Potent font d'alimentació amb protecció de corrent

Tota persona que munti circuits electrònics necessita una font d'alimentació universal que els permeti variar la tensió de sortida en un ampli rang, controlar el corrent i, si cal, apagar el dispositiu alimentat. A les botigues, aquestes fonts d'alimentació de laboratori són molt cares, però podeu muntar-ne una a partir de components de ràdio habituals.

La font d'alimentació presentada inclou:

• Ajust de tensió fins a 24 volts;
• El corrent màxim subministrat a la càrrega és de fins a 5 amperes;
• Protecció actual amb una selecció de diversos valors fixos;
• Refrigeració activa per al funcionament a corrents elevats;
• Marcar indicadors de corrent i tensió;

Circuit regulador de tensió

L'opció més senzilla i assequible per a un regulador de tensió és un circuit en un microcircuit especial anomenat estabilitzador de tensió. L'opció més adequada és LM338, proporciona un corrent màxim de 5 A i un mínim de ondulació de sortida. LM350 i LM317 també són adequats aquí, però el corrent màxim en aquest cas serà de 3 A i 1,5 A, respectivament.Per regular la tensió s'utilitza una resistència variable; el seu valor depèn de la tensió màxima que cal obtenir a la sortida. Si la sortida màxima requerida és de 24 volts, cal una resistència variable amb una resistència de 4,3 kOhm. En aquest cas, cal agafar un potenciòmetre estàndard de 4,7 kOhm i connectar una constant de 47 kOhm en paral·lel, la resistència total serà d'aproximadament 4,3 kOhm. Per alimentar tot el circuit, necessiteu una font de corrent continu amb una tensió de 24-35 volts, en el meu cas es tracta d'un transformador normal amb un rectificador integrat. També podeu utilitzar carregadors per a portàtils o altres fonts de polsos diferents que siguin adequades per al corrent.

Aquest regulador de tensió és lineal, el que significa que tota la diferència entre la tensió d'entrada i de sortida cau en un xip i es dissipa sobre ell en forma de calor. Amb corrents altes, això és molt crític, de manera que el microcircuit s'ha d'instal·lar en un radiador gran; un radiador d'un processador d'ordinador, combinat amb un ventilador, és el més adequat per a això. Per assegurar-vos que el ventilador no giri tot el temps en va, sinó que només s'encén quan el radiador s'escalfa, cal muntar un petit sensor de temperatura.

Circuit de control del ventilador

Es basa en un termistor NTC, la resistència del qual varia en funció de la temperatura: a mesura que augmenta la temperatura, la resistència disminueix significativament i viceversa. L'amplificador operacional actua com a comparador, registrant els canvis en la resistència del termistor. Quan s'arriba al llindar de funcionament, apareix tensió a la sortida de l'amplificador operatiu, el transistor es desbloqueja i engega el ventilador, juntament amb el qual s'il·lumina el ventilador. Díode emissor de llum. La resistència de tall s'utilitza per ajustar el llindar de resposta; el seu valor s'ha de seleccionar en funció de la resistència del termistor a temperatura ambient. Suposem que el termistor té una resistència de 100 kOhm, la resistència de tall en aquest cas hauria de tenir un valor nominal d'aproximadament 150-200 kOhm. El principal avantatge d'aquest esquema és la presència d'histèresi, és a dir. diferències entre els llindars per encendre i apagar el ventilador. Gràcies a la histèresi, el ventilador no s'encén i s'apaga amb freqüència a temperatures properes al llindar. El termistor es connecta directament al radiador i s'instal·la en qualsevol lloc convenient.

Circuit de protecció de corrent

Potser la part més important de tota la font d'alimentació és la protecció actual. Funciona de la següent manera: la caiguda de tensió a través de la derivació (resistència de 0,1 Ohm) s'amplifica a un nivell de 7-9 volts i es compara amb la referència mitjançant un comparador. La tensió de referència per a la comparació s'estableix mitjançant quatre resistències de tall en el rang de zero a 12 volts, l'entrada de l'amplificador operacional està connectada a les resistències mitjançant un interruptor giratori de 4 posicions. Així, canviant la posició de l'interruptor de galetes, podem escollir entre 4 opcions predeterminades per a corrents de protecció. Per exemple, podeu establir els valors següents: 100 mA, 500 mA, 1,5 A, 3 A. Si es supera el corrent establert per l'interruptor lliscant, la protecció funcionarà, la tensió deixarà de fluir a la sortida i el Díode emissor de llum. Per restablir la protecció, només cal prémer breument el botó, la tensió de sortida tornarà a aparèixer.La cinquena resistència de retall és necessària per establir el guany (sensibilitat); s'ha de configurar de manera que amb un corrent a través de la derivació d'1 ampere, la tensió a la sortida de l'amplificador operatiu sigui d'aproximadament 1-2 volts. La resistència de configuració d'histèresi per a la protecció és responsable de la "claredat" de l'enganxament del circuit, cal ajustar-la si la tensió de sortida no desapareix completament. Aquest circuit és bo perquè té una alta velocitat de resposta, activant instantàniament la protecció. quan es supera el corrent.

