Výkonný napájecí zdroj s proudovou ochranou

Každý, kdo sestavuje elektronické obvody, potřebuje univerzální zdroj energie, který mu umožňuje měnit výstupní napětí v širokém rozsahu, řídit proud a v případě potřeby vypnout napájené zařízení. V obchodech jsou takové laboratorní zdroje velmi drahé, ale můžete si jeden sestavit sami z běžných rádiových součástek.

Prezentovaný napájecí zdroj obsahuje:

  • Nastavení napětí až do 24 voltů;
  • Maximální proud dodávaný do zátěže je až 5 ampér;
  • Proudová ochrana s výběrem několika pevných hodnot;
  • Aktivní chlazení pro provoz při vysokých proudech;
  • Ukazatele proudu a napětí;

Obvod regulátoru napětí

Nejjednodušší a nejdostupnější možností regulátoru napětí je obvod na speciálním mikroobvodu nazývaném stabilizátor napětí. Nejvhodnější variantou je LM338, poskytuje maximální proud 5 A a minimální zvlnění výstupu. Zde jsou vhodné také LM350 a LM317, ale maximální proud v tomto případě bude 3 A a 1,5 A.K regulaci napětí se používá proměnný rezistor, jehož hodnota závisí na maximálním požadovaném napětí na výstupu. Pokud je maximální požadovaný výkon 24 voltů, je zapotřebí proměnný rezistor s odporem 4,3 kOhm. V tomto případě je třeba vzít běžný potenciometr 4,7 kOhm a paralelně s ním zapojit konstantu 47 kOhm, celkový odpor bude přibližně 4,3 kOhm. Pro napájení celého obvodu potřebujete stejnosměrný zdroj o napětí 24-35 voltů, v mém případě se jedná o běžný transformátor s vestavěným usměrňovačem. Můžete také použít nabíječky notebooků nebo jiné různé pulzní zdroje, které jsou vhodné pro proud.

Tento regulátor napětí je lineární, což znamená, že celý rozdíl mezi vstupním a výstupním napětím dopadá na jeden čip a je na něm odváděn ve formě tepla. Při vysokých proudech je to velmi kritické, takže mikroobvod musí být instalován na velkém radiátoru, k tomu se nejlépe hodí radiátor z počítačového procesoru spárovaný s ventilátorem. Aby se ventilátor neustále netočil nadarmo, ale zapínal se až při zahřátí radiátoru, je nutné sestavit malé teplotní čidlo.

Obvod ovládání ventilátoru

Jeho základem je NTC termistor, jehož odpor se mění v závislosti na teplotě – s rostoucí teplotou odpor výrazně klesá a naopak. Operační zesilovač funguje jako komparátor, registrující změny odporu termistoru. Po dosažení provozního prahu se na výstupu operačního zesilovače objeví napětí, tranzistor se odemkne a spustí ventilátor, spolu s ním se ventilátor rozsvítí. Světelná dioda. Trimovací rezistor se používá k nastavení prahu odezvy, jeho hodnota by měla být zvolena na základě odporu termistoru při pokojové teplotě. Řekněme, že termistor má odpor 100 kOhm, trimovací rezistor by v tomto případě měl mít nominální hodnotu přibližně 150-200 kOhm. Hlavní výhodou tohoto schématu je přítomnost hystereze, tzn. rozdíly mezi prahovými hodnotami pro zapnutí a vypnutí ventilátoru. Díky hysterezi se ventilátor často nezapíná a nevypíná při teplotách blízkých prahové hodnotě. Termistor je připojen přímo k radiátoru a instalován na libovolném vhodném místě.

Proudový ochranný obvod

Snad nejdůležitější částí celého napájecího zdroje je proudová ochrana. Funguje následovně: úbytek napětí na bočníku (odpor 0,1 Ohm) se zesílí na úroveň 7-9 voltů a pomocí komparátoru se porovná s referencí. Referenční napětí pro srovnání se nastavuje čtyřmi trimovacími odpory v rozsahu od nuly do 12 voltů, vstup operačního zesilovače je k odporům připojen přes 4polohový klopný přepínač. Změnou polohy biskvitového přepínače si tedy můžeme vybrat ze 4 přednastavených možností ochranných proudů. Můžete například nastavit následující hodnoty: 100 mA, 500 mA, 1,5 A, 3 A. Pokud je překročen proud nastavený posuvným přepínačem, ochrana bude fungovat, napětí přestane téct na výstup a Světelná dioda. Pro reset ochrany stačí krátce stisknout tlačítko, opět se objeví výstupní napětí.Pátý trimovací rezistor je nutný pro nastavení zesílení (citlivosti), musí být nastaven tak, aby při proudu bočníkem 1A bylo napětí na výstupu operačního zesilovače přibližně 1-2 volty. Odpor nastavení hystereze pro ochranu je zodpovědný za „čistotu“ přichycení obvodu; je třeba jej upravit, pokud výstupní napětí zcela nezmizí. Tento obvod je dobrý, protože má vysokou rychlost odezvy, okamžitě zapne ochranu při překročení proudu.

