには、定電圧が必要であり、適切なコンバータが必要です。 したがって、二次 AC から DC への整流器が必要です。 整流器後のリップル電圧はフィルタによって平滑化されます。 最も単純なフィルタは、従来の大きなコンデンサです。 電源の一部が特定されています。これは、変圧器、整流器、フィルターです。 主電源電圧が不安定で、急激な変動や緩やかな降下があり、これは電子回路には受け入れられないため、安定した電源電圧を提供するノードが必要になります。 スタビライザーといいます。 ご存知のとおり、それらはインパルス的かつ直線的です。 範囲（実験作業）を考慮すると、電源は出力電圧を調整できる必要があります。 予想のとおり、プロトタイピングやテスト中にエラーが発生する可能性があるため、電源と負荷を危険な動作条件から保護するための保護措置を講じる必要があります。 そのような手段の XNUMX つは、電子機器で最も一般的に使用されるものであり、電流制限です。 この場合、負荷電流を制限して、それを超えた場合や短絡（ショート）でも電源が故障（または焼損）しないようにする必要があります。 特定の電流制限を設定できることも望ましいです。 電源の長時間の過負荷は、保護回路があっても危険です。 したがって、危険モードを迅速に（音または光信号で）表示するための追加ユニットが必要です。 そこで、保護機能を備えたネットワーク安定化シングルチャンネル電源の構造を決定しました。 そのノードをもう一度リストしましょう：
次のタスクは、デバイスの要素ベースを決定することです。 どの要素とその動作モードによって、アマチュア無線の仕事に電源電圧を供給するという私たちのプロジェクトの主な目標の達成が保証されます。 パルス降圧安定器のモードで知られている KR1156EU5 タイプの超小型回路は、必要な出力パラメータ (3 ... 12 V、0,1 ... 0,5 A) を提供する可能性があります。 負荷に電力を供給するために必要な数ワットの電力は、TP112 タイプの統合変圧器によって「引かれ」ます。 定格は 7,2 W で、PCB 用に設計されています。 これらの変圧器はさまざまな出力電圧に対応しており、今回のケースに適したものを選択することが可能です。 出力電圧は連続的または段階的に調整できます。 便宜上、出力電圧を設定する段階的な方法を選択します。 ボタンを軽く押すだけで、負荷に供給されている電圧を常に知ることができます。 また、スイッチ（調整体）としては、P2Kタイプの分割押しボタンスイッチが適用可能です。 同様に、負荷電流制限ノードを構築します。 また、P2K を使用した段階的なスイッチングも適用します。 KR1156EU5マイクロ回路の使用で得られた経験により、許容限界を超えて出力電圧を下げるためのインジケータもそれに基づいて設計できることがわかります。 設計された電源のメインノードと要素ベースを決定したら、そのブロック図を作成できます。 図に示すスキーム。 5.14 は私たちのプロジェクトと非常に一致しています。
この回路の主なものは、全波整流器、フィルター、電圧安定器 (SN) を備えたネットワーク (絶縁) 変圧器です。 スタビライザーの出力では、不足電圧インジケーター (PV) がオンになります。 ここでは、制限電流 (R1) と出力電圧 (R3) という XNUMX つの制御ノードも提供されます。 アマチュア無線実験室に必要な機能を備えた電源の開発されたブロック図も、設計の特徴を設定します。 結局のところ、電源の設計は、作業時の利便性を提供する必要があります。 また、故障時の迅速な修理も必要です。 実際、電源には中断のない動作と、性能低下後の最小限の回復時間が必要です。 この場合、デバイスのモジュール設計は十分に許容されます。 その特徴は、トランスとフィルターコンデンサー（最大の要素）およびその他のノード（SN、PPNなど）が共通の基板上に取り付けられているという事実にあります。 これらの各ノードは、別個のプリント基板上に配置されています。 必要に応じて、各ノードを共通ボードから切り離して修復することができます。 構造全体の体積を最小限にするには、ノードのプリント基板を共通基板上に垂直に配置する必要があります。 特殊なスロットに取り付けることもできます。 この決定は、モードの切り替えがスイッチ L2K によって実行されるという事実によっても後押しされます。 プリント基板上に設置されると、その上に「横たわっている」ように見え、広い面積を占めます。 したがって、P2Kを搭載したボードを縦向きにボタンを上にして配置すると、ボード全体の占有面積が減少します。 したがって、デバイスの体積は合理的に満たされます。 合計料金には最小サイズが設定されます。 そして、個々のノードのボードのサイズは、一方では共通ボード (幅) によって決まり、他方では P2K スイッチとトランスの高さ (高さ) によって決まります。 私たちのデバイスのブロック図に従って、変圧器、整流器、フィルターコンデンサーを備えたメインボードに以下が取り付けられています。
