Laboratóriumi tápegység

Különböző elektronikus eszközök létrehozásakor előbb-utóbb felmerül a kérdés, hogy mit használjunk áramforrásként a házi elektronikához. Tegyük fel, hogy összeszerelt valamilyen LED-es villogót, most óvatosan kell táplálnia valamiből. Nagyon gyakran erre a célra különféle telefontöltőket, számítógépes tápegységeket és mindenféle hálózati adaptert használnak, amelyek semmilyen módon nem korlátozzák a terheléshez szállított áramot.

Mi van akkor, ha mondjuk ugyanennek a LED-es villogónak a tábláján véletlenül két zárt sávot nem vesznek észre? Erőteljes számítógépes tápegységhez csatlakoztatva az összeszerelt eszköz könnyen kiéghet, ha bármilyen telepítési hiba van a táblán. Pontosan az ilyen kellemetlen helyzetek elkerülése érdekében vannak áramvédelemmel ellátott laboratóriumi tápegységek. Ha előre tudjuk, hogy a csatlakoztatott eszköz mennyi áramot fog fogyasztani, megelőzhetjük a rövidzárlatokat, és ennek következtében a tranzisztorok és az érzékeny mikroáramkörök kiégését.

Ebben a cikkben megvizsgáljuk egy ilyen tápegység létrehozásának folyamatát, amelyhez terhelést csatlakoztathat anélkül, hogy attól félne, hogy valami kiég.

Tápfeszültség diagram

Az áramkör egy LM324 chipet tartalmaz, amely 4 műveleti erősítőt kombinál, helyette egy TL074 is telepíthető. Az OP1 műveleti erősítő a kimeneti feszültség szabályozásáért felelős, az OP2-OP4 pedig a terhelés által fogyasztott áramot figyeli. A TL431 mikroáramkör körülbelül 10,7 V-nak megfelelő referenciafeszültséget állít elő, amely nem függ a tápfeszültség értékétől. Az R4 változó ellenállás beállítja a kimeneti feszültséget; az R5 ellenállás segítségével a feszültségváltó keretet az Ön igényei szerint állíthatja be. Az áramvédelem a következőképpen működik: a terhelés áramot vesz fel, amely egy kis ellenállású R20 ellenálláson folyik át, amit söntnek neveznek, a rajta lévő feszültségesés nagysága a felvett áramtól függ. Az OP4 műveleti erősítőt erősítőként használják, 5-6 voltra növelve az alacsony feszültségesést a söntben, az OP4 kimenetén a feszültség nulla és 5-6 volt között változik a terhelési áramtól függően. Az OP3 kaszkád komparátorként működik, összehasonlítja a bemenetein lévő feszültséget. Az egyik bemenet feszültségét az R13 változó ellenállás állítja be, amely beállítja a védelmi küszöböt, a második bemenet feszültsége pedig a terhelési áramtól függ. Így, amint az áramerősség meghalad egy bizonyos szintet, az OP3 kimenetén feszültség jelenik meg, megnyitva a VT3 tranzisztort, ami viszont a VT2 tranzisztor alapját a földre húzza, és lezárja azt. A VT2 zárt tranzisztor lezárja a VT1 teljesítményt, kinyitja a terhelési áramkört. Mindezek a folyamatok pillanatok alatt lezajlanak.

Az R20 ellenállást 5 watt teljesítménnyel kell venni, hogy elkerüljük a hosszú távú működés során felmelegedését. Az R19 trimmer ellenállás beállítja az áramérzékenységet, minél nagyobb az értéke, annál nagyobb érzékenység érhető el. Az R16 ellenállás beállítja a védelmi hiszterézist, azt javaslom, hogy ne ragadjon el az érték növelésével. Az 5-10 kOhm ellenállás biztosítja az áramkör egyértelmű reteszelését, amikor a védelem kiold, a nagyobb ellenállás pedig áramkorlátozó hatást fejt ki, ha a kimeneti feszültség nem tűnik el teljesen.

Teljesítménytranzisztorként hazai KT818, KT837, KT825 vagy importált TIP42 használható. Különös figyelmet kell fordítani a hűtésére, mivel a bemeneti és a kimeneti feszültség közötti teljes különbség hő formájában disszipálódik ezen a tranzisztoron. Éppen ezért ne használjon alacsony kimeneti feszültségű és nagy áramerősségű tápegységet, mivel a tranzisztor fűtése maximális lesz. Tehát térjünk át a szavakról a tettekre.

PCB gyártás és összeszerelés

A nyomtatott áramköri lap az interneten már sokszor leírt LUT módszerrel készül.

PCB-re hozzáadva Fénykibocsátó dióda az ábrán nem szereplő ellenállással. Ellenállás a VEZETTE 1-2 kOhm érték megfelelő. Ez Fénykibocsátó dióda bekapcsol, ha a védelem aktiválódik. Két érintkező is hozzáadásra került, „Jamper” felirattal, ezek zárásakor a tápegység kilép a védelemből és „lepattan”. Ezenkívül a mikroáramkör 1. és 2. érintkezője közé 100 pF-os kondenzátor került, amely az interferencia elleni védelemre és az áramkör stabil működésére szolgál.

Az áramellátás beállítása

Tehát az áramkör összeszerelése után elkezdheti konfigurálni.Először is 15-30 voltos tápfeszültséget biztosítunk, és megmérjük a feszültséget a TL431 chip katódján, körülbelül 10,7 voltnak kell lennie. Ha a tápegység bemenetére táplált feszültség kicsi (15-20 volt), akkor az R3 ellenállást 1 kOhm-ra kell csökkenteni. Ha a referencia feszültség rendben van, akkor ellenőrizzük a feszültségszabályozó működését, az R4 változó ellenállás forgatásakor nulláról maximumra kell váltania. Ezután az R13 ellenállást a legszélsőségesebb helyzetébe forgatjuk; a védelem akkor aktiválódhat, amikor ez az ellenállás a földre húzza az OP2 bemenetet. A földelés és az R13 legkülső érintkezője közé 50-100 ohmos ellenállást telepíthet, amely a földhöz van kötve. Bármilyen terhelést csatlakoztatunk a tápegységhez, az R13-at a szélső helyzetbe állítjuk. Növeljük a kimeneti feszültséget, az áram növekszik, és egy bizonyos ponton a védelem működni fog. A kívánt érzékenységet az R19 trimmelő ellenállással érjük el, akkor helyette forraszthat egy állandót. Ezzel befejeződik a laboratóriumi tápegység összeszerelésének folyamata, beszerelheti a tokba és használhatja.

Jelzés

Nagyon kényelmes a mutatófej használata a kimeneti feszültség jelzésére. A digitális voltmérők, bár akár század volt feszültséget is képesek mutatni, az állandóan futó számokat az emberi szem rosszul érzékeli. Ezért ésszerűbb a mutatófejek használata. Nagyon egyszerű voltmérőt készíteni egy ilyen fejből - csak helyezzen sorba vele egy 0,5 - 1 MOhm névleges vágóellenállást. Most olyan feszültséget kell alkalmazni, amelynek értéke előre ismert, és egy vágóellenállással be kell állítani a rákapcsolt feszültségnek megfelelő nyíl helyzetét. Boldog építkezést!