電流制限付きの調整可能な電圧レギュレータ。スキーム、説明

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電流制限付きの調整可能な電圧レギュレータ。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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読者の注意を引いた記事では、電流制限を備えた調整可能なスイッチング電圧レギュレータについて説明しています。このデバイスは、2 ～ 25 V の安定した電圧でさまざまな機器に電力を供給するだけでなく、最大 5 A の安定した電流でさまざまなバッテリーを充電することもできます。

説明した電源を使用すると、安定化出力電圧と負荷の最大電流を調整できます。無線機の電源供給や調整、各種バッテリーの充電にも使用できます。このデバイスは 1 つのモードで動作します。XNUMX つは機器の電源供給の場合 - 過負荷保護付きの電圧安定器として、バッテリーの充電時 - 電圧制限付きの電流安定器としてです。この電源は使いやすく、過負荷や出力短絡の心配がなく、動作モードと高効率を示す軽い表示を備えています。デバイスのスキームを図に示します。 XNUMX.

主な技術的特徴

出力電圧、V......2...25
負荷電流、A......0...5

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不安定性、リップル、効率などのパラメータは主に動作モードによって決まるため、示されていません。必要に応じて、デバイスに大きな変更を加えることなく特性を変更できます。たとえば、より大きな出力電流を取得する必要がある場合は、より大きな電力の電流センサーである抵抗器 R14 を配置し、可変抵抗器 R5 の抵抗値も大きくする必要があります。リップルを低減するには出力にLCフィルタを取り付けることが推奨されますが、効率の低下につながります。

電源には次のコンポーネントが含まれています。 C1 フィルタを備えた内部「負」電圧レギュレータ VT1VD1R4。 C2 フィルターを備えた内部「正」電圧安定器 VT2VD2R5。電流制限ユニット DA1.1R3-R7R10R 14; 電圧制限ユニット DA1.2VD3R15-R18; パルス整形器 DD1.2DD1.3; ステータスインジケータ DD1.1HL1R12 および DD1.4HL2R13。スイッチングトランジスタVT3。入力 C1 ～ C3、中間 C7、C8、および出力 C6 フィルターのコンデンサー。

電圧安定化モードでのデバイスの動作を考えてみましょう。オンにすると、ツェナーダイオード VD3 に電圧が現れ、その一部は可変抵抗器 R16 エンジン (出力電圧を調整する) からオペアンプ DA1.2 の反転入力に供給されます。スイッチングトランジスタ VT3 が閉じているため、コンデンサ C6 ～ C8 は放電され、同調抵抗器 R1.2 のエンジンから得られるオペアンプ DA18 の非反転入力の電圧は + UBX に近くなります。オペアンプの出力にハイレベルが現れ、フォトカプラ U1.4 の発光ダイオードがオンになります。その結果、フォトカプラU1.2のフォトトランジスタが開き、回路に従ってDD1.2素子の下側入力にハイレベルが現れます。したがって、要素DD1.3の出力もハイレベルとなり、スイッチングトランジスタVT3が開きます。

インダクタ L1 を介して、負荷電流とコンデンサ C6 ～ C8 の充電が流れ始めます。コンデンサとトリマ抵抗 R18 の電圧が増加し始めます。ある時点で、オペアンプ DA1.2 の非反転入力の電圧は反転入力の電圧よりも低くなります。オペアンプ DA1.2 の出力は Low になります。フォトカプラの発光ダイオード U1.4 とフォトトランジスタ U1.2 が閉じます。要素DD1.2の下側回路および要素DD1.4の入力では、ハイレベルがローレベルに変化する。スイッチングトランジスタが閉じ、HL2 LED が点灯し、デバイスが電圧安定化モードで動作していることを示します。負荷に放電すると、コンデンサ C6 ～ C8 の両端の電圧、したがってトリマ抵抗器 R18 の電圧が減少します。そして、非反転入力の電圧が反転入力の電圧より大きくなるとすぐに、このプロセスが繰り返されます。

電流センサー - 抵抗 R14 からの電圧は、オペアンプ DA1.1 の入力に供給されます。負荷電流が設定値を超えるとすぐに、オペアンプ DA1.1 の非反転入力の電圧は反転入力の電圧よりも低くなります。出力にローレベルが表示され、オプトカプラ U1.3 の有効な発光ダイオードがオフになります。フォトカプラ U1.1 のフォトトランジスタが閉じます。スキームによる DD1.2 要素の上部入力と DD1.1 要素の入力では、ハイレベルがローレベルに変わります。その結果、スイッチングトランジスタが閉じ、点灯する HL1 LED が電流安定化モードで電源が動作していることを示します。コンデンサC7、C8が放電されると、抵抗R14を流れる電流が減少し、オペアンプDA1.1の非反転入力の電圧が増加し、トランジスタVT3の開口部に至る電圧が増加します。負荷電流が再び増加すると、このプロセスが繰り返されます。安定化電流は可変抵抗器 R5 によって設定されます。