電源の機能を拡張するには、リニア電圧レギュレータ チップを備えたボードを追加で取り付けることができます。 これにより、独立して調整できる XNUMX 番目の電圧が得られます。 さらに、この出力では、電圧のリップルのレベルが低くなります。これは、音声増幅デバイスを使用するときに必要です。 以上を踏まえると、合計料金は図のような形になります。 5.15。 巨大なトランスは XNUMX 本のタッピングねじで基板に取り付けられており、そのための取り付け穴が設けられています。 さらに、トランス巻線のリード線も基板にはんだ付けされており、追加の固定が行われます。
可能であれば、ネットワークワイヤの接続は特別な接点を使用して行うことができます。 電源のネットワーク部分がどのように構築されているかは、図の図から明らかです。 5.14。 メインノード - 電圧安定器（SN） - のスキームを図に示します。 5.16
CHは、KR1156EU5マイクロ回路に基づくパルス降圧スタビライザーのスキームに従って作成されています。 ここでは、条件付きで制限電流 (R1) の値を変更し、出力電圧 (R3) を調整できることが示されています。 制限電流または最大負荷電流は、調整素子 (R1) を使用して設定されます。 スイッチと抵抗器のセットの詳細な図を図に示します。 5.17。
電気回路はスイッチ SA1 ～ SA3<П2К) と抵抗 R5 ～ R10 で構成されます。 このような回路の特徴は、同じ定格のすべての抵抗が使用されることです（R \u1d XNUMXオーム）。 最大負荷電流 (約 600 mA) は、抵抗 R1 が 0,5 オームのときにすべてのスイッチが閉じた状態になります。 したがって、電流は 300 mA (SA1 オープンの場合)、150 mA (SA1 および SA2 オープンの場合)、100 mA (SA1、SA2、および SA3 オープンの場合) に等しくなります。 スイッチ。 P2K には独立した固定が必要で、複数のボタンを押すことができます。 押されたボタンの他の組み合わせも可能であり、他の制限電流に対応します。 これらの追加の制限電流値を決定するのは読者の責任です。 1 つの特徴に注目する必要があります。 この図にはジャンパ 3 ～ XNUMX があります。 修理作業中や、電流制御基板が取り付けられていない場合や偶発的な供給電圧による危険なモードを排除するように設計されています。 ジャンパはスタビライザの入力回路に直列に接続されているため、ジャンパが存在しない場合、スイッチング降圧レギュレータボードは非通電になります。 スイッチング降圧レギュレータの出力電圧は、フィードバック分圧器(R3.1)の上アームの抵抗によって調整されます。 P2K スイッチや抵抗器でも作成されます。 これらの抵抗の値は、出力電圧が 1 V ずつ変化できるように計算されます。抵抗値の比率 (R13: R14: R15: R16) を選択することで、より少ない部品で済みます。二項法則によると、1-2-A-8。 したがって、分割抵抗の助けを借りて、その回路を図に示します。 5.18 では、分周器の上アームの値を CH と PPN の両方で設定できるようになりました。 この場合、出力電圧は 3 ～ 18 V の値をとることができます。 抵抗は 1,8 kΩ から 16,8 kΩ (1,8 kΩ + 15 kΩ) まで変化します。
この図には SN の分周器だけでなく、PPN の分周器も示されていることを付け加えておきます。 彼の作品については後でレビューします。 ジャンパ 1-2 は、分圧器を備えたボードがない場合や偶発的な電圧供給による危険な動作を防止するようにも設計されています。 抵抗値の許容される比率により、スイッチでの対応する動作が事前に決定されます。 たとえば、出力電圧を 5 V に設定する必要があります。すべてのスイッチ (SA4、SA5、SA6、SA7) が閉じている場合、出力は 3 V になるはずです。したがって、5 - 3 = 2 V、つまり 5 V を追加する必要があります。 SA15 はオープンにし、回路には R2 = XNUMX kΩ を含める必要があります。 出力における他の必要な電圧も同様に設定されます。 スイッチがペアになっているため、もう一方のディバイダーに変更が生じます。 PSI 用に設計されており、同じ比率の抵抗を使用して同じ方法で作られています。 図に示す出力電圧低下インジケーターのスキームを考えてみましょう。 5.19。