Zobrazovací jednotka proudu a napětí

Většina laboratorních napájecích zdrojů je vybavena digitálními voltmetry a ampérmetry, které zobrazují hodnoty jako čísla na displeji. Tato možnost je kompaktní a poskytuje dobrou přesnost čtení, ale je zcela nepohodlná ke čtení. Proto bylo rozhodnuto použít k indikaci hlavice šipek, jejichž čtení je snadné a příjemné na vnímání. V případě voltmetru je vše jednoduché - k výstupním svorkám zdroje se připojuje přes trimovací rezistor s odporem přibližně 1-2 MOhm. Pro správnou funkci ampérmetru je nutný bočníkový zesilovač, jehož zapojení je znázorněno níže.

Pro nastavení zesílení je potřeba trimovací rezistor, ve většině případů jej stačí nechat ve střední poloze (cca 20-25 kOhm). Hlavice ukazatele se připojuje přes sušenkový přepínač, kterým lze zvolit jeden ze tří trimovacích odporů, pomocí kterých se nastavuje maximální odchylkový proud ampérmetru. Ampérmetr tedy může pracovat ve třech rozsazích - do 50 mA, do 500 mA, do 5A, to zajišťuje maximální přesnost odečtů při jakémkoli zatěžovacím proudu.

Sestava napájecí desky

Tištěný spoj:

Nyní, když byly vzaty v úvahu všechny teoretické aspekty, můžeme začít s montáží elektronické části konstrukce. Všechny prvky napájecího zdroje - regulátor napětí, snímač teploty radiátoru, ochranná jednotka, bočníkový zesilovač pro ampérmetr - jsou sestaveny na jedné desce, jejíž rozměry jsou 100x70 mm. Deska je vyrobena metodou LUT, níže je několik fotografií výrobního procesu.

Pro snížení odporu je vhodné silové cesty, po kterých protéká zátěžový proud, pocínovat silnou vrstvou pájky. Nejprve jsou na desce instalovány malé díly.

Poté všechny ostatní komponenty. Čip 78L12, který napájí teplotní čidlo a chladič, je nutné nainstalovat na malý radiátor, jehož místo je na desce plošných spojů. Nakonec jsou na desku připájeny vodiče, na kterých je ventilátor, termistor, ochranné resetovací tlačítko, sušenkové spínače, LED diody, čip LM338, napěťový vstup a výstup. Napěťový vstup je nejpohodlnější připojit přes DC konektor, ale je třeba počítat s tím, že musí poskytovat velký proud. Všechny silové vodiče musí být použity s průřezem odpovídajícím proudu, nejlépe měděným. Plusový výstup z desky plošných spojů jde na výstupní svorky nikoliv přímo, ale přes páčkový spínač se dvěma skupinami kontaktů. Druhá skupina se zapíná a vypíná Světelná diodaoznačující, zda je na svorky přiváděno napětí.

Montáž krytu

Pouzdro lze buď nalézt hotové, nebo si jej sami sestavit. Můžete ho vyrobit třeba z překližky a sololitu, jako jsem to udělal já. Nejprve se vyřízne obdélníkový přední panel, na který budou nainstalovány všechny ovládací prvky.

Poté jsou vyrobeny stěny a dno krabice a konstrukce je upevněna samořeznými šrouby. Když je rám připraven, můžete dovnitř nainstalovat veškerou elektroniku.

Ovládací prvky, ukazovací hlavy, LED diody jsou instalovány na svých místech v předním panelu, deska je umístěna uvnitř skříně, chladič a ventilátor jsou namontovány na zadním panelu. Pro montáž LED se používají speciální držáky. Je vhodné duplikovat výstupní svorky, zvláště když to prostor dovolí. Rozměry pouzdra vyšly na 290x200x120 mm, uvnitř pouzdra je ještě spousta volného místa a vejde se tam například trafo pro napájení celého zařízení.

Nastavení

Přes mnoho trimrových rezistorů je nastavení napájecího zdroje celkem jednoduché. Nejprve voltmetr zkalibrujeme připojením externího na výstupní svorky. Otáčením trimovacího rezistoru zapojeného do série s ručičkovou hlavicí voltmetru dosáhneme rovnosti odečtů. Poté připojíme na výstup nějakou zátěž s ampérmetrem a zkalibrujeme bočníkový zesilovač. Otáčením každého ze tří spodních rezistorů dosáhneme shody v odečtech na každém ze tří měřicích rozsahů ampérmetru - v mém případě je to 50 mA, 500 mA a 5A. Dále nastavíme potřebné ochranné proudy pomocí čtyř trimovacích odporů. To není obtížné, vzhledem k tomu, že standardní ampérmetr je již zkalibrován a ukazuje přesný proud. Postupně zvyšujeme napětí (současně se zvyšuje i proud) a vidíme, při jakém proudu se ochrana spouští. Poté natočíme každý z rezistorů a nastavíme čtyři požadované ochranné proudy, mezi kterými lze přepínat pomocí klopného přepínače. Nyní zbývá pouze nastavit požadovaný práh odezvy čidla teploty radiátoru – nastavení je dokončeno.

