Laboratorijsko napajanje

Prilikom izrade raznih elektroničkih uređaja, prije ili kasnije postavlja se pitanje što koristiti kao izvor napajanja za domaću elektroniku. Recimo da ste sastavili neku vrstu LED bljeskalice, sada je morate pažljivo napajati iz nečega. Vrlo često se u te svrhe koriste razni punjači za telefone, napajanja za računala i sve vrste mrežnih adaptera, koji ni na koji način ne ograničavaju struju koja se isporučuje opterećenju.

Što ako su, recimo, na ploči ove iste LED bljeskalice dvije zatvorene staze slučajno ostale nezapažene? Spajanjem na moćno napajanje računala, sastavljeni uređaj može lako izgorjeti ako postoji bilo kakva instalacijska greška na ploči. Upravo da se takve neugodne situacije ne bi dogodile, postoje laboratorijski napajači sa strujnom zaštitom. Znajući unaprijed približno koliko će struje priključeni uređaj potrošiti, možemo spriječiti kratke spojeve i, kao rezultat, izgaranje tranzistora i osjetljivih mikro krugova.

U ovom članku ćemo pogledati proces stvaranja upravo takvog napajanja na koje možete spojiti opterećenje bez straha da će nešto izgorjeti.

Dijagram napajanja

Krug sadrži LM324 čip, koji kombinira 4 operacijska pojačala; umjesto njih može se instalirati TL074. Operacijsko pojačalo OP1 je odgovorno za regulaciju izlaznog napona, a OP2-OP4 prati struju koju troši opterećenje. Mikrokrug TL431 stvara referentni napon približno jednak 10,7 volti, ne ovisi o vrijednosti napona napajanja. Promjenjivi otpornik R4 postavlja izlazni napon; otpornik R5 se može koristiti za podešavanje okvira promjene napona prema vašim potrebama. Strujna zaštita radi na sljedeći način: opterećenje troši struju, koja teče kroz otpornik niskog otpora R20, koji se naziva shunt, veličina pada napona na njemu ovisi o potrošenoj struji. Operacijsko pojačalo OP4 koristi se kao pojačalo, povećavajući niski pad napona preko šanta na razinu od 5-6 volti, napon na izlazu OP4 varira od nula do 5-6 volti ovisno o struji opterećenja. OP3 kaskada radi kao komparator, uspoređujući napon na svojim ulazima. Napon na jednom ulazu postavlja se promjenjivim otpornikom R13, koji postavlja zaštitni prag, a napon na drugom ulazu ovisi o struji opterećenja. Dakle, čim struja prijeđe određenu razinu, napon će se pojaviti na izlazu OP3, otvarajući tranzistor VT3, koji zauzvrat povlači bazu tranzistora VT2 na masu, zatvarajući ga. Zatvoreni tranzistor VT2 zatvara napajanje VT1, otvarajući strujni krug opterećenja. Svi ovi procesi odvijaju se u nekoliko sekundi.

Otpornik R20 treba uzeti sa snagom od 5 vata kako bi se spriječilo njegovo moguće zagrijavanje tijekom dugotrajnog rada. Trimer otpornik R19 postavlja trenutnu osjetljivost; što je veća njegova vrijednost, to se može postići veća osjetljivost. Otpornik R16 podešava zaštitnu histerezu; preporučujem da se ne zanosite povećanjem njegove vrijednosti. Otpor od 5-10 kOhm će osigurati jasno zaključavanje kruga kada se aktivira zaštita; veći otpor će dati učinak ograničenja struje kada napon na izlazu ne nestane u potpunosti.

Kao tranzistor snage možete koristiti domaći KT818, KT837, KT825 ili uvezeni TIP42. Posebnu pozornost treba obratiti na njegovo hlađenje jer će se sva razlika između ulaznog i izlaznog napona raspršiti u obliku topline na ovom tranzistoru. Zato ne biste trebali koristiti napajanje s niskim izlaznim naponom i velikom strujom, jer će zagrijavanje tranzistora biti maksimalno. Dakle, prijeđimo s riječi na djela.

Izrada i montaža PCB-a

Tiskana pločica je izrađena LUT metodom koja je više puta opisana na internetu.

Dodano na PCB Dioda koja emitira svjetlo s otpornikom koji nije označen na dijagramu. Otpornik za LED Prikladna je vrijednost od 1-2 kOhm. Ovaj Dioda koja emitira svjetlo uključuje se kada se aktivira zaštita. Dodana su i dva kontakta, označena riječju Jamper, pri njihovom zatvaranju napajanje izlazi iz zaštite i “okida se”. Osim toga, između pinova 1 i 2 mikro kruga dodan je kondenzator od 100 pF, koji služi za zaštitu od smetnji i osigurava stabilan rad kruga.

Postavljanje napajanja

Dakle, nakon sastavljanja kruga, možete ga početi konfigurirati.Prije svega, dajemo snagu od 15-30 volti i mjerimo napon na katodi čipa TL431, trebao bi biti približno jednak 10,7 volti. Ako je napon koji se dovodi na ulaz napajanja mali (15-20 volti), otpornik R3 treba smanjiti na 1 kOhm. Ako je referentni napon u redu, provjeravamo rad regulatora napona, pri rotiranju promjenjivog otpornika R4 trebao bi se promijeniti od nule do maksimuma. Zatim okrećemo otpornik R13 u njegov krajnji položaj; zaštita se može aktivirati kada ovaj otpornik povuče OP2 ulaz na masu. Možete instalirati otpornik od 50-100 Ohma između mase i krajnje vanjske igle R13, koja je spojena na masu. Spojimo bilo koji teret na napajanje, postavimo R13 u krajnji položaj. Povećavamo izlazni napon, struja će se povećati iu nekom trenutku zaštita će proraditi. Potrebnu osjetljivost postižemo otpornikom za podrezivanje R19, a umjesto toga možete lemiti konstantni. Time je završen proces sastavljanja laboratorijskog napajanja, možete ga instalirati u kućište i koristiti.

Indikacija

Vrlo je prikladno koristiti glavu pokazivača za označavanje izlaznog napona. Digitalni voltmetri, iako mogu pokazati napon do stotinki volta, ljudsko oko slabo percipira brojeve koji stalno rade. Zato je racionalnije koristiti glave pokazivača. Vrlo je jednostavno napraviti voltmetar od takve glave - samo stavite otpornik za podrezivanje u seriju s njim nominalne vrijednosti od 0,5 - 1 MOhm. Sada morate primijeniti napon, čija je vrijednost unaprijed poznata, i pomoću otpornika za podešavanje prilagoditi položaj strelice koji odgovara primijenjenom naponu. Sretna gradnja!