電源のほとんどの部品は、片面箔でコーティングされたグラスファイバー製の基板に取り付けられています。その図を図に示します。 2. スイッチングトランジスタ VT3 とダイオード VD4 は、60x90x7 mm のヒートシンク上に配置されます。

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このデバイスは、20 ... 25 V の二次巻線の実効電圧を持つネットワーク変圧器から電力を供給でき、これにより必要な負荷電流が供給されます。著者のバージョンでは、整流器にダイオードアセンブリ KD227GS が使用されています。

L1 インダクタは B36 磁気回路に基づいて作成されています。巻線には 20 ターンの PEV 1,35 ワイヤが含まれています。完成したコイルはエポキシ樹脂で充填されます。磁気回路を組み立てるとき、カップの間に0,3 ... 0,5 mmの非磁性ガスケットが取り付けられます。

デバイスの電源電圧が図に示されている電圧と大きく異なる場合、抵抗R1およびR2の抵抗は、ツェナーダイオードVD1およびVD2の電流が3 ... 10 mA以内であるという条件から計算されることに注意してください。電源電圧が大幅に増加すると、トランジスタ VT1 および VT2 によって消費される電力が大幅に増加する可能性があります。これらはヒートシンクに取り付ける必要があります。フィルタコンデンサを基板上に配置できない場合 (寸法が大きいため)、フィルタコンデンサを個別に配置し、コンデンサ C1 ～ C3 の合計容量を 10000 ～ 15000 uF に、コンデンサ C6 を 4700 uF に増やすことをお勧めします。

コンデンサ C7 - 公称電圧 52 V 以上のニオブまたはタンタル (K9-53、K27-32)。より集中的な冷却が必要ですが、IRFZ44N トランジスタを IRF540N に置き換えることは可能です。 LED HL1 および HL2 - 必要な表示を提供するもの。それらは異なる色であることが望ましい。

電源の確立は、トランジスタ VT3 がオフになることから始まります。まず、入力に電圧を印加し、内部の安定器の動作を確認します。コンデンサ C4 の電圧は 15 ～ 16 V 以内、コンデンサ C5 の電圧は 8 ～ 9 V 以内である必要があります。わずかな偏差はデバイスの動作に目立った影響を与えません。どのモードでもトランジスタ VT1 と VT2 は非常に熱くならないはずです。

その後、電流制限ノードが確立されます。可変抵抗器R5のエンジンは、スキームに従って左側に設定されており、その位置は最小電流に対応します。次に、トリマ抵抗 R3 を使用して、オペアンプ DA1.1 の入力の電圧が等化されます。抵抗 R5 スライダを回し始めると HL1 LED がオフになり、図の左端の位置で HL5 LED がオンになる位置を見つける必要があります。この設定により、可変抵抗器 R5 は最大出力電流を 5 ～ 5A まで変更できます。それでも最大電流 XNUMXA が得られない場合は、抵抗器 RXNUMX の抵抗値を大きくして調整を繰り返す必要があります。

次に、スイッチングトランジスタ VT3 が接続され、電圧制限ユニットが設定されます。可変抵抗器 R5 のスライダーは、HL1 の LED が消灯する位置に設定されます。このスキームに従って、調整抵抗器 R18 のエンジンは上部に設定され、可変抵抗器 R16 のエンジンは最大電圧の半分に対応する中間位置に設定されます。トリミング抵抗 R18 は、電源が提供する最大出力電圧の半分を設定します。この場合、負荷を出力に接続する必要があります。たとえば、抵抗が 100 オームで電力が 2 ワットの抵抗器です。

最大出力電圧は主電源変圧器の二次巻線の実効交流電圧と大きく異なってはいけないことに注意してください。

調整の最後に、抵抗器 R5 と R16 を校正することをお勧めします。これを行うには、電源がオフのときに、抵抗 R16 のスライダを中央に、抵抗 R5 のスライダを左端の位置に設定し、出力に電流計を接続して電源電圧を印加する必要があります。次に、抵抗器 R5 のスライダーを動かして、回路内の電流をある値 (たとえば 1 A) まで増加させ、対応するリスクを抵抗器ノブの矢印の反対側などに設定します。次に、電流計を電圧計に置き換えて、抵抗器 R16 を校正します。ある程度のスキルがあれば、取得したスケールとインジケーターHL1およびHL2を使用して、測定器を使わずに負荷の電圧と電流、バッテリーの充電電流を正確に設定し、それらの電圧を決定し、制限動作モードを設定し、指定された間隔で電流と電圧を制限することが可能です。

結論として、IRFZ44N (VT3) 電界効果トランジスタの最大ドレイン-ソース電圧は 55 V、最大ドレイン電流は 49 A、オープンチャネル抵抗は 0,022 オームであることに注意してください。したがって、原則として、説明されている電源には「オーバークロック」機能があります。さらに、デバイスに RS トリガーを追加することで、過負荷が発生したとき、またはユニットを充電器として使用するときに必要な電圧に達したときに電源がオフになる自動機械が得られます。

著者：A。アントシン、リャザン

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