Subministraments elèctrics estabilitzats

Tot l’equip electrònic funciona amb fonts de corrent directe. En equips mòbils, normalment s’utilitzen piles o piles galvàniques. Ara hi ha un munt d’aquest equip a les mans i a les butxaques: es tracta de telèfons mòbils, càmeres, tauletes, diversos instruments de mesura i molt més.

Electrònica estacionària: televisors, ordinadors, centres musicals, etc. alimentat per CA mitjançant fonts d’alimentació. Aquí, en cap cas, no es pot fer sense bateries o bateries petites.

Els dispositius electrònics sovint no són autònoms i funcionen pel seu compte. En primer lloc, es tracta d’unes unitats electròniques integrades, per exemple, una unitat de control d’una rentadora o microones. Però fins i tot en aquest cas, les unitats electròniques tenen el seu propi fonts d'alimentació, sovint fins i tot estabilitzat, i fins i tot amb protecció, que permet protegir tant l’alimentació elèctrica com la càrrega, és a dir. unitat de control connectada

En els dissenys desenvolupats pels aficionats a la ràdio aficionats, sempre hi ha una font d'alimentació, llevat que, per descomptat, aquest disseny s'aconsegueixi al final i no s'abandoni a la meitat. Malauradament, això succeeix força sovint. Però en el cas general, la construcció d’un circuit consta de diverses etapes.

Entre ells es troba el desenvolupament d’un diagrama de circuit, així com el seu muntatge i depuració en un tauler de pa. I només després d’obtenir els resultats requerits al panell, comencen a desenvolupar una estructura de capital. És llavors quan desenvolupen plaques de circuit, una carcassa i una font d’alimentació.

En el procés d’experiments a la placa de pa, l’anomenada fonts d'alimentació de laboratori. La mateixa unitat s’ha d’utilitzar per a la posada en marxa d’una gran varietat de dissenys, de manera que ha de tenir àmplies capacitats.

Per regla general, es tracta d’una unitat amb regulació de la tensió de sortida i que proporciona corrent suficient. De vegades, l’alimentació elèctrica produeix diversos voltatges, aquestes unitats s’anomenen multicanal. Un exemple és una font d’alimentació convencional per ordinador o una font bipolar per a un potent UMZCH.

Quan l’alimentació està dissenyada per a un voltatge fix, per exemple 5V, no és dolent proporcionar protecció contra la superació de la tensió de sortida: si el transistor estabilitzador de sortida es trenca, el circuit alimentat per ell pot patir.

Tot i que aquesta protecció no és gaire complexa, només hi ha uns quants detalls, per alguna raó no es fa en circuits industrials, i només es troba en dissenys de ràdio aficionats, i fins i tot llavors no en tots. Però, tanmateix, hi ha aquests règims de protecció.

Si observeu detingudament els dispositius de consum, notareu que tots els dispositius electrònics funcionen amb tensions del rang estàndard. Es tracta, en primer lloc, de 5, 9, 12, 15, 24V. A partir d’aquests valors, es produeixen diversos estabilitzadors integrats amb tensions fixes.

En aparença, aquests estabilitzadors s’assemblen a un transistor convencional en un paquet TO-220 (similar al KT819) o en un paquet D-PAK per a muntatge en superfície. La tensió de sortida és de 5, 6, 8, 9, 10, 12, 15, 18, 24V. Aquests voltatges es reflecteixen directament en la marca dels estabilitzadors aplicats al cos del dispositiu. Pot semblar una cosa així: MC78XX o LM78XX.

Els fulls de dades diuen que es tracta d’estabilitzadors de tres sortides amb un voltatge fix, com es mostra a la figura 1.

Figura 1

El circuit de commutació és extremadament senzill: només van soldar tres potes i van obtenir un estabilitzador amb la tensió i el corrent de sortida necessaris d’1 ... 2A. Depenent del determinat estabilitzador, els corrents varien, cosa que s’ha de fer notar a la documentació.A més, els estabilitzadors integrals tenen protecció de sobreescalfament incorporada i protecció actual.

Les dues primeres lletres indiquen l’empresa del fabricant, i la segona XX es substitueixen per números que mostren el voltatge d’estabilització, de vegades les dues primeres lletres es substitueixen per una ... tres o no. Per exemple, el MC7805 denota un estabilitzador amb un voltatge fix de 5V i el MC7812 és el mateix, però amb un voltatge de sortida de 12V.