Podívejte se na video

vrať se
Komentář
  • motýlekusměj sesmějící seruměnecsmajlíkuvolněný uvolněnýúšklebek
    srdce_očilíbání_srdcelíbat zavřené očispláchnutéuklidněnýspokojenýúsměv
    mrkatvyplazený jazyk mrkající okostick_out_tongue_closed_eyesšklebící selíbánízaseknutý_jazykSpící
    ustaranýmračit setrápeníotevři pusušklebící sezmatenýztichl
    bezvýraznýnepobavenýpot_úsměvpotit sezklamaný_ulehčenýunavenýpasivní
    zklamanýzmatenýstrašnýstudený potvytrvatplakatvzlyk
    radostužaslývýkřikunavený_obličejrozzlobenývztektriumf
    ospalýMňammaskasluneční brýledizzy_faceimpsmile_imp
    neutrální_obličejžádná_ústanevinný
4 mínus jedna =
Komentáře (16)
  1. Sergej Zuev
    #1 Sergej Zuev Hosté 4. února 2019 09:10
    13
    Samozřejmě, že práce byla vykonána, schéma bylo vynalezeno a provedeno, dobře!
    nyní však není potřeba takovou zahradu oplotit. Na Aliexspress za 200 rublů si můžete koupit spínaný zdroj s nastavitelným napětím 1,2-35 V a proudem 0 - 5A. A hned s digitálním displejem.
    1. Něco mi říká, že lžeš.
      #2 Něco mi říká, že lžeš. Hosté 13. března 2019 13:59
      2
      Něco mi říká, že lžeš.
  2. Host Sergey
    #3 Host Sergey Hosté 4. února 2019 09:13
    5
    pouzdro je prostě elegantní
  3. Host Sergey
    #4 Host Sergey Hosté 4. února 2019 14:02
    2
    Nevidím žádné opatření pro ventilaci skříně? Ale marně.
  4. Valerij Valerijevič
    #5 Valerij Valerijevič Hosté 4. února 2019 19:58
    1
    jaký nesmysl!!! Stále ho můžete udělat kompaktnějším, takže zabere méně místa na ploše. v důsledku nadměrné nadváhy v důsledku těla. No, pokud jste blázen do retra, je tu alespoň digitální displej s charakteristikou proud-napětí, jinak co je retro, když je moderní? LED diody vystrčit? tak potom vložte ts270 trans a žárovky jako indikátory. a pokud existuje skutečný blok, se kterým se dá pracovat, tak to opravdu udělejte jednodušší a kompaktnější a lehčí. No, jsem v šoku kluci. moderní doba. No, sakra, analogový ampérmetr z toho důvodu, že digitální světla hoří a analogové jsou objemné. ale ne to samé!!! Stydím se za ty, kteří neberou zkušenosti z minulosti a nerozvíjejí budoucnost. ať jde dělat rakve, tam jsou malé změny
    1. Malik Nizamutdinov
      #6 Malik Nizamutdinov Hosté 1. března 2019 07:41
      5
      A ty sám uděláš dobrý a zveřejníš ho.
      Jedná se o skvělý napájecí zdroj pro začátečníky se svými nevýhodami. Ale je to jasné a srozumitelné. Cílem autora není chlubit se, jak je to cool, ale ukázat, že z dostupných komponentů lze sestavit něco fungujícího. Takovou práci musíte vnímat jako „laboratorní práci“ pro začátečníky.
  5. Sergej Ripenko
    #7 Sergej Ripenko Hosté 5. února 2019 06:26
    2
    Jaké sušenky? Na co jsou? Proč ne variabilní odpor?
    Proč mají zařízení různé velikosti? Tělo – utrhněte si ruce! Ostuda! Bylo by mi trapně
    ukažte toto „mistrovské dílo“ někomu
  6. Host Alexander
    #8 Host Alexander Hosté 7. února 2019 01:36
    5
    Promiň, ale jak to zapnout ve 220? Ukazuje se, že stále potřebujete snižovací transformátor s usměrňovačem nebo spínaný zdroj?
  7. ZXL
    #9 ZXL Hosté 14. února 2019 00:32
    1
    Ruční výroba...hyyyy...
  8. Alexandr Grigorjevič
    #10 Alexandr Grigorjevič Hosté 1. března 2019 10:15
    2
    Ubohé tělo zabíjí......
  9. Host Andrej
    #11 Host Andrej Hosté 1. března 2019 14:15
    0
    Ahoj.
    Řekněte mi, jak je indikační obvod připojen k hlavnímu obvodu. Omlouvám se za hloupý dotaz, právě dělám první kroky a nerozumím úplně všemu.
  10. Alexandr Viktorovič
    #12 Alexandr Viktorovič Hosté 13. března 2019 17:50
    5
    Výkonná tepelně izolovaná dřevotřísková skříň a chladič s chladičem.Jako ohřívač v lednici – kdo vyhraje? Chladný.