不足電圧インジケータの主要部分は、KR1156EU5 マイクロ回路です。 パルスジェネレータモードで動作します。 この補助的な診断ノードの機能について簡単に考えてみましょう。 マイクロ回路のコンパレータは、電源の不安定な電圧 (入力 5) と基準電圧源の安定した電圧を比較します。 これらの電圧の比率に応じて、マイクロ回路の他のコンポーネントの動作が制御されます。 電源電圧が正常な場合（5 ピンの電位が 1,25 V を超える場合）、コンパレータは出力トランジスタを非導通状態にします。 赤色 LED (HL2) が消灯しています。 電圧が低下すると、コンパレータが切り替わり、内部発振器が動作し始めます。 出力トランジスタは交互に開から閉になり、赤色 LED が周期的に点滅します。 抵抗器 R21 を流れる電流が抵抗 R1 を設定し、同時に可聴信号が発生します。 ピエゾ BFXNUMX はトランジスタを切り替えるときにカチッという音を立て始めます。 したがって、電圧降下インジケータである電子機器は、電源の出力電圧を常に監視し、過負荷が発生した場合に出力電圧が低下すると、光と音の信号で注意を引きます。 これは、設定された負荷電流を超えて MV 保護回路が作動した場合に可能になります。 さらに、インジケーターは CH 出力に出力電圧がない場合にも機能します。 したがって、修理作業中に、分割抵抗を備えたボードが誤って取り付けられなかった場合（および CH ボードの電源が切られた場合）、音声信号がこれに注意を向けます。 意図した機能を実装し、研究室の電源のレイアウトを考えます。 ここで、別々のプリント基板上に配置され、トランスを備えたメイン基板に実装されるノードを設計する必要があります。 スイッチング降圧レギュレータボード (図 5.20) は整流器の最も近くに配置されています。 これにより、負荷電流が流れる導体の長さが短くなります。 リップルを低減し、スタビライザの安定性を高めるために、メイン フィルタ コンデンサ (C1) に加えて、この基板にはコンデンサ C2 (C2 ' と C2 ' の XNUMX つで構成) も搭載されています。したがって、基板全体の寸法は次のようになります。コンデンサがXNUMX個の場合、基板の高さはさらに高くなります。
基板設計のもう 3 つの特徴は、ストレージ フィルター チョークが DM (DPM) タイプの円筒形小型一体型チョーク上に作られていることです。 必要なインダクタンスを得るために、DM タイプのチョークを最大 XNUMX つ直列に接続します。 HL1 LED の出力電圧インジケーターは、電源ハウジングのフロント パネルに取り付けられ、ワイヤーでスイッチング レギュレーター ボードに接続できます。 負荷電流制限は、図に示すボード上のスイッチとともに配置された分割抵抗を使用して設定されます。 5.21。 MV 出力電圧と PSU のピックアップ電圧は、セクション化された切り替え可能な抵抗を使用して設定されます。その詳細は、図 5.22 に示すボード上にあります。 XNUMX スイッチ。 P2Kは基板の穴に水平に取り付けられ、ネジではなくはんだ付けで固定されます。 また、分圧器の上アームの抵抗器は、P2K 端子にヒンジ式に取り付けられています。 この場合、各分圧器の抵抗は異なる側に配置され、ワイヤで基板に接続されます。 そして最後に、共通ボードには、CH の出力の電圧を下げるためのインジケーターもあります。その要素の位置は図に示されています。 5.23。 BF1 ピエゾ エミッタはボードに直接はんだ付けされます。 電源の危険な動作モードを示す HL2 LED をケースの前面に取り付け、配線で基板に接続できます。
プリント基板を共通の基板に固定するには 14 つのオプションがあります。 まず、プリント基板 (SNP0,8) への直接接続用に特別に設計されたコネクタを共通基板に取り付けることができます。 第 1,0 に (この方法はより簡単です)、厚さ XNUMX ～ XNUMX mm の非絶縁錫メッキ銅線で作られたブラケットを使用して、個々のノードを垂直に固定することができます。 基板にはんだ付けされており、両側が折り曲げられています。 そして、すべてのブラケットを共通基板の穴に取り付け、はんだ付けします。 XNUMX 番目の方法の重大な欠点は明らかです。永続的な接続では、修理作業のために障害のあるユニットをすぐに切断することができません。 複雑ではありますが、最初の方法 (コネクタを使用) は、研究室用電源の高度なバージョンにより適しています。 低リップルの安定した電圧出力を追加したい場合は、リニア レギュレータを備えた別のボードを取り付ける必要があります。 それは正電圧レギュレータである可能性があります。 ただし、オペアンプ チップに電力を供給する場合など、負の電圧も必要になることがよくあります。 したがって、マイナス電圧用のスタビライザーチップを搭載したボードを設置する場所も必要になります。 便宜上、分割抵抗を使用して固定出力電圧の設置を適用することもできます。 限られた機能セットを備えた電源ではなく、その後の段階的な近代化による機能の増加を考慮した電源の場合、設計では適切な機能も提供する必要があります。 この点に関する先見の明と、追加のノードボードを取り付けるためのメインボードのサイズの増加により、必要に応じて電源を変更して実行する機能を増やすことが比較的簡単になります。 当社バージョンの電源の製造は、必要なコンポーネントの選択から始める必要があります。 それらのリストを表に示します。 5.4. 必要な無線コンポーネントはすべてここに集められていますが、個々のノードのボードに分割されています。