A més dels estabilitzadors amb tensions fixes en la versió integrada, hi ha estabilitzadors regulables, per exemple LT317A, un circuit de commutació típic dels quals es mostra a la figura 2. També s'indiquen els límits de la regulació de tensió.

Figura 2. Circuit de commutació típic d'un estabilitzador regulableLT317A

De vegades, simplement no hi ha un estabilitzador ajustable, com podeu solucionar aquest problema? Doncs necessiteu una tensió de 7.5V i ja està! Resulta que un regulador amb un voltatge fix gira fàcilment regulable. A la figura 3 es mostra un circuit de commutació similar.

Figura 3

L’interval d’ajust en aquest cas parteix del voltatge fix de l’estabilitzador aplicat i està limitat només per la magnitud de la tensió d’entrada, de forma natural, menys la caiguda de tensió mínima a través del transistor regulador de l’estabilitzador.

Si no necessiteu ajustar el voltatge, sinó en lloc de 5V, necessiteu, per exemple, 10, només traieu el transistor VT1 i tot el que estigui connectat, i en canvi enceneu el díode zener amb un voltatge d’estabilització de 5V. Naturalment, el díode zener està activat en una direcció no conductora: l’ànode està connectat al bus de potència negatiu i el càtode està connectat al terminal estabilitzador 8 (2).

Cal destacar la numeració de les conclusions del cas de tres potes, mostrat a la figura 3, a saber: 17, 8, 2! D'on venia, qui ho va inventar, no està clar. Potser es tracta de nou de les maquinacions dels nostres desenvolupadors, de manera que les seves no ho haurien endevinat. Però s'utilitza un pinzell, i cal afegir-s'hi.

Un cop considerats estabilitzadors integrals, és possible procedir a la fabricació de fonts d’energia a partir d’aquestes. Per fer-ho, només cal trobar un transformador adequat, complementar-lo amb un pont de díodes amb un condensador electrolític i muntar-ho tot en un cas adequat.

Alimentació de laboratori

Començant a desenvolupar una font d’alimentació de laboratori, haureu de decidir quina és la seva base elemental o, senzillament, de què en sortirem. La manera més senzilla és muntar la unitat desitjada en un xip LT317A o els seus estabilitzadors de tensió regulables analògics domèstics KR142EN12A (B).

Tornem a la figura 2. Indica que l’interior d’ajust de tensió és d’1,25 ... 25V. El valor màxim permès d'aquest paràmetre és de fins a 1,25 ... 37V, amb una tensió d'entrada de 45V. Aquest és el voltatge màxim admissible, per la qual cosa és millor limitar-se a un rang de regulació de 25 volts.

És millor no perseguir el corrent màxim (1,5A), de manera que procedirem del càlcul com a mínim per un amperi, que és exactament del 75%. Al cap i a la fi, el marge de seguretat hauria de ser sempre. Per tant, necessitareu una font d’alimentació rectificador amb un voltatge d'almenys 30 ... 33V i un corrent de fins a 1A.

Cel circuit rectificador es mostra a la figura 4. Si el consum de corrent és superior a un amperi, l'estabilitzador s'ha de complementar amb transistors potents externs. Però aquest és un altre esquema.

Figura 4. Circuit rectificador

Càlcul de rectificador i transformador

En primer lloc, s'hauran de seleccionar els díodes del pont rectificador, el seu corrent directe també ha de ser com a mínim 1A, i és millor si almenys 2A o més. Aquí, els díodes 1N5408 amb corrent directe de 3A i una tensió inversa de 1000V són força adequats. També són adequats els díodes domèstics KD226 amb qualsevol índex de lletres.

El condensador electrolític del filtre també es pot seleccionar simplement mitjançant recomanacions pràctiques: per a cada amplificador del corrent de sortida, mil microfarads. Si planifiquem un corrent no superior a 1A, aleshores és adequat un condensador amb una capacitat de 1000 µF.Els condensadors electrolítics, a diferència dels ceràmics, no toleren altes tensions, per tant, la seva tensió de treball, que hauria de ser superior a la tensió real d’aquest circuit, s’indica sempre als circuits.