Unitat de visualització de corrent i tensió

La majoria de fonts d'alimentació de laboratori estan equipades amb voltímetres i amperímetres digitals que mostren valors com a números en una pantalla. Aquesta opció és compacta i proporciona una bona precisió de les lectures, però és completament incòmode de llegir. És per això que es va decidir utilitzar caps de fletxa com a indicació, les lectures de les quals són fàcils i agradables de percebre. En el cas d'un voltímetre, tot és senzill: està connectat als terminals de sortida de la font d'alimentació mitjançant una resistència de retallament amb una resistència d'aproximadament 1-2 MOhm. Per al correcte funcionament de l'amperímetre, cal un amplificador de derivació, el circuit del qual es mostra a continuació.

Es necessita una resistència d'ajust per ajustar el guany; en la majoria dels casos, n'hi ha prou amb deixar-la a la posició mitjana (aproximadament 20-25 kOhm). El capçal del punter es connecta mitjançant un interruptor de galetes, amb el qual podeu seleccionar una de les tres resistències de tall, amb l'ajuda de les quals s'estableix el corrent de desviació màxima de l'amperímetre. Així, l'amperímetre pot funcionar en tres rangs: fins a 50 mA, fins a 500 mA, fins a 5 A, això garanteix la màxima precisió de les lectures a qualsevol corrent de càrrega.

Muntatge de la placa d'alimentació

Ara que s'han tingut en compte tots els aspectes teòrics, podem començar a muntar la part electrònica de l'estructura. Tots els elements de la font d'alimentació (regulador de tensió, sensor de temperatura del radiador, unitat de protecció, amplificador de derivació per a l'amperímetre) estan muntats en una placa, les dimensions de la qual són 100x70 mm. El tauler està fet amb el mètode LUT; a continuació hi ha diverses fotografies del procés de fabricació.

S'aconsella estancar els camins d'alimentació pels quals flueix el corrent de càrrega amb una gruixuda capa de soldadura per reduir la resistència. En primer lloc, s'instal·len peces petites al tauler.

Després d'això, tots els altres components. El xip 78L12, que alimenta el sensor de temperatura i el refrigerador, s'ha d'instal·lar en un radiador petit, el lloc del qual es proporciona a la placa de circuit imprès. Finalment, els cables es solden a la placa, on el ventilador, el termistor, el botó de restabliment de la protecció, els interruptors de galetes, LEDs, xip LM338, entrada i sortida de tensió. El més convenient és connectar l'entrada de tensió mitjançant un connector de CC, però cal tenir en compte que ha de proporcionar un gran corrent. Tots els cables d'alimentació s'han d'utilitzar amb una secció adequada al corrent, preferiblement coure. La sortida positiva de la placa de circuit imprès va als terminals de sortida no directament, sinó a través d'un interruptor de commutació amb dos grups de contactes. El segon grup s'encén i s'apaga Díode emissor de llum, indicant si es subministra tensió als terminals.

Muntatge d'habitatge

La caixa es pot trobar ja feta o muntada tu mateix. Podeu fer-lo, per exemple, amb fusta contraxapada i tauler de fibra, com vaig fer jo. En primer lloc, es retalla un panell frontal rectangular, on s'instal·laran tots els controls.

A continuació, es fan les parets i la part inferior de la caixa i l'estructura es fixa amb cargols autorroscants. Quan el marc estigui llest, podeu instal·lar tota l'electrònica a l'interior.

Controls, capçals de punter, LEDs s'instal·len als seus llocs al panell frontal, el tauler es col·loca dins de la caixa, el radiador i el ventilador es munten al panell posterior. S'utilitzen suports especials per muntar LED. És aconsellable duplicar els terminals de sortida, sobretot perquè l'espai ho permet. Les dimensions de la caixa van resultar ser de 290x200x120 mm; encara hi ha molt espai lliure dins de la caixa i, per exemple, hi pot cabre un transformador per alimentar tot el dispositiu.

Configuració

Malgrat les nombroses resistències de tall, configurar la font d'alimentació és bastant senzill. En primer lloc, calibrem el voltímetre connectant-ne un extern als terminals de sortida. En girar la resistència de tall connectada en sèrie amb el capçal del punter del voltímetre, aconseguim la igualtat de lectures. A continuació, connectem una mica de càrrega amb un amperímetre a la sortida i calibrem l'amplificador de derivació. En girar cadascuna de les tres resistències de subíndex, aconseguim coincidències en les lectures de cadascun dels tres rangs de mesura de l'amperímetre; en el meu cas, és de 50 mA, 500 mA i 5A. A continuació, establim els corrents de protecció necessaris mitjançant quatre resistències de tall. Això no és difícil de fer, ja que l'amperímetre estàndard ja està calibrat i mostra el corrent exacte. A poc a poc anem augmentant la tensió (al mateix temps que també augmenta el corrent) i veiem a quina intensitat s'activa la protecció. A continuació, girem cadascuna de les resistències, establint els quatre corrents de protecció necessaris, entre els quals podeu canviar mitjançant un interruptor giratori. Ara només queda establir el llindar de resposta desitjat del sensor de temperatura del radiador: la configuració s'ha completat.

Mira el vídeo