製造の次の段階は、すべての無線要素の検証です。 この条件が満たされていれば、組み立て後にデバイスが確実に動作することが保証され、低品質の要素によるトラブルシューティングや分解に時間を浪費する必要がなくなります。 もちろんプリント基板も必要です。 これらは、図に示すスケッチに従って、厚さ 1,5 mm の箔コーティングされた片面テキストライトで作られています。 5.24～5.28。 プリント回路基板を使用すると、無線要素の取り付けが容易になりますが、その製造には特定の技術と化学薬品の使用が必要になります。 別の、より安くて簡単な方法を選択することもできます。 プリント基板のスケッチ上の導体の図面を注意深く見ると、取り付けが簡単で、ヒンジを使って行うことができることがわかります。 さらに、これは、たとえば、変圧器、P2K スイッチ、その他の要素にハードリード線が存在することによって促進されます。 これらは、要素間の直接接続と実装導体の固定の両方に使用できます。 基板に要素を取り付けた後、正しい取り付け (特に極性要素) と接続の品質を注意深く確認する必要があります。 エラーがないことを確認したら、電源の製造の次のステップに進むことができます。 それは各ボードの自律的なチェックで構成されます。 まずは一般料金から始めるべきです。 変圧器の一次巻線に主電源電圧を印加したら、フィルタ コンデンサの両端の DC 電圧を測定する必要があります。
デバイスのこの部分が正しく機能していることを確認した後、負荷をかけた状態で別のテストを実行する必要があります。 これを行うには、27 オーム (2 W) の抵抗を整流器の出力に接続して 0,4 ... 0,6 A の負荷電流を供給し、出力電圧を再度チェックします。 その値は約 12 V である必要があります。 整流基板が正常に動作していることを確認した後、MV基板の動作確認に使用できます。 ただし、CHに電圧を印加する前に、超小型回路6と7のピンを接続するボードの接点間にジャンパーを配置する必要があります。つまり、負荷電流制限抵抗器(R1)を除外する必要があります。 また、一時的な出力分圧器 (フィードバック用) を設置する必要もあります。 マイクロ回路のピン 6,8 と CH 出力の間の抵抗 R3.1 の代わりに 5 kΩ の抵抗を接続する必要があります。 これらすべての準備操作が完了したら、入力電圧を印加し、RH = 200 オーム、つまり小さな負荷電流 (ln - 40 mA) での CH の動作をチェックできます。 この抵抗の電力は少なくとも 0,5 ワットでなければなりません。 このモードでは、CH の出力電圧を測定します。その値はおよそ V であるはずです。 次のステップは、負荷が変化したときの出力電圧の安定性を確認することです。 これを行うには、同じ負荷抵抗 (200 オーム) と並列に接続します。つまり、RH = 100 オームになります。 この場合、負荷電流は80倍となり約XNUMXmAとなります。 出力電圧を再度測定したら、それがマイクロ回路のパラメータに従って変化すること、およびアセンブリ全体が適切に動作していることを確認する必要があります。 次に、分割された抵抗器の基板をチェックする必要があります。 これはマルチメーター（デジタルテスター）を使用して行うことができます。 特定のボタンを押したときに、デバイスによって測定された抵抗の合計値が設計値と一致していることを確認した後、このボードを一般的な値に設定できます。 次に、負荷制限電流制御素子（R5～R10）の抵抗付き基板も同様に確認し、共通基板に実装します。 電圧安定化装置、セクション分割器、負荷制限電流制御要素の XNUMX つのボードがすべて共通のボードに取り付けられている場合は、ネットワーク部品を使用せずに完全に組み立てられた ISN の機能の包括的なチェックに進むことができます。 これは、オプションの安定化電源を使用して実行できます。 テストを簡略化するために、電源のネットワーク部分をこれとして使用できますが、一部のパラメータ（電圧の安定性など）をチェックできないことを考慮する必要があります。 組み立てた電源をチェックする手順は次のとおりです。
あとはケース内の共通基板アセンブリの強化と出力端子への接続が残っています。 すべてのパラメータが正常であることを最終的に確認したら、電源の操作を開始できます。 著者: コルツォフ I.L.
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