Per a l’alimentació dissenyada, cal un condensador de 1000 µF * 50V. No passarà res dolent si el condensador no és de 1000, però 1500 ... 2000µF. El rectificador mateix ja està dissenyat. Ara, segons diuen, la qüestió és petita: queda calcular el transformador.

En primer lloc, haureu de determinar la potència del transformador. Això es fa tenint en compte la potència de càrrega. Si el corrent de sortida del estabilitzador és 1A i la tensió d’entrada de l’estabilitzador és de 32V, aleshores la potència consumida a partir del bobinat secundari del transformador és P = U * I = 32 * 1 = 32W.

Quin transformador seria necessari amb una potència de circuit tan secundari? Tot depèn de l'eficiència del transformador, com més gran sigui la potència global, més alta serà l'eficiència. La qualitat i el disseny del ferro transformador també afecta aquest paràmetre. La taula mostrada a la figura 5 ajudarà a determinar aproximadament aquesta pregunta.

Figura 5

Per conèixer la potència global del transformador, la potència del bobinatge secundari s'ha de dividir en l'eficiència del transformador. Suposem que tenim a la nostra disposició un transformador convencional amb ferro en forma de W, indicat a la taula com a "segellat blindat". La potència estimada de la font d'alimentació dissenyada és de 32 W, i la potència del transformador és de 32 / 0,8 = 40 W.

Com es va escriure justament anteriorment, per a l'alimentació desenvolupada cal tenir una tensió constant de 30 ... 33V. Aleshores, la tensió del bobinat secundari del transformador serà de 33 / 1,41 = 23,404V.

Això permet triar un transformador estàndard amb una tensió del bobinatge secundari a 24V en ralentí.

Per no complicar els càlculs, no es té en compte aquí la caiguda de tensió a través dels díodes del pont i la resistència secundària del bobinat secundari. N’hi ha prou de dir que a un corrent de 1A, el diàmetre del fil secundari sol agafar-se almenys 0,6 mm.

Aquest transformador es pot seleccionar entre els transformadors unificats de la sèrie CCI. La potència del transformador pot superar els 40 W, això només millorarà la fiabilitat de l'alimentació, tot i que augmentarà lleugerament el seu pes. Si no es podia comprar el transformador CCI, simplement podeu rebobinar el bobinatge secundari del transformador de potència adequada.

Si cal una font d’alimentació regulable bipolar, es pot muntar segons el circuit que es mostra a la figura 6. Per a això, caldrà un regulador de tensió negatiu KR142EN18A o LM337. El circuit de la seva inclusió és molt similar al KR142EN12A.

Figura 6. Esquema d’una font d’alimentació regulada bipolar

És força obvi que caldrà un rectificador bipolar per alimentar aquest estabilitzador. Això es fa més fàcilment en un transformador amb un punt mig i un pont de díodes, tal com es mostra a la figura 7.

Figura 7. Esquema d’un rectificador bipolar

El disseny de l'alimentació és arbitrari. El rectificador mateix i la placa estabilitzadora es poden muntar en taulers separats o en una. S'han d'instal·lar microcircuits en radiadors amb una superfície d'almenys 100 centímetres quadrats. Si voleu reduir la mida dels radiadors, podeu aplicar refrigeració forçada amb l’ajuda de petits refrigeradors d’ordinadors, dels quals ja n’hi ha molts a la venda.

A la figura 8 es mostra un circuit de commutació estabilitzant lleugerament millorat.

Figura 8 Circuit de commutació típic KR142EN12A

Els díodes de protecció VD1, VD2 tipus 1N4007 estan dissenyats per protegir el microcircuit de la fallada en el cas que la tensió de sortida superi la tensió d'entrada. Aquesta situació pot passar quan apagueu el xip. Per tant, la capacitança del condensador electrolític C2 no ha de ser superior a la capacitança del condensador electrolític a la sortida del pont del díode.

El condensador Cadj connectat al terminal de control redueix significativament les ondulacions a la sortida de l'estabilitzador. La seva capacitat solen ser diverses desenes de microfarads.

En el disseny de la font d’energia, és desitjable proporcionar un voltímetre i un amperímetre incorporats, preferiblement electrònics, que es venen a les botigues en línia. Aquests són els preus que mosseguen, així que al principi és millor prescindir d'ells i establir la tensió necessària amb un multímetre.

Boris Aladyshkin